專利名稱：十二烷基苯磺酸鈉摻雜的鈦催化電極的制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種鈦電極的制備方法，尤其涉及一種具有催化能力的以鈦為基體的 十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)摻雜的催化電極的制備方法，主要用于電化學還原脫除水中的 氯代有機物。
背景技術(shù)：
氯代有機物在諸多工業(yè)如化工、醫(yī)藥、制革、電子、農(nóng)藥等方面的廣泛應用導致大 量含氯化合物及其合成過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物被排放到環(huán)境中。幾乎所有的氯代有機物都 有毒性，其中很多化合物被認為具有“致癌、致畸、致突變”效應；同時由于很多氯代有機物 具有高揮發(fā)性和類脂物可溶性，易被皮膚、粘膜等吸收而對人體造成嚴重損害。因此，對水 中氯代有機物去除方法進行研究是十分必要的。就目前而言，氯代有機物的去除方法有焚 燒法、生物降解法、吸附法、堿金屬還原法以及電化學技術(shù)等。電化學法作為一種環(huán)境友好 的技術(shù)，在環(huán)境污染治理方面越來越受到人們的重視，特別是在廢水中生物難降解有機物 的去除方面。氯代有機物的電化學處理是指在電極的作用下，通過電化學反應從污水中除 去氯代有機物，而電化學還原脫氯的關(guān)鍵技術(shù)之一在于電極。近年來所報道的電催化加氫 脫氯電極的研究中，鈀因為具有優(yōu)異的活性氫貯存能力，能夠保證活性氫連續(xù)與被吸附的 氯代有機分子接觸而成為催化劑研究的重點。但近年來先后報道的Pd/活性炭纖維(Pd/ ACF)電極、Pd/GC電極、Pd/Ti電極、Pd/Ni電極等是直接將金屬沉積于基材上的電極，其催 化活性一般，在處理低濃度氯代有機物時電流效率低、能耗高，無法廣泛推廣。另外，一些廣 泛應用的電極基體材料存在電阻較大、性能不穩(wěn)定等問題，使其在電化學應用中受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，而提供一種催化活性和電流效率高， 能耗低，性能穩(wěn)定的十二烷基苯磺酸鈉摻雜的鈦催化電極的制備方法。本發(fā)明所提供的十二烷基苯磺酸鈉摻雜的鈦催化電極的制備方法，包括以下步 驟1)將氯化鈀(PdCl2)粉末溶于3mol/L鹽酸中，用去離子水稀釋得到20 25mmol/ L的PdCl2溶液；2)將鈦在0. 5mol/L的硫酸中浸洗1 3min除表面物后，再將其依次在丙酮(除 油)和二次蒸餾水中分別超聲波震蕩10 15min清洗干凈，烘干備用；3)將吡咯(Py)與0. 3mol/L的硫酸按體積比7 1000混合，再加入十二烷基苯磺 酸鈉(SDBS)得到混合溶液，混合溶液中十二烷基苯磺酸鈉的含量為0. 0005 0. 002g/mL ；4)以步驟2)中烘干后的鈦為陽極，鉬片為陰極，以步驟3)中配制的混合溶液為電 解液，電沉積制得聚吡咯(十二烷基苯磺酸鈉)/鈦電極(PPy-SDBS/Ti電極)，沉積電流密 度為0. 625mA/cm2，沉積時間為5min ；5)以步驟4)制得的PPy-SDBS/Ti電極為陰極，鉬片為陽極，以步驟1)配制的 (1(12溶液為電解液，電沉積制得十二烷基苯磺酸鈉摻雜的鈦催化電極(Pd/PPy-SDBS/Ti電 極)，沉積電流密度為2. 500 5. 000mA/cm2，沉積時間為25 35min。其中，步驟5)中的優(yōu)選電沉積條件為沉積電流密度為2. 500mA/cm2,沉積時間為 30mino與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下有益效果1)本發(fā)明采用具有分散能力的陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，制備十二 烷基苯磺酸鈉摻雜的催化電極，十二烷基苯磺酸鈉的引入改變了吡咯在電極表面的沉積形 貌，進而改變Pd在聚吡咯膜上的沉積形態(tài)，從而增加電極的比表面積，提高其對氫原子的 吸附能力。2)本發(fā)明采用鈦作為基體材料，所制得的催化電極性能穩(wěn)定。3)本發(fā)明采用電化學沉積的方法制備Pd/PPy-SDBS/Ti電極，提高了電極的催化 性能，為其進一步推廣提供了可能。


