[发明专利]一种利用自来水产生臭氧水的膜电极及其制备方法在审
申请号: | 202011257518.5 | 申请日: | 2020-11-11 |
公开(公告)号: | CN112376072A | 公开(公告)日: | 2021-02-19 |
发明(设计)人: | 廖雨农 | 申请(专利权)人: | 东莞市南柏电子科技有限公司 |
主分类号: | C25B1/13 | 分类号: | C25B1/13;C25B9/23;C25B11/02;C25B13/02 |
代理公司: | 东莞市华南专利商标事务所有限公司 44215 | 代理人: | 刘克宽 |
地址: | 523000 广东*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 利用 自来水 产生 臭氧 电极 及其 制备 方法 | ||
1.一种利用自来水产生臭氧水的膜电极,其特征在于:包括离子交换膜、设置于离子交换膜一侧的阳极催化剂层和设置于离子交换膜另一侧的阴极催化剂层,所述阳离子交换膜为多孔陶瓷基固体聚合物电解质膜或石墨相C3N4/PFSA固体电解质复合膜。
2.根据权利要求1所述的利用自来水产生臭氧水的膜电极,其特征在于:所述阳极催化剂层采用硼碳金刚石异质结材料制成,所述阴极催化剂层采用石墨烯复合材料制成。
3.一种权利要求2所述的膜电极的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)采用硼碳金刚石异质结材料,制备阳极催化剂层;
(2)制备阳离子交换膜;
(3)制备阴极催化剂层;
(4)将阳极催化剂层、阳离子交换膜和阴极催化剂层压合,制得膜电极;
其中,所述步骤(1)-(3)可同时进行或调换前后顺序。
4.根据权利要求3所述的膜电极的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,阳极催化剂层的制备方法包括如下步骤:将碳气体和氡气在1300-1700℃温度下分解成碳、氢原子和活性游离基团,氢原子以及活性游离基团与碳基体结合先形成一层碳化物过渡层;碳原子在碳化物过渡层沉积金刚石晶核;形成的金刚石晶核在5-7Gpa压力下长大成金刚石微品,继而长大成金刚石薄膜。
5.根据权利要求3所述的膜电极的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,所述阳离子交换膜为多孔陶瓷基固体电解质复合膜,所述阳离子交换膜的制备方法包括如下步骤:
A1、陶瓷基磺化聚酰亚胺材料的制备:按重量份计,取二苯醚四甲酸二酐单原子分散铂碳2.8-3.2份、双乙酰胺0.8-1.2份、丙二醛2.8-3.2,得到磺化聚酰亚胺;
A2、将磺化聚酰亚胺加入到丙二醇中,制成磺化聚酰亚胺溶液,所述磺化聚酰亚胺与丙二醇的重量比为7.5-8.5:0.28-0.32,并在多孔镍铁陶瓷板上加压进行渗透反应,制成陶瓷基复合异相膜;
A3、将步骤A2中得到的陶瓷基复合异相膜在盐酸溶液中浸泡,制得阳离子交换膜。
6.根据权利要求5所述的膜电极的制备方法,其特征在于:所述步骤A2中,在多孔镍铁陶瓷板上加压进行渗透反应的压力为18-22Mpa。
7.根据权利要求3所述的膜电极的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,所述阳离子交换膜为石墨相C3N 4/PFSA固体电解质复合膜,所述阳离子交换膜的制备方法包括如下步骤:将石墨相和全氟磺酸树脂按照重量比3.8-4.2:0.9-1.1混合,加热,进行挤塑成膜,制得阳离子交换膜。
8.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,石墨相和全氟磺酸树脂混合后,加热到190-210℃,进行挤塑成膜。
9.根据权利要求2所述的膜电极的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,所述制备阴极催化剂层采用的阴极催化材料的制备方法包括如下步骤:以碳载体,非金属杂原子试剂和铂化合物为原料,通过搅拌回流、旋蒸后在380-420℃温度下干燥7-9h,研磨至50nm以下,在950-1050℃温度下处理相互作用得到阴极催化材料。
10.根据权利要求9所述的膜电极的制备方法,其特征在于:所述非金属杂原子为氮、氧、硫、磷、硅、卤素中的至少一种,所述铂化合物为铂氢氧化合物、铂硫化合物、铂氯化合物中的至少一种。
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