一種基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板及製備方法
2023-05-13 17:40:11 2
一種基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板及製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板及製備方法。將清洗後的鈦片在草酸溶液中刻蝕2h，然後經過鍍鉑處理得到物質A。運用試劑Ni(NO3)2、Fe(NO3)3、Zn(NO3)2、正丁醇、異丙醇、導丁醇、無水乙醇和硝酸配製成溶液F1-1、F1-2、F1-3、F1-4、F2-1、F2-2、F2-3、F3-1、F3-2、F3-3、F4-1、F4-2、F5-1、F5-2、F5-3、F5-4，物質A依次經過上述系列溶液通過均勻浸漬，取出後晾乾、低溫乾燥及600℃條件下焙燒等處理工序得到的物質即為基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板。本發明的有益效果是，製得的基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板具有活性高、適應性強、壽命長等特點。
【專利說明】—種基於N i O-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板及製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於電催化氧化法處理廢水的化學修飾電極【技術領域】，特別涉及一種基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板及製備方法。
【背景技術】
[0002]電催化氧化技術通過 產生羥基自由基等強氧化性的活性基團來降解廢水中的有機汙染物，具有無二次汙染、成本低、適用性強、效率高等特點，在處理高濃度、難生化降解廢水方面具有應用潛力。電化學反應一般是在電極表面附近進行的，因此電極表面性能如何至關重要，選擇適合的電極材料和對其改性，以改善電極的表面催化性能，便成了電化學工作者研究的新課題。近30年來，鈦基陽極板已發展成為金屬氧化物電極的主要形式，目前修飾鈦電極所使用的金屬氧化物主要有氧化釕、氧化錳、氧化鉛、氧化鉬、氧化銥、錫銻氧化物等。電催化電極的表面微觀結構和狀態是影響電催化性能的重要因素，而電極的製備方法直接影響到電極的表面結構，因而選擇合適的電極製備方法是提高電極電催化活性至關重要的關鍵環節，目前還缺少電極製備方法方面的研究。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板及製備方法。該製備方法的具體步驟如下:
[0004](I)用240號氧化鋁耐水砂紙將鈦片表面打磨至出現金屬光澤，然後將其放入培養皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超聲波清洗儀中用洗滌劑溶液清洗除油30min，取出先用自來水衝洗，再用去離子水衝洗，然後放置在40kHz超聲波清洗儀中用去離子水清洗15min ；
[0005](2)將步驟⑴得到的鈦片放置在10%的草酸溶液中刻蝕2h，然後取出先用自來水衝洗，再用去離子水衝洗後放置在40kHz超聲波儀器中用去離子水清洗15min，晾乾後保存在無水乙醇中備用；
[0006](3)利用輝光放電對步驟(2)得到的鈦片表面進行預處理lOmin，然後在MS56A型高真空多靶磁控濺射機上完成磁控濺射鍍鉬得到物質A，其中陰極靶材為鉬片，鈦片作為陽極基片，操作模式為射頻濺射，真空度為8.0X10_2pa，功率為100W，氬氣壓力為Ipa ；
[0007](4)將正丁醇、異丙醇、異丁醇、無水乙醇按等體積比例混合，得到溶液AjfNi (NO3)2.6H20溶於水中製成濃度為0.5mol / L的溶液並加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B ;將Fe (NO3) 3.9H20溶於水中製成濃度為0.5mol / L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C ;將Zn(NO3)2.6Η20溶於水中製成濃度為0.5mol / L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D ;
[0008](5)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比10:10:1混合，得到溶液El，將溶液El與溶液A等體積比混合，搖勻後分成等量4份，得到溶液Fl-1、溶液F1-2、溶液F1-3、溶液F1-4 ；[0009](6)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比5:5:1混合，得到溶液E2，將溶液E2與溶液A等體積比混合，搖勻後分成等量2份，得到溶液F2-1、溶液F2-2 ；
[0010](7)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1:1混合，得到溶液E3，將溶液E3與溶液A等體積比混合，搖勻後分成等量3份，得到溶液F3-1、溶液F3-2、溶液F3-3 ；
[0011](8)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1:5混合，得到溶液E4，將溶液E4與溶液A等體積比混合，搖勻後分成等量2份，得到溶液F4-1、溶液F4-2 ；
[0012](9)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1:10混合，得到溶液E5，將溶液E5與溶液A等體積比混合，搖勻後分成等量4份，得到溶液F5-1、溶液F5-2、溶液F5-3、溶液F5-4 ；
[0013](10)將步驟(3)得到的物質A浸入到溶液Fl-1中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，得到物質BI ；
[0014](11)將物質BI浸入到溶液F1-2中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質B2 ；
[0015](12) 將物質B2浸入到溶液F1-3中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質B3 ；
[0016](13)將物質B3浸入到溶液F1-4中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質B4 ；
[0017](14)將物質B4浸入到溶液F2-1中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質Cl ；
[0018](15)將物質Cl浸入到溶液F2-2中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰3h後取出晾乾，在100°c條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質C2 ；
[0019](16)將物質C2浸入到溶液F3-1中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質Dl ；
[0020](17)將物質Dl浸入到溶液F3-2中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質D2 ；
[0021](18)將物質D2浸入到溶液F3-3中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰3h後取出晾乾，在100°c條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質D3 ；