圖1為實施例1、2、3所制備的電極的循環(huán)伏安曲線。圖2為實施例4、5和對比例所制備的電極的循環(huán)伏安曲線。圖中，I為電流，E vs Hg/Hg2S04為相對于Hg/Hg2S04參比電極的電壓。以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施例方式實施例11)稱取？沉12粉末溶于3mol/LHCl溶液中，加去離子水配制成22. 5mmol/L的PdCl2 溶液；2)將鈦在0. 5mol/L硫酸中浸洗3min除表面物后，依次在丙酮(除油)和二次蒸 餾水中分別超聲波震蕩15min清洗干凈，烘干備用；3)將吡咯與0.3mol/L的硫酸按體積比7 1000混合后，加入十二烷基苯磺酸鈉 得到混合溶液，混合溶液中十二烷基苯磺酸鈉的含量為0. 00075g/mL ；4)以步驟2)中處理后的鈦為陽極，鉬片為陰極，以步驟3)中配制的溶液為電解 液，采用電沉積的方法制得PPy-SDBS/Ti電極，沉積電流密度為0. 625mA/cm2,沉積時間為 5min ；5)以PPy-SDBS/Ti電極為陰極，鉬片為陽極，以步驟1)中配制的PdCl2溶液為 電解液，采用電沉積的方法在沉積電流密度為3. 125mA/cm2，沉積時間為30min時制得Pd/ PPy-SDBS/Ti 電極。將Pd/PPy-SDBS/Ti電極沖洗干凈，置于0. 5mol/L H2SO4溶液中，以鉬片為對電極， 以Hg/Hg2S04電極為參比電極進行循環(huán)伏安掃描。電位掃描范圍為_700mV 700mV，掃描 速度為50mV/s。所得循環(huán)伏安曲線見圖1中的a，在-600mV左右出現(xiàn)氫吸附峰，峰電流值 為-132. 56mAο實施例21)稱取PdCl2粉末溶于3mol/L HCl溶液中，加去離子水配制成23mmol/L的PdCl2溶液；2)將鈦在0. 5mol/L硫酸中浸洗2min除表面物后，依次分別在丙酮(除油)和二 次蒸餾水中超聲波震蕩12min清洗干凈，烘干備用；3)將吡咯與0.3mol/L的硫酸按體積比7 1000混合后，加入十二烷基苯磺酸鈉 得到混合溶液，混合溶液中十二烷基苯磺酸鈉的含量為0. 001g/mL ；4)以步驟2)中處理后的鈦為陽極，鉬片為陰極，以步驟3)中配制的溶液為電解 液，采用電沉積的方法制得PPy-SDBS/Ti電極，沉積電流密度為0. 625mA/cm2,沉積時間為 5min ；5)以PPy-SDBS/Ti電極為陰極，鉬片為陽極，以步驟1)中配制的PdCl2溶液為 電解液，采用電沉積的方法在沉積電流密度為2. 500mA/cm2，沉積時間為30min時制得Pd/ PPy-SDBS/Ti 電極。將Pd/PPy-SDBS/Ti電極沖洗干凈，置于0. 5mol/L 1^04溶液中，以鉬片為對電極， 以Hg/Hg2S04電極為參比電極進行循環(huán)伏安掃描。電位掃描范圍為_700mV 700mV，掃描 速度為50mV/s。所得循環(huán)伏安曲線見圖1中的b，在-600mV左右出現(xiàn)氫吸附峰，峰電流值 為-137. 50mAo實施例31)稱取PdCl2粉末溶于3mol/L HC1溶液中，加去離子水配制成24. 5mmol/L的 PdCl2溶液；2)將鈦在0. 