[发明专利]一种去除多种难降解有机污染物的多维电极电催化装置

权利要求书

1.一种去除多种难降解有机污染物的多维电极电催化装置，其特征在于，该多维电极电催化装置由电解槽、极板卡槽、格栅支架、透水格栅、磁珠、出水口、不锈钢阴极板、负载Pt掺杂CoO-SnO镀SrO膜钛基阳极板、电线、稳压稳流电源和含NiO中间层的负载Ag掺杂CuO-CeO₂活性氧化铝粒子电极组成；在电解槽的底部放置磁珠，中下部设有出水口；格栅支架分布在电解槽的四角，透水格栅和极板卡槽均为活动式；在电解槽中共放置4个极板卡槽，每个极板卡槽上均匀设置5个卡位；含NiO中间层的负载Ag掺杂CuO-CeO₂活性氧化铝粒子电极均匀投入不锈钢阴极板和负载Pt掺杂NiO-SnO镀PbO膜钛基阳极板之间的空隙中；其中，负载Pt掺杂CoO-SnO镀SrO膜钛基阳极板由如下方法制备：

(1)将钛片放置在40kHz超声波清洗仪中用洗涤剂溶液清洗30min，然后取出用去离子水冲洗，再放置在40kHz超声波清洗仪中用去离子水清洗15min；

(2)将步骤(1)得到的钛片放置在10％的草酸溶液中刻蚀2h，然后取出用去离子水冲洗，再放置在40kHz超声波仪器中用去离子水清洗15min，晾干后保存在无水乙醇中备用；

(3)利用辉光放电对步骤(2)得到的钛片表面进行预处理10min，然后在MS56A型高真空多靶磁控溅射机上完成磁控溅射镀铂得到物质A，其中阴极靶材为铂片，钛片作为阳极基片，操作模式为射频溅射，真空度为8.0×10^-2Pa，功率为100W，氩气压力为1pa；

(4)将正丁醇、异丙醇、异丁醇、无水乙醇按等体积比例混合，得到溶液A；将Co(NO₃)₂.6H₂O溶于水中制成浓度为0.5mol／L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B；将SnCl₂.H₂O溶于无水乙醇制成浓度为0.5mol／L的溶液C；将Sr(NO₃)₂溶于水中制成浓度为0.5mol／L的溶液D；

(5)向溶液B中加入等体积的溶液A摇匀后分成等量4份，得到溶液B1、B2、B3、B4；

(6)向溶液C中加入等体积的溶液A摇匀后分成等量4份，得到溶液C1、C2、C3、C4；

(7)向溶液D中加入等体积的溶液A摇匀后分成等量2份，得到溶液D1、D2；

(8)将步骤(3)得到的物质A浸入步骤(5)得到的溶液B1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B1；

(9)将物质B1浸入步骤(5)得到的溶液B2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在960℃条件下焙烧4h，得到物质B2；

(10)将物质B2浸入步骤(6)得到的溶液C1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质C1；

(11)将物质C1浸入步骤(6)得到的溶液C2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在500℃条件下焙烧4h，得到物质C2；

(12)将物质C2浸入步骤(5)得到的溶液B3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B3；

(13)将物质B3浸入步骤(5)得到的溶液B4中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在960℃条件下焙烧4h，得到物质B4；

(14)将物质B4浸入步骤(6)得到的溶液C3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质C3；

(15)将物质C3浸入步骤(6)得到的溶液C4中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在500℃条件下焙烧4h，得到物质C4；

(16)将物质C4浸入步骤(7)得到的溶液D1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780℃条件下焙烧4h，得到物质D1；

(17)将物质D1浸入步骤(7)得到的溶液D2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780℃条件下焙烧4h，得到的物质即为负载Pt掺杂NiO-SnO镀PbO膜的钛基阳极板。

2.根据权利要求1所述一种去除多种难降解有机污染物的多维电极电催化装置，其特征在于，该多维电极电催化装置中的含NiO中间层的负载Ag掺杂CuO-CeO₂活性氧化铝粒子电极由如下方法制备：

