[发明专利]一种具有高析氧过电位的钛基阳电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学氧化处理工业废水的阳电极领域，涉及一种具有高析氧过电位 的钛基阳电极及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，工业有机废水污染问题日益严重，直接威胁着我国人 民的身体健康，尤其是水中含有的有毒有害有机物，如酚类、苯类、多环芳烃类等，都具有致 癌，致畸危害的有机物。电化学催化氧化处理有机废水因能够有效地降解高浓度、微生物难 降解的有毒有害有机物且不产生二次污染而被认为是最有前途的下一代有机废水处理工 艺。阳电极的种类决定了电化学催化氧化处理有机废水工艺，包括有机物的降解效率和有 机物副产物的形成等。目前，绝大多数氧化阳电极材料都是金属氧化物。这些金属氧化物的 析氧过电位很低。低的析氧过电位不利于拟制析氧副反应的产生，限制了电化学法氧化降 解有机物的种类，不利于电化学催化氧化处理有机废水工业的发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有用于电化学催化氧化的阳电极的析氧过电位低这一问 题，提供一种具有高析氧过电位的钛基阳电极及其制备方法。该电极是在钛基体上沉积一 层Cu掺杂SnO₂薄膜而制备得到的阳电极。通过对SnO₂的阳电极进行Cu元素掺杂，对SnO₂物理 化学性质改良修饰，从而得到具有高析氧过电位的阳电极。

本发明具有高析氧过电位的钛基阳电极由外到内分别是Cu掺杂SnO₂层和钛基体。

所述的钛基体是一切规格的钛金属，如钛箔、钛板、钛网及钛合金等；

所述的钛基体可以是任意几何形状，如方型，圆柱型等；

所述的Cu掺杂SnO₂薄膜是一切形态的薄膜，如非晶态、多晶态、单晶态等；

所述的Cu掺杂SnO₂薄膜的厚度在1μm以上；

所述的Cu掺杂SnO₂薄膜的Cu掺杂浓度在1%至30%范围内（Cu与Sn的原子比例）。

本发明的另一个目的是提供上述具有高析氧过电位的钛基阳电极的制备方法，该 方法包括以下步骤：将钛基体作为Cu掺杂SnO₂薄膜的支撑材料；对钛基体表面的油渍等有 机污染物及二氧化钛膜进行去除；配制含Sn、Cu的前驱体溶液；将含有Sn、Cu前驱体溶液涂 敷在钛基体表面；对涂有前驱体溶液的钛基体进行加热形成钛基Cu掺SnO₂阳电极。

所述钛基体表面有机物的去除，采用有机溶剂或者碱液进行去除，如酒精，NaOH 等；

所述钛基体表面二氧化钛膜的去除，采用酸对钛基体腐蚀进行去除，如盐酸，草酸等；

所述含Sn、Cu前驱液的配制是将含有Sn、Cu化合物溶于溶剂中。溶剂可以是水，有机溶 剂，酸等一切可溶含有Sn、Cu化合物的溶液；

所述Sn、Cu前驱体溶液涂敷可以是浸渍涂敷、刷涂、喷雾涂敷等一切涂敷工艺；

所述钛基体加热是将钛基体放置在加热装置上，该加热装置可以是电热板，马沸炉等；

所述钛基体加热温度在350-700℃范围内，优选550℃。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种具有高析氧过电位的钛基阳电极及其制 备方法，利用Cu掺杂元素对SnO₂薄膜的物理化学性质进行改良，很大程度上提高钛基阳电 极的析氧过电位，可实现析氧过电位超过2.6V(vsNHE)的阳电极。

附图说明

图1为本发明具有高析氧过电位的钛基阳电极的结构示意图，其中1为Cu掺杂SnO₂薄膜，2为钛基体；

图2为本发明钛基Cu掺杂SnO₂阳电极的扫描电镜图片；

图3为本发明钛基Cu掺杂SnO₂阳电极的表征析氧过电位的循环伏安曲线图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明所公开的具有高析氧过电位的钛基阳电极。电极由外到内分别是Cu掺杂 SnO₂层和钛基体。

实施例1：

本实施例包括以下步骤：