一種高穩(wěn)定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于電催化形穩(wěn)電極制備領(lǐng)域，特別涉及一種高穩(wěn)定性鈦基二氧化錫形穩(wěn)電極的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0004]DSA電極的制備是電催化氧化法降解廢水中有機(jī)物的關(guān)鍵點(diǎn)之一。電催化氧化技術(shù)通過產(chǎn)生羥基等強(qiáng)氧化性的活性基團(tuán)來將污水中的有機(jī)污染物氧化降解，具有無二次污染、成本低、適用性強(qiáng)、效率高等特點(diǎn)。在處理高濃度、難生化降解、有毒廢水方面具有明顯的應(yīng)用潛力。電化學(xué)反應(yīng)一般是在電極表面附近進(jìn)行的，因此電極表面性能如何至關(guān)重要，選擇適合的電極材料和對(duì)其改性，以改善電極的表面催化性能，成為了電極制備的重點(diǎn)所在。近年來，鈦基DSA電極已發(fā)展成為以金屬氧化物電極為主的形式，目前常用的金屬氧化物主要有氧化釕、氧化錳、氧化鉛、氧化鉑、氧化銥、錫銻氧化物等。目前市售的產(chǎn)品主要還是以氧化銥、氧化釕等稀有金屬氧化物為主，雖然壽命較長，但是析氧電位較低，且價(jià)格昂貴，很難用于大規(guī)模處理難氧化有機(jī)物廢水。因此利用二氧化錫電極制備DSA電極成為一種極大降低成本的方式。但是二氧化錫存在壽命短，穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。本發(fā)明通過生成誘導(dǎo)層的方式，利用磁控濺射最終得到一種高穩(wěn)定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)目如一■氧化錫DSA電極穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種尚穩(wěn)定性欽基一■氧化錫陽極氧化電極的制備方法，利用鈦表面產(chǎn)生針狀二氧化鈦誘導(dǎo)層，之后利用磁控濺射方法制備銻摻雜的二氧化錫電極薄膜。退火后得到所需電極。
【具體實(shí)施方式】
[0008]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如下:
[0009]用60#砂紙將鈦基片表面打磨至出現(xiàn)金屬光澤，之后將鈦基片表面打網(wǎng)格花紋，將鈦基片置于燒杯中，加入30ml 1wt%氫氧化鈉溶液，加入轉(zhuǎn)子后放置于磁力攪拌器上，在60°C，200rpm條件下清洗去油20分鐘，取出鈦基片，用去離子水清洗后，再將鈦基片放置于超聲波清洗儀中用去離子水清洗15分鐘；
[0010]將上述打磨過的鈦基片放置于18wt%的鹽酸或者10%草酸溶液中，在半密閉條件下加熱至85°C，刻蝕30分鐘，直到鈦基片表面無明顯織構(gòu)痕跡，且呈現(xiàn)均勻的麻灰色表面，將鈦基片用去離子水清洗后，再放置于30ml丙酮中超聲清洗15分鐘，用去離子水清洗后，再放置于超聲波清洗儀中用去離子水清洗15分鐘，晾干后保存于無水乙醇中，得到預(yù)處理欽基片；
[0011]將預(yù)處理后的鈦基片置于管式氣氛退火爐中，控制氬氣:氧氣比例為9:1，控制管式爐升溫溫度為20°C /min，保溫溫度為400°C?600°C，保溫時(shí)間為0.5?2h，隨爐冷卻到室溫后，基體表面得到所需微米級(jí)針狀二氧化鈦誘導(dǎo)層；
[0012]在鈦基片生成二氧化鈦誘導(dǎo)層之后，利用磁控濺射，沉積一層銻摻雜的二氧化錫薄膜。所述鋪摻雜二氧化錫薄膜的鋪原子比為2%?12%，薄膜厚度為Ium?10um。
對(duì)生成的包含針狀誘導(dǎo)層的鈦基銻摻雜二氧化錫薄膜進(jìn)行退火處理，處理步驟如下:將包含針狀誘導(dǎo)層的鈦基銻摻雜二氧化錫薄膜置于馬弗爐中，在400°C?600°C條件下退火0.5?2h，在空氣中冷卻后，得到所需電極。