(1)将300g粒径为3-5mm的γ-Al₂O₃球用500ml去离子水洗涤，重复洗涤3次，然后放入200ml无水乙醇中浸泡10h，用500ml去离子水清洗1次后，在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质A；

(2)将50ml浓度为0.5mol／L的AgNO₃加入150ml异丙醇中，得到溶液A；

(3)将颗粒物质A加入到溶液A中，并在摇床中摇动3h，过滤得到颗粒物质B和微乳液X，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质B，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质C；

(4)将颗粒物质C置于马弗炉中在500℃条件下焙烧4h，得到颗粒物质D；

(5)将颗粒物质D加入到微乳液X中，并在摇床中摇动3h，过滤除去液体得到颗粒物质E，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质E，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，然后置于马弗炉中在500℃条件下焙烧4h，得到颗粒物质F；

(6)将10ml浓度为0.5mol／L的Ce(NO₃)₂溶液和100ml浓度为0.5mol／L的NiCl₂溶液加入到120ml异丙醇和5ml浓盐酸中，然后再加入10ml浓度为0.5mol／L的CuCl₂溶液，摇匀后分成等量5份，得到溶液B₁、溶液B₂、溶液B₃、溶液B₄、溶液B₅；

(7)将颗粒物质F加入到溶液B₁中，并在摇床中摇动3h，过滤除去液体得到颗粒物质G1，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质G1，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质H₁；

(8)将颗粒物质H₁加入到溶液B₂中，并在摇床中摇动3h，过滤除去液体得到颗粒物质G2，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质G2，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质H₂；

(9)将颗粒物质H₂加入到溶液B₃中，并在摇床中摇动3h，过滤除去液体得到颗粒物质G3，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质G3，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质H₃；

(10)将颗粒物质H₃加入到溶液B₄中，并在摇床中摇动3h，过滤除去液体得到颗粒物质G4，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质G4，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质H₄；

(11)将颗粒物质H₄加入到溶液B₅中，并在摇床中摇动3h，过滤除去液体得到颗粒物质G5，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质G5，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质H₅；将H₅置于马弗炉中在500℃条件下焙烧4h，得到颗粒物质I；

(12)将20ml浓度为0.5mol／L的Ce(NO₃)₂溶液和80ml浓度为0.5mol／L的NiCl₂溶液加入到120ml异丙醇和5ml浓盐酸中，然后再加入20ml浓度为0.5mol／L的CuCl₂溶液，得到溶液C；

(13)将颗粒物质I加入到溶液C中，并在摇床中摇动3h；过滤除去液体得到颗粒物质J，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质J，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质K；

(14)将40ml浓度为0.5mol／L的Ce(NO₃)₂溶液和40ml浓度为0.5mol／L的NiCl₂溶液加入到120ml异丙醇和5ml浓盐酸中，然后再加入40ml浓度为0.5mol／L的CuCl₂溶液，得到溶液D；

(15)将颗粒物质K加入到溶液D中，并在摇床中摇动3h；过滤除去液体得到颗粒物质L，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质L，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质M；

(16)将45ml浓度为0.5mol／L的Ce(NO₃)₂溶液和15ml浓度为0.5mol／L的NiCl₂溶液加入到120ml异丙醇和5ml浓盐酸中，然后再加入60ml浓度为0.5mol／L的CuCl₂溶液，得到溶液E；

(17)将颗粒物质M加入到溶液E中，并在摇床中摇动3h；过滤除去液体得到颗粒物质N，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质N，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质O；

(18)将15ml浓度为0.5mol／L的Ce(NO₃)₂溶液和5ml浓度为0.5mol／L的NiCl₂溶液加入到120ml异丙醇和5ml浓盐酸中，然后再加入100ml浓度为0.5mol／L的CuCl₂溶液，得到溶液F；

(19)将颗粒物质O加入到溶液F中，并在摇床中摇动3h；过滤除去液体得到颗粒物质P，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质P，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质Q，将Q置于马弗炉中在500℃条件下焙烧4h，得到的颗粒物质即为含NiO中间层的负载Ag掺杂CuO-CeO₂活性氧化铝粒子电极。