[发明专利]粒子电共沉积制备碳纳米管改性二氧化锰电极的方法和应用

说明书

本申请公开了粒子电共沉积制备碳纳米管改性二氧化锰电极的方法和应用。该碳纳米管改性的二氧化锰电极由内向外依次包括基体、锡锑金属氧化物底层和改性的二氧化锰活性层；其中，在所述改性二氧化锰活性层中，包括经碳纳米管改性的二氧化锰。本发明所提供的碳纳米管改性的二氧化锰电极，其中氧化物底层，能够有效避免基底其钝化，一定程度上增加了电极的使用寿命；碳纳米管引入二氧化锰活性层，显著提高电极的比表面积、吸附性能、稳定性，增加了电极的寿命，同时增加了电极表面的活性位点，提高电极的降解有机废水的能力。

技术领域

本申请涉及粒子电共沉积制备碳纳米管改性二氧化锰电极的方法和应用，属于电化学技术领域。

背景技术

近年来，随着环保法的日益严重及人民环保意识的不断增强，水环境污染问题受到了越来越多的关注。相比于吸附等水处理手段，高级氧化技术具有高效、快捷、方便、绿色、无污染等优点，这也使得其在众多废水处理技术中脱颖而出。其中，电催化氧化技术作为高级氧化技术的一种，它可以原位电产生高反应活性的羟基自由基，且反应过程中无需添加化学药剂，安全高效，已成为水处理技术的研究热点。该技术的核心在于阳极材料，近几年来，许多学者致力于研发高催化活性且稳定的电极材料的研发。其中，二氧化锰电极由于其具有导电性好、氧化能力强、析氧电位高、制备方法简单等优点受到了广泛关注，但是二氧化锰电极也会存在一些问题，如较小的比表面积等严重地限制了其降解效率及电流效率。

碳纳米管具有高比面积且导电性好的优点，因此，近年来许多学者致力将其致力于电极催化活性的改性上面。例如Xiaoyue Duan等人（Xiaoyue Duan, Jiarun Li, WeiLiu, et al）通过碳纳米管对二氧化铅电极改性，获得的电极具有更大的活性表面积及更优异的4-氯酚降解能力；Fengping Hu等人（Hu F, Cui X, Chen W. Pulse Electro-codeposition of Ti/SiO₂-Sb₂O₄-CNT Electrode for Phenol Oxidation [J].Electrochemical and Solid-State Letters, 2010,13(9): F20）将碳纳米管成功地负载到二氧化铅电极上制备出高寿命的碳纳米管改性二氧化铅电极，其电极寿命是未掺杂碳纳米管的8.8倍；专利CN105110425A提供了一种碳纳米管改性的二氧化铅电极的制备方法，该电极具有独特的电催化性能、巨大的比表面积、较长的使用寿命等优点；专利CN103508517A提供了一种碳纳米管修饰的钛基含氟二氧化铅电极及其制备方法，该方法具有催化活性高、电极的使用寿命长、操作简单方便等优点。

因此，通过碳纳米管对电极进行改性能够很好的增加其降解有机物的能力和使用寿命。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种碳纳米管改性的二氧化锰电极，该二氧化锰电极的比表面积大、电催化氧化活性高、使用寿命长。

一种碳纳米管改性的二氧化锰电极，所述二氧化锰电极由内向外依次包括基体、金属氧化物底层和改性二氧化锰活性层；

其中，在所述改性二氧化锰活性层中，包括经碳纳米管改性的二氧化锰，即碳纳米管以掺杂的方式进入二氧化锰活性层中。

具体地，本申请中基体可以为钛基体、不锈钢基体中的任一种。

所述基体可以为板状或者网状。

可选地，在所述改性二氧化锰活性层中，所述碳纳米管的含量为0.1wt%~3wt%。

根据本申请的另一方面，还提供了一种碳纳米管改性的二氧化锰电极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S100、获得改性所需碳纳米管；

S200、在基体表面上制备金属氧化物底层；

S300、在所述金属氧化物底层上制备改性二氧化锰活性层，得到所述二氧化锰电极。