[发明专利]一种基于碳纳米管制备膜电极及其电解去除有机污染物的方法

权利要求书

1.一种基于碳纳米管制备膜电极用于有机污染物电催化降解的方法，其特征如下：首先通过预处理活化碳纳米管，并均匀分散在有机溶剂中，再通过真空抽滤、清洗步骤制得碳纳米管膜，然后将此碳纳米管膜装配在耦合有阴阳两极供电系统的过滤式反应器中，并连接直流电源，并通过泵将污水压过膜电极，污染物流过碳纳米管间的纳米级孔隙被过滤的同时，每根碳纳米管上被加载的电场可以有效地降解有机污染物，其中过滤式反应器的特征包括：将该碳纳米管膜装配在板框过滤的装置上作为阳极，并将钛环紧压在碳纳米管膜上作为接线柱连接电源；以多孔不锈钢板或另一个碳纳米管膜作为阴极，构成整个电极系统；另外还包括橡胶圈垫片，起密封作用；钛环主要起导电作用，连接阴极和阳极与外电路，并构成回路。

2.根据权利要求1所述的方法，其预处理及优选特征如下：以多壁或单壁碳纳米管为原材料，外管径介于5～50nm，灰分质量含量介于1～10％；表面功能团含羟基，羧基，羰基其中的一种或者多种。

3.根据权利要求1所述的方法，其预处理包括煅烧，特征如下：为了去除碳纳米管中的无定形碳和其他含碳杂质，将碳纳米管置于管式炉中煅烧，从室温开始，以1～20℃/min的速度程序升温至300～400℃，并在300～400℃下持续煅烧30～120min，然后自然冷却到室温。

4.根据权利要求1所述的方法，其预处理包括酸洗，特征如下：为进一步去除碳纳米管上的金属氧化物及其他杂质，对煅烧之后的碳纳米管进一步进行酸化处理；具体特征为：将碳纳米管置于圆底烧瓶中，加入浓度为15％～37％的盐酸或者35％～70％硝酸或者45～98％的硫酸，或者这些酸不同比例的混合物，50～90℃下回流5～24h；加热完成之后，让样品冷却至室温，然后经真空抽滤将酸化后的碳纳米管抽滤到孔径的PTFE膜上，然后用去离子水清洗抽滤，直到滤后出水pH近中性为止。

5.根据权利要求1所述的方法，其制备碳纳米管膜的特征包括：首先将碳纳米管经过超声仪均匀分散在DMSO或DMF、NMP、乙醇、己烷、甲苯的单一或者任意比例的混合溶剂中，然后通过真空抽滤将碳纳米管涂覆在PTFE滤膜上，接着依次用无水乙醇、无水乙醇/水、去离子水淋洗抽滤，清洗完全后取出，并在一定的压力下压制膜1～60min，最终得到碳纳米管膜电极。

6.根据权利要求1所述的方法，得到的碳纳米管膜的特征包括：密度为0.2～10mg/cm²，厚度6～280μm，碳纳米管间的孔隙为50～100nm，比表面积100～800m²/g。

7.根据权利要求1所述的方法，蠕动泵以0.01～1.0mL/cm²-min的流速投加污水；操作电压介于1.5V～4.0V。