[发明专利]一种钛基Sn-Sb-Ce氧化物电极及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种钛基Sn‑Sb‑Ce氧化物电极及其制备方法和应用，具有多级结构，钛基表层Sn‑Sb‑Ce氧化物为球状纳米三元多层结构。制备方法包括：将预处理的钛基浸入由Sn源、Sb源、Ce源、葡萄糖、硝酸混合制得的电镀液中电镀，得到电镀钛基；将Sn源、Sb源、Ce源、葡萄糖溶于乙醇和去离子水的混合溶液中进行水热反应，得到Sn‑Sb‑Ce氧化物；加入乙二醇柠檬酸酯中涂覆在电镀钛基上，然后煅烧即得。本发明中的Sn‑Sb‑Ce氧化物呈特殊的球状形貌，对有机物氧化兼具高的电催化活性和选择性。本发明所采用的制备方法绿色环保，成本低廉，极大减少了对贵金属Pt的依赖，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于电化学催化氧化阳极材料领域，特别涉及一种钛基Sn-Sb-Ce氧化物电极及其制备方法和应用。

背景技术

抗生素是指由细菌、真菌或其它微生物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其他活性的一类物质(化合物)，具有抑杀细菌、霉菌等“菌”类致病微生物等特点，同时对恶性肿瘤细胞也有良好抑杀作用。自上世纪20年代被发现以来，为人类健康立下了无数功勋。抗生素可以从某些微生物、植物、动物的代谢产物中提取，同时也能通过化学方法合成或半合成。按照化学结构可以分为氨基糖苷类、大环内酯类、β-内酰胺类、多肽类、四环素类和其他类。近十多年抗生素类药品一直是药品销售中的第一大户，其生产主要以发酵形式为主，生产工艺主要包括菌种筛选、种子培养、发酵、发酵液预处理、分离提纯、精制、干燥等过程。在这些生产过程的各阶段都将产生抗生素废水，因其成分复杂、处理难度大、不可生化物质多等因素，加之企业处理技术水平有限、设施运行不到位的问题，使得废水处理成本高，且难得到有效的治理。

常用的处理抗生素等生物难降解有机污水的方法有物化法[ChemEng J,209,86-93(2012)]、生化法[Environ Sci Tech Let,2,234-244(2015)]以及高级氧化技术法[Environ SciTechnol,49,12187-12196(2015)]等。其中高级氧化技术因其处理效率高而得到大力开发，尤其是电催化氧化技术越来越受到研究者的青睐。

电极材料是决定处理效果的决定性因素[Electrochimi.Acta,97,167-174(2013)]。其中涂层钛电极在20世纪70年代开始工业化运用，由此电极进入钛电极时代。钛基涂层电极是以钛板为基体，采用热解法、溶胶凝胶法或沉积法等方法在钛板上镀上一层不溶性的金属氧化物而制得的电催化活性高、机械性能好、寿命长的阳极。近年来，关于钛基涂层电极的制备与研究有很多，最常见的有：钛基二氧化铅电极(Ti/PbO₂)、钛基二氧化锡电极(Ti/SnO₂)、钌系涂层铁电极(Ti/RuO₂)以及掺锑钛基二氧化锡电极(Ti/SnO₂+Sb₂O₃)等。纯SnO₂材料的禁带宽度约为3.5eV左右，属于n型半导体，在常温条件下的电阻率较高，导电性能较低，因此不能直接被用于做电极材料。SnO₂主要依靠自身的氧空穴和晶格缺陷而导电，因而可以通过掺杂一定的Ar、Sb、P、Bi等物质对其进行改性来提高SnO₂的导电性能。

钛基锡系掺锑的金属氧化物电极能有有效地降解污水中的有机物，然而，使用寿命短和过低析氧电位限制了此类电极的广泛应用。目前，众多文献更多的关注于掺杂或通过改变不同的掺杂物来提高电极性能，而对于如何结合制备方法以提高电极性能却很少被报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钛基Sn-Sb-Ce氧化物电极及其制备方法和应用，表层的Sn-Sb-Ce氧化物为球状纳米三元多层结构，不仅显著延长了电极的使用寿命，具有极高的析氧电位，同时对处理抗生素废水具有很高的电催化活性。

本发明的一种钛基Sn-Sb-Ce氧化物电极，具有多级结构，钛基表层Sn-Sb-Ce氧化物为球状纳米三元多层结构，直径为4～8μm。