[发明专利]一种钛酸钴-二氧化钛复合催化剂电极的制备方法及应用

说明书

一种钛酸钴‑二氧化钛复合催化剂电极的制备方法及应用，它涉及一种电极的制备方法及应用。本发明的目的是要解决现有电极的制备成本高，耐腐蚀性和催化能力差及利用其处理染料废水的效果差的问题。方法：一、打磨Ti基体去除氧化物层；二、除油；三、刻蚀处理；四、制备混合溶液A；五、制备混合溶液B；六、制备催化剂前驱物混合溶液；七、涂覆，得到钛酸钴‑二氧化钛复合催化剂电极。钛酸钴‑二氧化钛复合催化剂电极用于电催化降解染料废水。利用本发明制备的钛酸钴‑二氧化钛复合催化剂电极降解染料废水，副反应少，在180min时降解效率可达96％。本发明可获得一种钛酸钴‑二氧化钛复合催化剂电极。

技术领域

本发明涉及一种电极的制备方法及应用。

背景技术

工业生产中染料有害污染物引起的水污染是一个全球性问题。特别是随着合成染料的飞速发展，染料技术已广泛应用于许多行业，如纺织品，有色纸，印刷等。大多数有色染料废水没有经过适当处理并排放到环境中，导致生态系统严重恶化。因此，染料废水的处理在今天尤为重要。传统的废水处理策略难以达到理想的污染物去除效果，例如生物氧化、微生物降解、光降解，活性炭的均匀凝结和吸附。因此，迫切需要开发一种更有效可行的方法，以彻底解决从废水中去除持久性染料的问题。

电催化氧化方法因具有氧化能力强、可控性高、反应条件温和，占地面积小以及环境友好等优点，备受关注。随着科学技术及工业化的迅速发展，传统阳极材料表现出的局限性越来越多，例如铂金电极的成本太高、石墨基电极的耐腐蚀性较差、二氧化铅有毒等，不能再满足现代工业中低消耗高产出、低投入高回报、绿色环保无污染的需求，因此寻找一种价格低廉、耐腐蚀、性能良好、催化能力强且环境友好型的新型阳极材料迫在眉睫，使得电催化降解染料废水技术走向更加广泛的实际应用。

研究者们通过在电极的活性层中掺杂Bi³⁺、Co²⁺、Ce³⁺、La³⁺、Fe³⁺、Co²⁺等一些特殊离子，利用金属离子自身的导电性和催化活性，以此来改善电极的电催化活性，增强对有机污染物的降解能力。但是通过上述方法制得的催化剂电催化性能的提升作用有限。

发明内容

本发明的目的是要解决现有电极的制备成本高，耐腐蚀性和催化能力差及利用其处理染料废水的效果不佳的问题，而提供一种钛酸钴-二氧化钛复合催化剂电极的制备方法及应用。

一种钛酸钴-二氧化钛复合催化剂电极的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、使用砂纸对Ti基体表面进行抛光打磨，去除Ti基体表面的氧化膜，得到粗糙的Ti基体；

二、将粗糙的Ti基体浸入到装有NaOH溶液的恒温水浴锅中除油，取出后使用去离子水超声清洗，得到除油后的Ti基体；

三、将除油后的Ti基体浸入到质量分数为20％～60％的草酸溶液中刻蚀处理，取出后使用去离子水超声清洗，再置于质量分数为1％～10％的草酸溶液中保存待用；

四、将钛酸四丁酯、表面活性剂、无水乙醇和乙酰丙酮混合，再进行搅拌，得到混合溶液A；

步骤四中所述的表面活性剂的质量与钛酸四丁酯的体积比为 (0.030g～0.050g):(3.0mL～5.0mL)；

步骤四中所述的无水乙醇与钛酸四丁酯的体积比为(8.30～8.35):(3.0～5.0)；

步骤四中所述的乙酰丙酮与钛酸四丁酯的体积比为(0.25～0.50):(3.0～5.0)；

五、将乙酸钴、去离子水和无水乙醇混合，再进行搅拌，得到混合溶液B；使用硝酸将混合溶液B的pH值调节至2～3，得到pH值为2～3的混合溶液B；

步骤五中所述的乙酸钴的质量与去离子水的体积比为(1g～10g):(0.5mL～5mL)；