[0022](19)將物質D3浸入到溶液F4-1中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質El ；
[0023](20)將物質El浸入到溶液F4-2中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質E2 ；
[0024](21)將物質E2浸入到溶液F5-1中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質Fl ；
[0025](22)將物質Fl浸入到溶液F5-2中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質F2 ；
[0026](23)將物質F2浸入到溶液F5-3中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質F3 ；
[0027](24)將物質F3浸入到溶液F5_4中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到的物質即為基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板。
[0028]本發明的有益效果是，製得的基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板具有活性聞、適應性強、壽命長等特點。
【具體實施方式】
[0029]本發明提供一種基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板及製備方法，下面通過一個實例來說明其實施過程。
[0030]實施例1.[0031]將長度為60mm、寬度為40mm、厚度為2mm的鈦片用240號氧化招耐水砂紙打磨至表面出現金屬光澤，然後將其放入培養皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超聲波清洗儀中用洗滌劑溶液清洗除油30min，然後取出先用500mL自來水衝洗，再用IOOmL去離子水衝洗，再放置在40kHz超聲波清洗儀中用去離子水清洗15min ;然後將清洗後的鈦片放置在IOOmL質量濃度為10%的草酸溶液中刻蝕2h，取出先用500mL自來水衝洗，再用IOOmL去離子水衝洗，再放置在40kHz超聲 波儀器中用去離子水清洗15min，晾乾後保存在無水乙醇中備用；
[0032]取出保存在無水乙醇中的鈦片，利用輝光放電對其表面進行預處理lOmin，然後在MS56A型高真空多靶磁控濺射機上完成磁控濺射鍍鉬得到物質A，其中陰極靶材為鉬片，鈦片作為陽極基片，操作模式為射頻濺射，真空度為8.0X10_2pa，功率為100W，氬氣壓力為Ipa ；
[0033]將150mL正丁醇、150mL異丙醇、150mL異丁醇和150mL無水乙醇混合均勻，得到600mL溶液A ;將29.1克Ni (NO3)2.6H20溶於200mL水中製成濃度為0.5mol / L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B ;將40.4克Fe (NO3)3.9H20溶於200mL水中製成濃度為0.5mol / L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C ;將29.7克Zn (NO3) 2.6Η20溶於200mL水中製成濃度為0.5mol / L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D ；
[0034]將50mL溶液B、50mL溶液C、5mL溶液D混合，得到105mL溶液ElJf 105mL溶溶液El與105mL溶溶液A比混合，搖勻後分成等量4份，得到52.5mL溶液Fl-1、52.5mL溶液Fl-2、52.5mL 溶液 Fl_3、52.5mL 溶液 Fl-4 ；
[0035]將25mL溶液B、25mL溶液C、5mL溶液D混合，得到55mL溶液E2，將55mL溶液E2與55mL溶液A混合，搖勻後分成等量2份，得到55mL溶液F2_l、55mL溶液F2-2 ；
[0036]將25mL溶液B、25mL溶液C、25mL溶液D混合，得到75mL溶液E3，將75mL溶液E3與75mL溶液A混合，搖勻後分成等量3份，得到50mL溶液F3_l、50mL溶液F3_2、50mL溶液F3-3 ；
[0037]將IOmL溶液B、10mL溶液C、50mL溶液D混合，得到70mL溶液E4，將70mL溶液E4與70mL溶液A混合，搖勻後分成等量2份，得到70mL溶液F4_l、70mL溶液F4-2 ；
[0038]將IOmL溶液B、10mL溶液C、IOOmL溶液D混合，得到120mL溶液E5，將120mL溶液E5與120mL溶液A混合，搖勻後分成等量4份，得到60mL溶液F5_l、60mL溶液F5_2、60mL溶液 F5-3、60mL 溶液 F5-4 ；
[0039]將物質A浸入到52.5mL溶液Fl-1中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質BI ；
[0040]將BI浸入到52.5mL溶液Fl_2中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質B2 ；
[0041]將B2浸入2到52.5mL溶液F1-3中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質B3 ；
[0042]將B3浸入3到52.5mL溶液Fl_4中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥 10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質B4 ；
[0043]將B4浸入到55mL溶液F2-1中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質Cl ；
[0044]將Cl浸入到55mL溶液F2_2中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質C2 ；
[0045]將C2浸入到50mL溶液F3_l中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質Dl ；
[0046]將Dl浸入到50mL溶液F3-2中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質D2 ；
[0047]將D2浸入到50mL溶液F3_3中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質D3 ；
[0048]將物質D3浸入到70mL溶液F4_l中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質El ；
[0049]將物質El浸入到70mL溶液F4_2中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質E2 ；
[0050]將E2浸入到60mL溶液F5-1中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質Fl ；
[0051]將Fl浸入到60mL溶液F5-2中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰,3h後取出晾乾後在100°C條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質F2 ；
[0052]將F2浸入到60mL溶液F5_3中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°c條件下乾燥10h，得到物質F3 ；
