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      一種摻石墨烯和鑭改性的鈦基二氧化鉛電極及其制備方法_2

      文檔序號:9485465閱讀:來源:國知局
      以上涂覆、干燥步驟7?9次后,將烘干的鈦基體置于馬弗爐中450?550°C下焙燒50?70分鐘,取出自然冷卻至室溫。
      [0033]草酸刻蝕液優(yōu)選采用去離子水配制,其中草酸濃度為80?120g/L ;草酸保存液優(yōu)選采用去離子水配制,其中草酸濃度為8?12g/L。
      [0034]涂覆液優(yōu)選采用鹽酸進行配制,其中含有65?100g/L氯化氫,620?670g/L正丁醇,130?200g/L四氯化錫和20?40g/L三氯化銻。
      [0035]本發(fā)明摻石墨烯和鑭改性的鈦基二氧化鉛電極的制備方法創(chuàng)造性地將石墨烯和鑭元素摻混到電沉積液中,使石墨烯和鑭元素順利地與i3_Pb02活性層成為一個共同體,該制備方法由于取消了 a -PbOjl的制備流程,也同步取消了該流程中的相應(yīng)工藝參數(shù)的控制,簡化了電極的制造工藝,本發(fā)明中增加了石墨稀和鑭元素的工藝控制點,但其只是在β -Pb02活性層的制備流程中增加控制點,相比較取消整個a -PbOjl的制備流程仍減少了工藝點的控制數(shù)量,使工藝控制的難度降低,使得工藝控制的波動更趨于平穩(wěn),有利與產(chǎn)品的成品合格率的提尚,成品合格率的提尚使慘石墨稀和銅改性的欽基一■氧化鉛電極的制造成本得到降低,增強了其市場競爭能力。
      【附圖說明】
      [0036]圖1是本發(fā)明摻石墨烯和鑭改性的鈦基二氧化鉛電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0037]圖2、圖3和圖4分別是實施例1采用本發(fā)明摻石墨烯和鑭改性的鈦基二氧化鉛電極的制備方法所制的1#摻石墨烯和鑭改性的鈦基二氧化鉛電極的掃描電鏡圖,放大倍數(shù)分別為5000、3000和1000倍。
      [0038]圖5、圖6和圖7分別是對比例1采用現(xiàn)有技術(shù)所制的1#普通鈦基二氧化鉛電極的掃描電鏡圖,放大倍數(shù)分別為5000、3000和1000倍。
      [0039]圖中標記:
      [0040]1.鈦基體,2.錫銻氧化物底層,3.石墨烯和鑭改性的性層。
      【具體實施方式】
      [0041]實施例1:
      [0042]1#慘石墨稀和銅改性的欽基一■氧化鉛電極,參閱圖1,其具體結(jié)構(gòu)包括:
      [0043]欽基體1 ;
      [0044]熱沉積在鈦基體上的錫鋪氧化物底層2 ;
      [0045]電沉積在錫銻氧化物底層上的石墨烯和鑭改性的0-PbO2活性層3。
      [0046]在本實施例中,鈦基體采用鈦絲。
      [0047]1#摻石墨烯和鑭改性的鈦基二氧化鉛電極的具體制備方法如下:
      [0048](1)鈦基體的預(yù)處理:用鈦絲作為鈦基體,首先用粗砂紙對鈦絲進行打磨拋光,直至其呈現(xiàn)銀白色金屬光,以去離子水沖洗后;將打磨拋光過的鈦絲置于丙酮中超聲處理4分鐘,去除油污;然后將除油處理后的鈦絲置于去離子水中超聲處理4分鐘,去除丙酮及其它雜質(zhì);最后將鈦絲浸泡在草酸刻蝕液中進行刻蝕,在微沸的條件下刻蝕1小時后取出,將完成刻蝕后的鈦絲置于草酸保存液中保存待用;所述的草酸刻蝕液采用離子水中配制而成,草酸濃度為100g/L ;所述的草酸保存液采用離子水中配制而成,草酸濃度為10g/L。
      [0049](2)熱沉積錫銻氧化物底層:將四氯化錫和三氯化銻溶于濃鹽酸和正丁醇混合溶液中制成涂覆液,將涂覆液涂覆于上述(1)中處理后的鈦絲表面上,在鼓風干燥箱內(nèi)120°C下烘干8分鐘,如此涂覆干燥重復8次,再將烘干的鈦絲置于馬弗爐中500°C下焙燒1小時,取出后自然冷卻至室溫;涂覆液采用質(zhì)量濃度為37 %濃鹽酸配制而成,其中含有87g/L氯化氫,650g/L正丁醇,170g/L四氯化錫和30g/L三氯化銻。
