[发明专利]一种格栅式电催化氧化催化材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种格栅式电催化氧化催化材料及其制备工艺，该一种格栅式电催化氧化催化材料，包括斜发沸石和包覆于斜发沸石的外表面的金属氧化物，斜发沸石的重量份数为100份；金属氧化物包括如下重量份数的组分：氧化铈3.5‑7.2份；三氧化二铁1.5‑3.8份；二氧化锡0.5‑1.6份。本发明具有较高的催化活性、良好的稳定性和可再生性的优点。

技术领域

本发明涉及电催化催化剂填充料技术领域，更具体地说，它涉及一种格栅式电催化氧化催化材料及其制备工艺。

背景技术

废水中通常含有大量较难被降解的有机物，采用电催化氧化技术，在电场的作用下，存在于电极表面或溶液相中的修饰物能促进或抑制在电极上发生的电子转移反应，而电极表面或溶液相中的修饰物本身并不发生变化，从而将废水中的有机物降解。催化电极主要分为二维电催化电极和三维电催化电极。

传统的二维电催化电极对处理有毒有害和难降解废水具有一定的效果，然而，由于①二维电解槽所适用有效的电极材料不多，且电极材料的限制使电流效率较低；②面体比小，导致传质效率低下；能耗大，处理费用高；③二维电解槽结构设计不合理，水头冲击负荷较大，造成电解效率低；④反应物含量较低，会导致传质速率较慢。因此，导致二维电催化电极的应用难以得到普遍应用。

三维电催化电极是在传统二维电极之间装填充粒状或其他屑状工作电极材料，致使装填电极表面带电，在工作电极材料表面发生电化学反应。相对于二维电极材料，三维电催化电极具有以下优势：

一、面积较大且能以较低的电流密度提供较大的电流强度，且粒子间的间距小，物质传质极大改善；

二、单位时空产率和电流效率均极大提高，尤其对低电导率废水，具有更为明显的优势。

在三维电催化电极中，填充在二维电极之间的催化剂填充料通常由载体以及包覆在载体外部的表面材料组成，表面材料通常采用过渡金属及半导体化合物。表面材料是决定电催化特性的关键，改变电极材料的性质，既可以通过变换电极材料来实现，也可以用有电催化性能的涂层对电极表面进行修饰改性而实现。因此，表面材料的种类和制备工艺对三维电催化电极的催化活性具有决定性的作用；同时，由于载体和表面材料之间的连接效果难以控制，易导致形成的三维电催化电极的催化效果不稳定，且催化的寿命不够长。综上所述，一种具有较高的催化活性、良好的稳定性和可再生性的催化剂填充料具有广阔的市场前景。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种格栅式电催化氧化催化材料，具有较高的催化活性、良好的稳定性和可再生性的优点。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种格栅式电催化氧化催化材料，包括斜发沸石和包覆于斜发沸石的外表面的金属氧化物，所述斜发沸石的重量份数为100份；所述金属氧化物包括如下重量份数的组分：

氧化铈3.5-7.2份；

三氧化二铁1.5-3.8份；

二氧化锡0.5-1.6份。

通过上述技术方案，金属氧化物中所混合有的氧化铈、三氧化二铁、二氧化锡，具有重要的电催化特性和较高的催化活性。斜发沸石具有高孔隙率的优点，便于金属氧化物附着在斜发沸石的外表面，不仅可增大单位体积的有效反应面积，同时，还可提高金属氧化物的附着的稳定性，从而使电极的使用寿命延长。

另一方面，斜发沸石具有良好的导电性和抗电解液腐蚀的性能，以斜发沸石作为载体，不仅能参与导电过程，还可参与催化过程。在电催化过程中，金属氧化物与载体之间相互作用，有助于修饰金属氧化物的电子状态，可显著改变金属氧化物的活性和选择性，从而提高催化氧化的效果，进而有效降解废水中的有机物，提高降解效率。

进一步优选为：所述金属氧化物包括如下重量份数的组分：