[发明专利]一种直流电晕放电气体净化器导电催化电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流电晕放电催化电极，具体来说，涉及一种直流电晕放电气体净化器导电催化电极，特别用于与直流电晕放电结合净化有机气体。

背景技术

我国正面临空气质量下降的巨大压力。非热等离子体放电-催化技术被公认为是具有应用前景的空气净化技术。该技术结合非热等离子体放电和催化作用的技术优势，放电产生其它方法在空气中无法获得的活性物质，催化作用增强活性物质在气态污染物转化降解过程中的利用效率，从而获得快速高效的净化性能和能量效率。

直流电晕放电是一种常见的非热放电方式，具备能耗低、发热量小、副产物产生量较小等特点，已被应用于与光催化剂结合去除气态污染物（中国专利：201120416032.1；200610154819.9；201120017900.9；200510114204.9；02118409.7）。TiO₂是一种廉价高效的催化剂，被用于与直流电晕放电结合协同净化空气（专利：201120017900.9；200510114204.9；02118409.7）。但TiO₂为半导体材料，电阻率高达10⁴~10¹⁰Ω·cm。直流电晕放电要求地电极具备足够低的电阻率，将高电阻率的TiO₂作为地电极将导致放电电流下降甚至闭塞，放电电流的下降意味着放电产生的活性物质减少，也就无从获得良好的协同净化性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种用作直流电晕放电地电极的导电催化电极，利用导电催化电极的低电阻率和等离子体诱导催化活性，提升直流电晕放电空气净化器的净化性能。

为达到上述目的，本发明提供了一种直流电晕放电气体净化器导电催化电极，该电极是由基底及涂覆在基底上的催化溶胶，经退火处理而成。所述催化溶胶包含活性组分、掺杂组分和改性组分；所述的活性分为TiO₂；所述的掺杂组分为Sn元素；所述改性组分为包含F、In、Sb元素中的一种；活性组分、掺杂组分和改性组分的摩尔比为1：0.1~0.9：0.1~0.2。其中，上述的Sn、F、In、Sb各组分以“元素”表述，因为催化剂热处理后元素的价态为多个，所以不能以单一价态的元素为组分表述。

上述的直流电晕放电气体净化器导电催化电极，其中，该电极的电阻率为10^-2~10Ω·cm。

本发明提供了一种上述的直流电晕放电气体净化器导电催化电极的制备方法，该方法包含以下步骤：

步骤1，制备溶胶，该催化溶胶包含活性组分、掺杂组分和改性组分；所述的活性分为TiO₂；所述的掺杂组分为Sn；所述改性组分为包含F、In、Sb中的一种，活性组分、掺杂组分和改性组分的摩尔比为1：0.1~0.9：0.1~0.2；

步骤2，凝胶的制备：预处理基底，将上述溶胶均匀地涂在基底表面，在烘箱中于60℃~100℃下烘干1~2小时，得到凝胶；

步骤3，导电催化电极制备：将上述凝胶及基底放置于马弗炉内于400℃~600℃下退火1~2小时，冷却至室温，得到电阻率为10^-2~10Ω·cm的导电催化电极。

上述的制备方法，其中，所述的步骤1包含：

步骤1.1，将乙酰丙酮和酒精按体积比1:1/9~9配置成混合溶液A；

步骤1.2，量取钛酸丁酯溶于混合溶液A，控制Ti⁴⁺浓度为0.1~1mol/L，得到溶液B；

步骤1.3，按Ti：Sn摩尔比为1：0.1~0.9称取五水合氯化锡溶解于溶液B，得到溶液C；

步骤1.4，按Ti：改性组分摩尔比为1：0.1~0.2称取一种改性组分溶解于C，得到溶液D；

步骤1.5，按Ti：H₂O摩尔比为1:4量取去离子水，剧烈搅拌下逐滴加入到溶液D中，在60℃~100℃下回流1~24小时，得到稳定的溶胶。

上述的制备方法，其中，步骤2中，所述的预处理是指：将基底在丙酮中超声10-40分钟，再用无水酒精清洗2-4次，后于烘箱中烘干。

上述的制备方法，其中，步骤2中，所述基底采用普通玻璃或石英玻璃。

上述的制备方法，其中，步骤2中，将溶胶以旋涂或浸渍提拉或滴涂的方法均匀地涂在基底表面。

上述的制备方法，其中，步骤3中，退火的升温速度2℃~10℃每分钟。