[发明专利]钛基管式二氧化钌涂层膜电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电催化电极制备技术领域，具体涉及一种钛基管式二氧化钌涂层膜电极及其制备方法。 

  

背景技术

     电化学氧化作为一种很有前景的处理技术已广泛的应用于高浓度废水的处理中，其中以钛为基体负载钌、铱、铅等的氧化物电极已达到工业化水平。特别是钛基氧化钌电极，由1965年，H. Beer等人提出，经过几十年的发展已广泛应用于于氯碱工业、电积提取有色金属、在甲醇阳极氧化燃料电池、电解制造铬酸、电解冶炼金属、电解制取二氧化锰微粒等等。 

      传统的钛基氧化钌电极主要为板状电极。电化学氧化主要作用在在电极板表面，污染物与电极接触而降解，所以污染物传递主要依靠浓度差这种自然传递解决。这样缓慢的过程就会带来一些问题。例如Kontos, A. I.等人（Self-organized anodic TiO2 nanotube arrays functionalized by iron oxide nanoparticles,Chem. Mater. 2009, 21 (4), 662?672.）所述，这类电极处理能耗大，且对于高浓度废水效果不佳。 

  

发明内容

本发明的目的在于提供一种既有电化学氧化作用又有膜分离作用的钛基管式二氧化钌涂层膜电极及其制备方法。 

实现本发明目的的技术解决方案为： 

一种钛基管式二氧化钌涂层膜电极，由管式钛基体和氧化物涂层组成，所述管式钛基体为底物封闭顶部开口的管状结构，管壁布满微孔，微孔直径为0.5~4μm；所述氧化物涂层中氧化物为二氧化钌；所述氧化物涂层负载在管式钛基体的侧表面。

上述钛基管式二氧化钌涂层膜电极，其制备方法如下： 

第一步，采用溶胶凝胶法配制钌金属的醇盐溶液：将RuCl₃·3H₂O加入到异丙醇溶液中，加入盐酸调节pH至酸性，搅拌均匀得到钌金属的醇盐溶液；

第二步，采用刷涂和热分解法在管式钛基体上制备二氧化钌涂层：将配制好的钌金属的醇盐溶液均匀缓慢的刷涂在管式钛基体上，并反复多次涂刷，然后放入烘箱中烘干，重复上述步骤四次以上；最后放入马弗炉中高温烧结，重复涂刷、烘干、烧结过程十六次以上得到钛基管式二氧化钌涂层膜电极。

其中，第一步中的钌金属的醇盐溶液以RuCl₃·3H₂O质量浓度的2~3%配制。 

盐酸加入浓度为0.5mol·L^-1。第二步中烘干温度为100℃，烘干时间为5min。马弗炉烧结温度为450℃，升温速度为5℃/min保温时间为15min；最后一次烧结温度为500℃，烧结时间为60min。 

本发明与现有技术相比，其显著优点是：相比于现有技术中以钛板为基体，本发明制备的钛基管式二氧化钌涂层膜电极中由于钛管表面布满微孔，再在钛管表面镀上一层氧化钌涂层，增大了电极的比表面积，可增大催化活性物质的负载量。经过热氧化，氧化钌可以与钛管形成良好的固溶体，使得氧化钌与钛基体紧密结合。本发明在有电化学氧化的同时兼顾膜过滤作用。从外界给压力使废水从过滤管表面透过孔进入内部，在电化学氧化过程中又经历了膜分离作用。由于膜分离的扩散作用使污染物与电极的接触几率增大，提高了电化学氧化的效率。与此同时，由于电化学的氧化作用将污染物氧化，降低了膜污染的程度。 

  

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明钛基管式二氧化钌涂层膜电极的SEM图。 

图2为本发明钛基管式二氧化钌涂层膜电极的孔径分布图。 

图3为本发明钛基管式二氧化钌涂层膜电极的XRD图。 

图4为本发明钛基管式二氧化钌涂层膜电极去除效率对比曲线。 

图5为本发明钛基管式二氧化钌涂层膜电极原理图。 

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明。 

实施例1 

钛基管式二氧化钌涂层膜电极的制备方法，它包括如下步骤：

第一步：钌金属的醇盐溶液的配制

准确称量RuCl₃·3H₂O 20g于烧杯中，然后向烧杯中加入异丙醇1L，再加0.5mol的盐酸，搅拌至RuCl₃·3H₂O完全溶解在异丙醇中，制得钌金属的醇盐溶液。