5mol/L硫酸中浸洗2min除表面物后，依次在丙酮(除油)和二次蒸 餾水中分別超聲波震蕩lOmin清洗干凈，烘干備用；3)將吡咯與0. 3mol/L的硫酸按體積比7 1000混合后，加入十二烷基苯磺酸鈉 得到混合溶液，混合溶液中十二烷基苯磺酸鈉的含量為0. 0015g/mL ；4)以步驟2)中處理后的鈦為陽極，鉬片為陰極，以步驟3)中配制的溶液為電解 液，采用電沉積的方法制得PPy-SDBS/Ti電極，沉積電流密度為0. 625mA/cm2,沉積時間為 5min ；5)以PPy-SDBS/Ti電極為陰極，鉬片為陽極，以步驟1)中配制的PdCl2溶液為 電解液，采用電沉積的方法在沉積電流密度為2. 500mA/cm2，沉積時間為25min時制得Pd/ PPy-SDBS/Ti 電極。將Pd/PPy-SDBS/Ti電極沖洗干凈，置于0. 5mol/L 1^04溶液中，以鉬片為對電極， 以Hg/Hg2S04電極為參比電極進行循環(huán)伏安掃描。電位掃描范圍為_700mV 700mV，掃描 速度為50mV/s。所得循環(huán)伏安曲線見圖1中的c，在_600mV左右出現(xiàn)氫吸附峰，峰電流值 為-99. 33mA。實施例41)稱取PdCl2粉末溶于3mol/L HC1溶液中，加去離子水配制成25mmol/L的PdCl2 溶液；2)將鈦在0. 5mol/L硫酸中浸洗3min除表面物后，依次在丙酮(除油)和二次蒸 餾水中分別超聲波震蕩15min以清洗干凈，烘干備用；3)將吡咯與0.3mol/L的硫酸按體積比7 1000混合后，加入十二烷基苯磺酸鈉 得到混合溶液，混合溶液中十二烷基苯磺酸鈉的含量為0. 002g/mL ；
4)以步驟2)中處理后的鈦為陽極，鉬片為陰極，以步驟3)中配制的溶液為電解 液，采用電沉積的方法制得PPy-SDBS/Ti電極，沉積電流密度為0. 625mA/cm2,沉積時間為 5min ；5)以PPy-SDBS/Ti電極為陰極，鉬片為陽極，以步驟1)中配制的PdCl2溶液為 電解液，采用電沉積的方法在沉積電流密度為2. 500mA/cm2，沉積時間為35min時制得Pd/ PPy-SDBS/Ti 電極。將Pd/PPy-SDBS/Ti電極沖洗干凈，置于0. 5mol/L 1^04溶液中，以鉬片為對電極， 以Hg/Hg2S04電極為參比電極進行循環(huán)伏安掃描。電位掃描范圍為_700mV 700mV，掃描 速度為50mV/s。所得循環(huán)伏安曲線見圖2中的a，在_600mV左右出現(xiàn)氫吸附峰，峰電流值 為-95. 80mAo實施例51)稱取PdCl2粉末溶于3mol/L HC1溶液中，加去離子水配制成20mmol/L的PdCl2 溶液；2)將鈦在0. 5mol/L硫酸中浸洗lmin除表面物后，依次在丙酮(除油)和二次蒸 餾水中分別超聲波震蕩lOmin以清洗干凈，烘干備用；3)將吡咯與0. 3mol/L的硫酸按體積比7 1000混合后，加入十二烷基苯磺酸鈉 得到混合溶液，混合溶液中十二烷基苯磺酸鈉的含量為0. 0005g/mL ；4)以步驟2)中處理后的鈦為陽極，鉬片為陰極，以步驟3)中配制的溶液為電解 液，采用電沉積的方法制得PPy-SDBS/Ti電極，沉積電流密度為0. 625mA/cm2,沉積時間為 5min ；5)以PPy-SDBS/Ti電極為陰極，鉬片為陽極，以步驟1)中配制的PdCl2溶液為 電解液，采用電沉積的方法在沉積電流密度為5. OOOmA/cm2，沉積時間為30min時制得Pd/ PPy-SDBS/Ti 電極。將Pd/PPy-SDBS/Ti電極沖洗干凈，置于0. 5mol/L 1^04溶液中，以鉬片為對電極， 以Hg/Hg2S04電極為參比電極進行循環(huán)伏安掃描。電位掃描范圍為_700mV 700mV，掃描 速度為50mV/s。所得循環(huán)伏安曲線見圖2中的b，在-600mV左右出現(xiàn)氫吸附峰，峰電流值 為-105. 