[发明专利]一种具有动态SnO2

说明书

本发明公开了一种具有动态SnO₂‑Sb催化层的膜电极、制备方法及应用，属于电化学氧化及水处理技术领域。所述膜电极包括微孔基底和磁性SnO₂‑Sb颗粒形成的催化层，所述催化层通过外加磁场结合在所述微孔基底上；所述微孔基底上具有5～50μm孔径的膜孔，所述磁性SnO₂‑Sb颗粒具有大于所述膜孔的粒径。该膜电极应用于废水处理中时，由SnO₂‑Sb与磁性颗粒形成的催化层以颗粒形式通过外加磁场结合在微孔基底上形成膜电极，颗粒附着在微孔基底外表面，不堵塞微孔的同时，能够与微孔形成缝隙，提高膜电极对污染物的过滤效果；同时，污染物优先附着在颗粒上，能有有效缓解膜孔堵塞。

技术领域

本发明属于电化学氧化及水处理技术领域，更具体地说，涉及一种具有动态SnO₂-Sb催化层的膜电极、制备方法及应用。

背景技术

污水中的高毒性、持久性有机物一般难以自然降解或通过传统生化处理工艺降解，含这类有机物的废水排到自然界则会严重破坏生态环境。近年来，在导电分离膜电极在废水处理中的应用引起了广泛关注，其突破了传统板式电极的传质扩散“瓶颈”，极大的提高了污染物去除效率，具有良好的应用前景。其中，Ti/SnO₂-Sb膜电极是一种催化活性优异的电极，催化活性强，析氧电位高，但由于催化层与基体两种材料的晶形结构差异以及热畸变的原因，存在催化层易脱落，催化层负载量低、使用寿命短的问题，严重制约了其应用前景；此外，导电分离膜相比于单一过滤作用的膜材料，具有优良的抗腐蚀，抗膜污染性能，但是导电分离膜孔隙构造，材料成型及可控性相比于有机膜难度较大，过滤精度难以与传统的过滤膜媲美，急需开发制备难度小，过滤精度调节可控，导电性能良好的导电分离膜。

发明内容

1.要解决的问题

Ti/SnO₂-Sb膜电极是一种催化活性优异的电极，但由于两种材料的晶形结构差异，其仍存在易脱落的问题，本发明通过将二氧化锡掺锑凝胶与四氧化三铁纳米小球混合煅烧后研磨成微颗粒，通过磁性附着在钛基膜电极上，形成具有动态SnO₂-Sb催化层膜电极，使其具备以下优点：(1)微颗粒负载在微孔基体时，能够与微孔形成缝隙，提高膜电极对污染物的过滤效果；(2)污染物优先附着在颗粒上，能有有效缓解膜孔堵塞；(3)催化层厚度可调控、可更换，避免了传统二氧化锡掺锑电极涂层催化剂负载量低、易于脱落的缺点。。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的技术方案如下：

一种具有动态SnO₂-Sb催化层的膜电极，所述膜电极包括微孔基底和磁性SnO₂-Sb颗粒形成的催化层，所述催化层通过外加磁场结合在所述微孔基底上；所述微孔基底上具有5～50 μm孔径的膜孔，所述磁性SnO₂-Sb颗粒具有大于所述膜孔的粒径。

优选地，所述催化层磁性SnO₂-Sb颗粒主体尺寸是膜孔径尺寸的1.2-2.5倍。在该条件下，磁性SnO₂-Sb颗粒附着在微孔基底外表面，不堵塞微孔的同时，能够与微孔形成缝隙，提高膜电极对污染物的过滤效果。

优选地，所述催化层磁性SnO₂-Sb颗粒尺寸是膜孔径尺寸的1.5-2.0倍。

优选地，所述磁性SnO₂-Sb颗粒为SnO₂-Sb与纳米磁性小球形成的复合颗粒，所述磁性 SnO₂-Sb颗粒的负载量为5～75mg/cm²。其中的磁性是通过50-200nm球形四氧化三铁赋予的。

优选地，所述微孔基底为微孔钛基体，无催化涂层。