[发明专利]一种掺杂稀土金属的Ti4

说明书

本发明公开了一种掺杂稀土金属的Ti₄O₇电极的制备方法，步骤如下，S1、将TiO₂研磨成粉，加入聚乙烯醇，搅拌均匀后进行高温还原，通入氢气和氩气，加热加压，反应期间回收聚乙烯醇，降温研磨，得到Ti₄O₇粉末；S2、向回收得到的聚乙烯醇中加入十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、去离子水，降温，加入丁醛和酸液，调节pH，得到助剂；S3、将稀土金属盐研磨，加入得到的Ti₄O₇粉末和助剂，搅拌，加入丙酮，超声，加热搅拌，烘干，烧结，得到电极。本发明是通过烧结的方式得到掺杂Ce的(Ti_1−xCe_x)₄O₇阳极，其界面电荷转移速率显著加速，•OH产量大大提升，极大增强了电极电化学反应活性，同时也具有更稳定的电催化活性的效果。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，具体为一种掺杂稀土金属的Ti₄O₇电极的制备方法。

背景技术

近年来，全氟化合物的污染已经遍布全球各类生态系统，严重超过人们的预期，甚至在偏远的两极地区都能检测到它们的存在，这无疑是对地球生物的一个巨大威胁，因此寻求全氟化合物的有效降解方法刻不容缓。研究表明电化学氧化可以有效去除复杂污染物水体中的全氟化合物，是彻底矿化水中全氟化合物最有发展前途的方法之一。电化学氧化降解全氟化合物依靠的是阳极表面产生羟基自由基（·OH），与有机污染物发生电子转移或者直接与污染物发生电子转移达到彻底矿化污染物的目的。

Ti₄O₇具有高电导率、高化学稳定性、很宽的电势窗口等一系列优点。它不仅能产生羟基自由基，还很有利于污染物在其表面发生直接电子转移，兼备了活性电极和非活性电极的特性，被认为是很理想的污水处理电极材料。Ti₄O₇作为阳极可以直接与污染物发生电子转移，还可以产生·OH将污染物氧化去除，且·OH在电极表面呈弱吸附态，具有较高的强氧化性和利用率，但是其产·OH的能力较弱，这就限制了Ti₄O₇电极的应用。因此通过一定的方式提高Ti₄O₇电极产·OH的能力很有实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺杂稀土金属的Ti₄O₇电极的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种掺杂稀土金属的Ti₄O₇电极的制备方法，步骤如下，

S1、Ti₄O₇粉末的制备：

将TiO₂研磨成粉，加入聚乙烯醇，搅拌，搅拌均匀后进行高温还原，通入氢气和氩气，加热加压，温度为1000-1100℃，反应时间为1-1.5h，反应期间回收聚乙烯醇，待反应结束后，降温研磨，得到Ti₄O₇粉末；

所述聚乙烯醇与TiO₂的质量比为3:0.55-0.75；

S2、聚乙烯醇的处理：

向回收得到的聚乙烯醇中加入十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、去离子水，降温，加入丁醛和酸液，反应结束后调节pH为碱性，得到助剂；

S3、电极的制备：

将稀土金属盐进行研磨，研磨成粉后加入得到的Ti₄O₇粉末和助剂，进行磁力搅拌，混合均匀后加入丙酮，超声，加热搅拌，烘干，烧结，温度为1100-1200℃，时间为15-20min，烧结时保证压力为4-6MPa，得到电极。