12mA。對比例1)稱取PdCl2粉末溶于3mol/L HC1溶液中，加去離子水配制成20mmol/L的PdCl2 溶液；2)將鈦在0. 5mol/L硫酸中浸洗lmin除表面物后，依次在丙酮(除油)和二次蒸 餾水中分別超聲波震蕩lOmin以清洗干凈，烘干備用；3)將吡咯與0. 3mol/L的硫酸按體積比7 1000混合；4)以步驟2)中處理后的鈦為陽極，鉬片為陰極，以步驟3)中配制的溶液為電解 液，采用電沉積的方法制得PPy/Ti電極，沉積電流密度為0. 625mA/cm2,沉積時間為5min ；5)以PPy/Ti電極為陰極，鉬片為陽極，以步驟1)中配制的PdCl2溶液為電解液， 采用電沉積的方法在沉積電流密度為5. 000mA/cm2,沉積時間為30min時制得Pd/PPy/Ti電 極。將Pd/PPy/Ti電極沖洗干凈，置于0. 5moL/LH2S04溶液中，以鉬片為對電極，以
6Hg/Hg2S04電極為參比電極進行循環(huán)伏安掃描。電位掃描范圍為700mV 700mV，掃描速 度為50mV/s。所得循環(huán)伏安曲線如圖2中的c，在_600mV左右出現(xiàn)的氫吸附峰，峰電流值 為-52. 14mA。 實施例和對比例的結(jié)果比較表明，表面活性劑的引入增強了電極的催化活性，循 環(huán)伏安測試表明，Pd/PPy-SDBS/Ti電極擁有更大的氫吸附峰電流值，具有更好的脫氯潛能。
權(quán)利要求
一種十二烷基苯磺酸鈉摻雜的鈦催化電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將氯化鈀PdCl2粉末溶于3mol/L鹽酸中，用去離子水稀釋得20～25mmol/L的PdCl2溶液；2)將鈦在0.5mol/L硫酸中浸泡1～3min后，依次在丙酮和二次蒸餾水中分別超聲波震蕩10～15min，烘干備用；3)將吡咯Py與0.3mol/L的硫酸按體積比7∶1000混合，再加入十二烷基苯磺酸鈉SDBS得到混合溶液，混合溶液中十二烷基苯磺酸鈉的含量為0.0005～0.002g/mL；4)以步驟2)中烘干后的鈦為陽極，鉑片為陰極，以步驟3)中配制的混合溶液為電解液，電沉積制得聚吡咯(十二烷基苯磺酸鈉)/鈦電極(PPy-SDBS/Ti電極)，沉積電流密度為0.625mA/cm2，沉積時間為5min；5)以步驟4)制得的PPy-SDBS/Ti電極為陰極，鉑片為陽極，以步驟1)配制的PdCl2溶液為電解液，電沉積制得十二烷基苯磺酸鈉摻雜的鈦Pd/PPy-SDBS/Ti催化電極，沉積電流密度為2.500～5.000mA/cm2，沉積時間為25～35min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟5)中所述的沉積電流密度為 2. 500mA/cm2，沉積時間為 30min。
全文摘要
本發(fā)明公開了十二烷基苯磺酸鈉摻雜的鈦催化電極的制備方法，屬于電化學水處理領域。通過以鈦為陽極，鉑片為陰極，以添加十二烷基苯磺酸鈉的吡咯與硫酸的混合溶液為電解液，電沉積制得PPy-SDBS/Ti電極，沉積電流密度為0.625mA/cm2，沉積時間為5min；再以PPy-SDBS/Ti為陰極，鉑片為陽極，以PdCl2溶液為電解液，電沉積制得十二烷基苯磺酸鈉摻雜的鈦催化電極，沉積電流密度為2.500～5.000mA/cm2，沉積時間為25～35min。本發(fā)明所制備的電極催化活性明顯提高，成本低、具有一定的應用前景。
文檔編號C02F1/461GK101811755SQ20091024159
公開日2010年8月25日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者孫治榮, 彭永臻, 胡翔, 馬林 申請人:北京工業(yè)大學