[0013]本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于在預(yù)處理好的鈦基片上，在氣氛退火爐中退火處理得到針狀二氧化鈦誘導(dǎo)層，在針狀二氧化鈦誘導(dǎo)層的基礎(chǔ)上，利用磁控濺射的方式沉積2%?12%銻原子百分比的二氧化錫薄膜，由于誘導(dǎo)層的存在，生成的薄膜厚度為Ium?10um，薄膜表面形貌不同于常規(guī)方式制備的電極的龜裂表面，呈現(xiàn)出均勻的絮狀無裂紋密實(shí)涂層。利用此方法得到一種高穩(wěn)定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高穩(wěn)定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極的制備方法，其特征在于，利用鈦表面產(chǎn)生針狀二氧化鈦誘導(dǎo)層，之后利用沉積的方法制備銻摻雜的二氧化錫電極薄膜，退火后得到所需電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高穩(wěn)定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極的制備方法，其特征在于鈦基片表面需要進(jìn)行堿洗酸洗預(yù)處理過程，依次包括以下步驟: (1)用60#砂紙將鈦基片表面打磨至出現(xiàn)金屬光澤之后將鈦基片表面打網(wǎng)格花紋，將鈦基片置于燒杯中，加入30ml 10wt%氫氧化鈉溶液，加入轉(zhuǎn)子后放置于磁力攪拌器上，在60°C，200rpm條件下清洗去油20分鐘，取出鈦基片，用去離子水清洗后，再將鈦基片放置于超聲波清洗儀中用去離子水清洗15分鐘； (2)將步驟⑴中得到的鈦基片放置在18wt%的鹽酸或者10%草酸溶液中，在半密閉條件下加熱至85°C，刻蝕30分鐘，直到鈦基片表面無明顯織構(gòu)痕跡，且呈現(xiàn)均勻的麻灰色表面，將鈦基片用去離子水清洗后，再放置于30ml丙酮中超聲清洗15分鐘，用去離子水清洗后，再放置于超聲波清洗儀中用去離子水清洗15分鐘，晾干后保存于無水乙醇中，得到預(yù)處理鈦基片。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高穩(wěn)定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極的制備方法，其特征在于在預(yù)處理后的鈦基片生成針狀二氧化鈦誘導(dǎo)層，處理過程包含一下步驟: (1)將預(yù)處理后的鈦基片置于管式氣氛退火爐中，控制氬氣:氧氣比例為9:1; (2)控制升溫溫度為20°C/min，保溫溫度為400°C?600°C，保溫時(shí)間為0.5?2h ; (3)隨爐冷卻到室溫后，基體表面得到所需微米級(jí)針狀二氧化鈦誘導(dǎo)層。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高穩(wěn)定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極的制備方法，其特征在于在鈦基片生成二氧化鈦誘導(dǎo)層之后，利用磁控濺射法、CVD、PECVD、熱解噴涂、溶膠凝膠、電鍍，包括并不僅限于以上方法，沉積一層銻摻雜的二氧化錫薄膜，所述銻摻雜二氧化錫薄膜的銻原子比為2%?12%，薄膜厚度為Ium?10um，所述薄膜表面形貌不同于常規(guī)方式制備的電極，呈現(xiàn)出均勻的絮狀無裂紋密實(shí)涂層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高穩(wěn)定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極的制備方法，其特征在于對(duì)磁控濺射生成的包含針狀誘導(dǎo)層的鈦基銻摻雜二氧化錫薄膜進(jìn)行退火處理，處理步驟如下:將包含針狀誘導(dǎo)層的鈦基銻摻雜二氧化錫薄膜置于馬弗爐中，在400°C?600°C條件下退火0.5?lh，在空氣中冷卻后，得到所需電極。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高穩(wěn)定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極的制備方法。將堿洗過的鈦基片在鹽酸中刻蝕30分鐘，得到預(yù)處理后的基片。將此基片在置于氣氛退火爐中，控制升溫溫度，升溫到一定溫度后，在氬氧混合氣中保溫處理一段時(shí)間，自然冷卻到室溫后，在基片表面得到微米級(jí)針狀TiO2誘導(dǎo)層。利用鍍膜設(shè)備，控制鍍膜角度，在含有誘導(dǎo)層的鈦基片沉積含有一定銻原子比的二氧化錫薄膜?？刂票∧ず穸任⒚准?jí)。最后將濺射后的電極在馬弗爐中高溫退火，得到所需電極。此電極具有高穩(wěn)定性，長壽命，高析氧電位的特點(diǎn)。
【IPC分類】C02F1/467
【公開號(hào)】CN105198050
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510571413
【發(fā)明人】朱開貴, 閆波
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年9月9日