[发明专利]一种亚氧化钛/MXene/Co3

说明书

本发明公开了一种亚氧化钛/MXene/Co₃O₄复合电极及其制备方法。所述亚氧化钛/MXene/Co₃O₄复合电极的原材料包括以下成分：按重量百分比计，亚氧化钛为85％～90％、MXene为5％～10％、Co₃O₄为1％～5％。有益效果：(1)利用亚氧化钛、MXene与Co₃O₄产生的Co‑O‑Ti键将钴元素稳定固定在亚氧化钛基材上，有效抑制了钴离子浸出，增强了复合电极的稳定性，提高了过硫酸盐活化性能；(2)利用MXene独特的结构促进纳米Co₃O₄分散，也利用Co₃O₄在MXene的穿插抑制MXene堆叠，从而进一步增强复合电极对过硫酸盐的活化性能和稳定性；(3)亚氧化钛作为基材在高温高压下将MXene与Co₃O₄结合在一起，起到类似于粘接剂的作用，避免了粘结剂的添加。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，具体为一种亚氧化钛/MXene/Co₃O₄复合电极及其制备方法。

背景技术

近年来，工业化和城市化带动经济飞速发展，以此同时，水体污染日趋严重产生了水资源紧缺问题。其中，常见水体污染中，1,4-二氧六环由于商业产品中的普遍性、高水溶性和抗生物降解性去除较为困难。常见的沉淀凝固、碳吸附等方法去除效率低，不能有效将1,4- 二氧六环去除，也因此，1,4-二氧六环的去除成为了难降解水处理领域的重点研究问题。

通过活化过硫酸盐形成强氧化性自由基，可以高效去除难降解的1,4-二氧六环。目前，活化过硫酸盐的方案很多，比如铁、钴类等过渡金属纳米催化剂。其中，钴纳米催化剂具有高效活化性能，但由于粒子极小，不易回收。该问题可以通过将其负载到基材上解决，但一般纳米催化剂的负载在基材上往往需要粘结剂，增加了成本，也降低了活性；还存在纳米粒子的团聚问题；同时其产生的钴离子会引发气喘等健康问题。另一方面，亚氧化钛是一种高电导率、高化学稳定的材料，在高电位下，可以产生强氧化性的羟基自由基，从而有效降解 1,4-二氧六环。而MXene是一种手风琴貌的二维层状材料，具有高比表面积和优异的导电性，是近年来的研究重点。

综上所述，开发无粘结剂、具有高催化活性、高稳定性的一种亚氧化钛/MXene/Co₃O₄复合电极，用于活化过硫酸盐降解1,4-二氧六环具有重要的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种亚氧化钛/MXene/Co₃O₄复合电极及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种亚氧化钛/MXene/Co₃O₄复合电极，所述亚氧化钛/MXene/Co₃O₄复合电极的原材料包括以下成分：按重量百分比计，亚氧化钛为85％～90％、MXene为5％～10％、Co₃O₄为1％～5％。

较为优化地，所述亚氧化钛为Ti₄O₇和Ti₅O₉其中一种或两种混合物。

较为优化地，所述Co₃O₄的平均粒径为20～80nm。

较为优化地，所述亚氧化钛/MXene/Co₃O₄复合电极作为阴极用于活化过硫酸盐降解1,4- 二氧六环。