[0053]將F3浸入到60mL溶液F5_4中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到的物質即為基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板。[0054]下面是運用本發明方法製得的基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板在二維電極反應器中對煤化工廢水進行了降解試驗，進一步說明本發明。
[0055]將運用本發明方法製得的基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板裝填在二維電極反應器中，對煤化工廢水進行了降解試驗，結果表明該電極能夠高效處理焦化廢水中的C0D，當進水COD為512mg/L時，以基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板為陽極，以不鏽鋼板為陰極，PH為4.5，電壓為12V，處理時間為60min，處理後出水中的COD降低到78.lmg/L，處理效率達到84.75%。
【權利要求】
1.一種基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板的製備方法，其特徵在於，該方法的具體步驟如下: (1)用240號氧化鋁耐水砂紙將鈦片表面打磨至出現金屬光澤，然後將其放入培養皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超聲波清洗儀中用洗滌劑溶液清洗除油30min，取出先用自來水衝洗，再用去離子水衝洗，然後放置在40kHz超聲波清洗儀中用去離子水清洗15min ； (2)將步驟(1)得到的鈦片放置在10%的草酸溶液中刻蝕2h，然後取出先用自來水衝洗，再用去離子水衝洗後放置在40kHz超聲波儀器中用去離子水清洗15min，晾乾後保存在無水乙醇中備用； (3)利用輝光放電對步驟(2)得到的鈦片表面進行預處理lOmin，然後在MS56A型高真空多靶磁控濺射機上完成磁控濺射鍍鉬得到物質A，其中陰極靶材為鉬片，鈦片作為陽極基片，操作模式為射頻濺射，真空度為8.0X10_2pa，功率為100W，氬氣壓力為Ipa ； (4)將正丁醇、異丙醇、異丁醇、無水乙醇按等體積比例混合，得到溶液AjfNi (NO3)2.6H20溶於水中製成濃度為0.5mol / L的溶液並加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B ;將Fe (NO3) 3.9H20溶於水中製成濃度為0.5mol / L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C ;將Zn(NO3)2.6Η20溶於水中製成濃度為0.5mol / L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D ; (5)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比10:10:1混合，得到溶液El，將溶液El與溶液A等體積比混合，搖勻後分成等量4份，得到溶液Fl-1、溶液F1-2、溶液F1-3、溶液F1-4 ； (6)將溶液B、溶液C、溶 液D按體積比5:5:1混合，得到溶液E2，將溶液E2與溶液A等體積比混合，搖勻後分成等量2份，得到溶液F2-1、溶液F2-2 ； (7)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1:1混合，得到溶液E3，將溶液E3與溶液A等體積比混合，搖勻後分成等量3份，得到溶液F3-1、溶液F3-2、溶液F3-3 ； (8)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1:5混合，得到溶液E4，將溶液E4與溶液A等體積比混合，搖勻後分成等量2份，得到溶液F4-1、溶液F4-2 ； (9)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1: 10混合，得到溶液E5，將溶液E5與溶液A等體積比混合，搖勻後分成等量4份，得到溶液F5-1、溶液F5-2、溶液F5-3、溶液F5-4 ； (10)將步驟(3)得到的物質A浸入到溶液Fl-1中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，得到物質BI ； (11)將物質BI浸入到溶液F1-2中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質B2 ； (12)將物質B2浸入到溶液F1-3中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，得到物質B3 ； (13)將物質B3浸入到溶液F1-4中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質B4 ； (14)將物質B4浸入到溶液F2-1中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，得到物質Cl ； (15)將物質Cl浸入到溶液F2-2中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰3h後取出晾乾，在100°c條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質C2 ； (16)將物質C2浸入到溶液F3-1中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，得到物質Dl ； (17)將物質Dl浸入到溶液F3-2中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，得到物質D2 ； (18)將物質D2浸入到溶液F3-3中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰3h後取出晾乾，在100°C條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質D3 ； (19)將物質D3浸入到溶液F4-1中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，得到物質El ； (20)將物質El浸入到溶液F4-2中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質E2 ； (21)將物質E2浸入到溶液F5-1中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，得到物質Fl ； (22)將物質Fl浸入到溶液F5-2中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10 h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質F2 ； (23)將物質F2浸入到溶液F5-3中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，得到物質F3 ； (24)將物質F3浸入到溶液F5-4中，並在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h後取出晾乾，然後在100°C條件下乾燥10h，將乾燥後的物質置於馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到的物質即為基於NiO-FeO-ZnO修飾的負載Pt鈦基陽極板。
【文檔編號】C02F1/46GK103539224SQ201310525734
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月30日 優先權日:2013年10月30日
【發明者】丁愛中, 謝恩, 豆俊峰, 許新宜, 鄭蕾 申請人:北京師範大學