[发明专利]对甲苯磺酸掺杂聚吡咯为基体的钯修饰电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极的制备方法。

背景技术

氯代有机物种类繁多，应用广泛，主要用作除草剂，杀虫剂，防腐剂和各种油料等，其大量使用在工业和农业生产过程中，导致大量的氯代有机物排放到环境中。多数氯代有机物毒性强，许多化合物有“三致”效应。并且其分布广，化学稳定性强，难以被生物降解，严重的是可以在食物链中积累，甚至能对人类的内分泌系统造成严重的影响和危害。因此对氯代有机物污染控制的研究，迫在眉睫。

氯代有机物的处理方法可以分为物化法，生物法，和化学法三大类。其中物化法包括气提法，吸附法，超声法，和反渗透法等，物化法由于能耗大，处理量小等弊端限制了其应用。生物法运行费用低廉，处理规模大，是处理氯代有机物的重要方法。但其受环境因素影响较大，对水质及环境条件要求较高。高浓度的氯代有机物废水会影响到微生物的活性，因此此方法只能用于较低浓度的废水。生物法处理氯代有机物过程中，有时会产生比目标污染物毒性更大的物质，这是环保工作者及不愿意看到的事情，这些问题在一定程度上限制了生物法的应用。化学法主要包括氧化法和还原法。氧化法中的高级氧化法收到了人们的关注，总的来说高级氧化法能耗大，对工艺设备要求也比较高，会产生一些毒性高的副产物，这些特点限制了此方法的实际应用。近些年，电催化还原脱氯技术引起了环保研究者的重视。此方法反应条件温和，反应易于控制，脱氯效率高，对环境无污染或污染小，脱氯产物简单，有着良好的应用前景。

电催化还原脱氯方法处理氯代有机物废水，关键因素在于高效稳定的电极。近些年报道的将催化剂钯直接载于金属基材或碳材料基材上，催化活性不是很高，电极上钯颗粒分散均匀性有待提高，因此，催化剂分散良好的高效稳定的电极的制备研究是有非常重要的意义的。

发明内容

本发明是为了解决现有电极上钯颗粒分散不均匀的技术问题，提供了一种对甲苯磺酸掺杂聚吡咯为基体的钯修饰电极的制备方法。

对甲苯磺酸掺杂聚吡咯为基体的钯修饰电极的制备方法如下：

一、对甲苯磺酸的吡咯溶液的配制：

将对甲苯磺酸与吡咯的摩尔比按照2∶1的比例混合，得到对甲苯磺酸的吡咯溶液；

二、对甲苯磺酸掺杂的聚吡咯层的制备：

以经过预处理的泡沫镍基体为阳极、铂片为阴极，在对甲苯磺酸的吡咯溶液中在恒电位为0.6V～0.7V、聚合温度为0℃的条件下聚合15min～20min，得到PPy_(PTS)/Ni电极；

三、将氯化钯与氯化钠按照1∶3的摩尔比加入到去离子水中，磁力搅拌8～10小时，制成混合溶液，混合溶液中氯化钯的浓度为0.8mmol/L～1.2mmol/L；

四、以PPy_(PTS)/Ni电极为阴极、铂片为阳极，在电流密度为0.8mA/cm²～1.1mA/cm²、沉积温度为35℃～42℃的条件下沉积100min～130min，得到对甲苯磺酸掺杂聚吡咯为基体的钯修饰电极。

本发明应用的中等离子半径的有机酸根离子掺杂到聚吡咯中，可以使聚吡咯层和钯层都具有良好的形貌，进而提高催化效果。

本发明将一层吡咯聚合在泡沫镍基体上，聚吡咯呈均匀微球状，聚吡咯的引入增大了承载钯的材料比表面积。对甲苯磺酸根离子半径大小中等，使得在吡咯的聚合过程中，呈现出阴离子交换膜和阳离子交换膜综合的特性，即有部分对甲苯磺酸根离子脱离聚吡咯，也有部分钯进入聚吡咯分子中，这使得有部分钯进入到聚吡咯层中，并且使得钯颗粒的生长方向多元化，从而使钯颗粒呈簇状分布(而泡沫镍上直接载钯电极上的钯形貌呈树枝状)，分布均匀，粒径较小。这样的电极形貌是有利于电催化还原脱氯的。对甲苯磺酸掺杂的聚吡咯比无机离子掺杂的聚吡咯导电性好，从而为电催化过程中电流效率的提高提供了良好的条件。

本发明制备聚吡咯时采用的是低温条件下恒电位聚合方法，这种方法制备的聚吡咯很大程度上避免了聚吡咯的过氧化现象，从而为聚吡咯的导电性乃至电极整体的导电性提供了保证，进而使得电催化还原脱氯性能大大提高。

本发明采用以泡沫镍为基体，在恒电位聚合聚吡咯层上，恒电流沉积钯颗粒，形成的Pd/PPy_(PTS)/Ni电极，提高了电极的电催化还原脱氯性能。

附图说明

图1是实验一制备的以泡沫镍为基体的对甲苯磺酸掺杂聚吡咯层的电子显微镜图；

图2是实验一制备的对甲苯磺酸掺杂聚吡咯为基体的钯修饰电极放大2000倍的电子显微镜图；