[发明专利]一种具有高析氧电位的氧化锡阳电极及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有更高析氧电位的氧化锡阳电极及其制备方法。该阳电极是在钛基体上沉积钨元素掺杂的氧化锡涂层而制备得到。通过对氧化锡进行钨掺杂，改善了氧化锡的电催化性质，实现了该氧化锡阳电极的析氧电位在2.6V以上（参比标氢电极电位）。电极制备工艺简单，成本低廉，设备要求低，易于工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于电化学氧化处理工业污水的阳电极领域，设计一种具有高析氧电位的氧化锡阳电极及其制备方法。

背景技术

对于当前的工业污水的处理，主要采用的是物理沉淀和生物法处理。然而，绝大多数的工业污水，如精细化工废水，生物制药废水，医药中间体废水和煤焦化废水等，具有可生化性差，毒性高的有机物，不仅如此，污水的盐分还很高，氨氮也很高。采用传统的生化工艺，难以对这类废水进行有效处理。目前，采用电化学高级氧化技术处理这类工业污水都到极大的关注。这是因为电化学高级氧化技术可以通过电解水产生的羟基自由基，活性氧等粒子能够直接或者间接的将水中的有机物进行氧化分解成二氧化碳和水，同时也可以将水中的氨氮氧化分解成氮气和水，而不会产生二次污染，是绿色环保的污水治理技术。在电化学高级氧化处理工业污水的工艺中，阳电极材料的电催化性能起着关键性的作用。对于析氧电位越高的电极，其电化学氧化性能越高，氧化分解的有机物种类越广，电流效率也越高，并且电化学高级氧化治理工业废水的能耗也越低。例如金刚石薄膜电极，析氧电位高达2.7 V（参考标氢电极电位）。几乎所有工业废水中的有机污染物都能够被由金刚石薄膜电极组成的电化学反应器所处理。采用金刚石薄膜电极处理工业污水的能耗约20kwh/kgCOD，然而其他低析氧电位的电极，如铱钌电极和铱钽电极等处理工业污水的能耗约80kwh/kgCOD，甚至更高。但是，金刚石薄膜电极极其昂贵，不适合大规模应用在工业污水治理上。传统的锑掺杂氧化锡的阳电极具有较高的析氧电位，约2.0V（参考标氢电极电位），而且还具有成本低廉的优点。然而，锑掺氧化锡阳电极的析氧电位还不足够高，导致了采用电化学催化氧化治理工业废水的能耗还相对较高，对有机物降解的能耗约40kwh/kgCOD。不仅如此，氧化锡阳电极还对许多有机物不能够氧化分解。

发明内容

本发明的目的是针对现有氧化锡阳电极存在的析氧电位不足够高的问题，提供了一种具有更高析氧电位的氧化锡阳电极及其制备方法。该阳电极是在钛基底上沉积钨元素掺杂的氧化锡涂层而制备得到。通过对氧化锡进行钨元素掺杂，改善了氧化锡的电催化性质，从而得到高析氧电位的氧化阳电极。

为了实现以上技术目的，本发明的技术手段是：

本发明的一种具有高析氧电位的氧化锡阳电极，包括金属钛为基体，在钛基体表面沉积一层钨元素掺杂的氧化锡涂层。

所述氧化锡阳电极的析氧电位在2.6V以上（参考标氢电极电位）。

所述钛基体是一切规格的钛金属，如钛箔、钛板、钛网等。

所述钛基体可以是任意几何形状，如方型，圆柱型和多孔型等。

所述钨元素掺杂氧化锡涂层的厚度在10um以上。

所述钨元素掺杂氧化锡涂层中的钨掺杂浓度（mol%）在2%以上， 优选在20-25%。

本发明的另一目的是提出上述具有高析氧电位的氧化锡阳电极的制备方法，该方法包括以下步骤：

1、将钛基体的表面进行喷砂处理，之后对喷砂后的表面进行酸性和碱洗，去除表面的二氧化钛膜和油渍等有机污染物，之后用有机溶剂和去离子水进行清洗，最后快速用氮气吹干；

2、将锡盐溶解到有机溶液中作为溶剂溶液，将钨盐作为溶质，溶解到有机溶液中，之后将两种溶液进行混合，配置得到同时含有锡和钨的前躯体溶液；

3、将含有锡和钨的前躯体溶液在钛基体表面通过进行涂覆，之后依次进行烘干和煅烧，煅烧后冷却至室温，重复该步骤多次，直到得到所需要厚度的钨掺杂的氧化锡涂层。