      [0050](3)電沉積石墨烯和鑭修飾的β_ΡΚ)2活性層:將上述熱沉積有錫銻氧化物底層的鈦基體作為陽極,等面積的石墨作為陰極,在酸性沉積液中電沉積β -PbO^g性層,制得1#摻石墨烯和鑭改性的鈦基二氧化鉛電極;酸性沉積液采用去離子水配制而成,含有石墨烯0.005g/L、硝酸鑭1.7g/L、硝酸鉛100g/L、十二烷基苯磺酸鈉0.05g/L、硝酸5g/L ;電沉積的電流密度是0.5A/dm2,電沉積溫度是40°C,電沉積時間是0.5小時。
      [0051]對1#摻石墨烯和鑭改性的鈦基二氧化鉛電極進行檢測:將1#摻石墨烯和鑭改性的鈦基二氧化鉛電極作為陽極,電極表面積為1cm2,等面積的石墨作為陰極,極間距為2cm,電催化氧化水中甲基橙,甲基橙的濃度為10mg/L,5g/L的硫酸鈉做支持電解質(zhì),溶液的體積為100mL,電催化氧化電壓為5V,溫度為30°C,反應(yīng)30分鐘后甲基橙的去除率為83%;采用此電極為陽極進行加速壽命試驗,在lmol/L的硫酸溶液中,溫度為60°C,ΙΟΟΑ/dm2的電流密度下電解5小時后電極的失重為1.7mg/cm2。
      [0052]對1#慘石墨稀和銅改性的欽基一■氧化鉛電極進彳丁電鏡掃描,顯不如圖2、圖3和圖4,圖2、圖3和圖4分別為放大倍數(shù)為5000、3000和1000倍的掃描電鏡圖。
      [0053]對比例1:
      [0054]1#普通鈦基二氧化鉛電極,其具體結(jié)構(gòu)包括:
      [0055]鈦基體;
      [0056]熱沉積在鈦基體上的錫銻氧化物底層;
      [0057]電沉積在錫銻氧化物底層上的α 41302層;
      [0058]電沉積在a -Pb02層上的β -PbO 2活性層。
      [0059]在本對比例中,鈦基體采用鈦絲,與實施例1相同。
      [0060]1#普通鈦基二氧化鉛電極的具體制備方法如下:
      [0061](1)鈦基體的預(yù)處理:與實施例1中的鈦基體的預(yù)處理步驟相同;
      [0062](2)熱沉積錫銻氧化物底層:與實施例1中的熱沉積錫銻氧化物底層的步驟相同;
      [0063](3)電沉積a _Pb02中間層:將熱沉積有錫銻氧化物底層的鈦基體作為陽極,等面積的石墨作為陰極,在溶有PbO的氫氧化鈉溶液中電沉積a -Pb02*間層,PbO濃度220g/L,氫氧化鈉濃度130g/L ;電沉積的電流密度是3mA/cm2,沉積溫度是50°C,沉積時間是1.5小時;
      [0064](4)電沉積P_Pb02活性層:將電沉積有a-PbO 2中間層的鈦基體作為陽極,等面積的石墨作為陰極,在酸性沉積液中電沉積β _Pb02S性層,制得1#普通鈦基二氧化鉛電極;酸性沉積液含有硝酸鉛100g/L、硝酸5g/L ;電沉積的電流密度是0.5A/dm2,電沉積溫度是40°C,電沉積時間是0.5小時。
      [0065]對1#普通鈦基二氧化鉛電極進行檢測:將1#普通鈦基二氧化鉛電極作為陽極,電極表面積為1cm2,等面積的石墨作為陰極,極間距為2cm,電催化氧化水中甲基橙,甲基橙的濃度為10mg/L,5g/L的硫酸鈉做支持電解質(zhì),溶液的體積為100mL,電催化氧化電壓為5V,溫度為30°C,反應(yīng)30分鐘后甲基橙的去除率為73% ;將該1#普通鈦基二氧化鉛電極作為陽極進行加速壽命試驗,在lmol/L的硫酸溶液中,溫度為60°C,ΙΟΟΑ/dm2的電流密度下電解5小時后電極的失重為1.9mg/cm2。
      [0066]對1#普通鈦基二氧化鉛電極進行電鏡掃描,顯示如圖5、圖6和圖7,圖5、圖6和圖7分別為放大倍數(shù)為5000、3000和1000倍的掃描電鏡圖。
      [0067]掃描電鏡圖顯示,經(jīng)過石墨稀和鑭對β _Pb02活性層的摻雜改性,電極的表面形貌獲得了較大的改變,電極表面顆粒變小,結(jié)構(gòu)變的更加細致均勻,微觀結(jié)構(gòu)的致密性增加,降低了 e-Pbo2s性層的內(nèi)應(yīng)力,提高了 e-Pbo2活性層的穩(wěn)定性,e-pbo2s性層與錫銻氧化物底層具有了更好的結(jié)合能力,使改性后電極的使用壽命得以延長;同時由于石墨稀的良好的電學性能,使得改性后電極的i3_Pb02活性層的放電容量得以增加,在使用時,可以較大的放電量,在被用于處理污水時,可以產(chǎn)生較多的02、03等強氧化性物質(zhì),增強了污
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