[发明专利]一种锰氧化物纳米电极的制备方法及其在盐酸四环素废水处理中的应用

说明书

本发明公开了一种锰氧化物纳米电极的制备方法，首先将钛网进行预处理，然后将锰氧化物和纳米石墨复合制得复合材料，最后对复合材料进行压片并烘干，得到锰氧化物纳米石墨电极。本发明通过钛网预处理及MnOx/nano‑G复合材料相结合的方法制备的锰氧化物阴极结构性质稳定，且原料用料少，所用试剂方便易得，且该复合电极处理含盐酸四环素废水降解率高，可用于多种抗生素的降解，不产生二次污染，可重复使用。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，更具体的说是涉及一种锰氧化物纳米电极的制备方法及其在盐酸四环素废水处理中的应用。

背景技术

全球抗生素滥用导致水体中各种抗生素浓度的激增，直接危害着人类的健康和生态环境的安全，而传统的废水处理技术难以有效去除水体中的抗生素，因此寻求快速、经济的技术来降解抗生系废水是本领域亟待解决的问题。电化学高级氧化技术由于具有效率高、成本低、适应性强、清洁安全等突出优点而被广泛应用，是去除水体中抗生素较理想的技术，而电极作为电化学体系的核心，开发高效能的电极是研究关键。

石墨烯掺杂Ti/SnO₂-Sb电极研究着眼于较高性能电极的制备，其结构决定着比表面积和导电性的表征，与裸玻碳电极相比，石墨烯修饰后的电极具有更高的电催化活性，对盐酸四环素降解效果更好，石墨烯的引入同时保证了三维碳导电网络优异的电子导电性能，使电极具有较高的可逆比容量、优异的循环性能和良好的速率性能；Ti/SnO₂-Sb-Ni电极具有较好的表面结构，可以说明石墨烯掺杂Ti/SnO₂-Sb电极稳定性较好，Ti/SnO₂-Sb-Ni电极形成了具有高指数的SnO₂晶面，具有良好的催化活性。

因此，如何提供一种锰氧化物纳米电极并将其应用于盐酸四环素废水处理中是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明基于电化学高级氧化技术的原理，提供了一种锰氧化物纳米电极的制备方法，并将其用于处理盐酸四环素废水，同时利用锰的催化作用促进阴极氧化还原生成过氧化氢和强氧化性的自由基反应，提高电极氧化效率、降低能耗。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锰氧化物纳米电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)MnOx/nano-G复合材料的制备：将乙酸锰溶解于去离子水中，在搅拌状态下依次加入聚乙二醇、nano-G纳米石墨烯进行充分混合，然后加入高锰酸钾溶液得到混合液，将混合液在80℃下加热30min后进行过滤、洗涤、干燥、煅烧，得到制备电极的MnOx/nano-G复合材料；

(2)MnOx/nano-G电极的制备：将MnOx/nano-G复合材料与聚四氟乙烯、无水乙醇混合均匀，加热得到糊状的复合物，将复合物用压片机压缩到钛网上，加热煮沸60min，取出后干燥即得MnOx/nano-G电极。

优选的，在上述一种锰氧化物纳米电极的制备方法中，步骤(1)中乙酸锰与去离子水的质量比为(0.04-1)g：1mL；乙酸锰与聚乙二醇的质量比为1：(83-100)；乙酸锰与纳米石墨烯的质量比为1：(1-5)；乙酸锰与高锰酸钾的质量比为1：(1-5)。

上述技术方案的有益效果是：乙酸锰与高锰酸钾摩尔比低时，MnOx含量少，比表面积小，反应活性位点少，电催化活性低；乙酸锰与高锰酸钾摩尔比高时，虽然MnOx含量比MnOx/Nano-G多，但其越多越容易发生MnOx团聚，使得MnOx/Nano-G的比表面积和反应活性位点减少，阴极表面传质受到限制，从而降低扩散氧分子的活性，使·OH和·O^2-生成数量减少，最终使电催化活性降低。

优选的，在上述一种锰氧化物纳米电极的制备方法中，步骤(1)中所述干燥温度为100℃，干燥时间为8h-12h。