[发明专利]处理印染废水的铜掺杂涂层电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学电极的制备方法，特别是涉及一种电催化氧化法专用电极的制备方法，应用于电极材料制备技术领域。

背景技术

印染行业用水量大，印染废水中含有大量的有毒有害污染物。传统的生物处理方法虽然在有机物去除方面已得到广泛应用，但本质上生物处理技术只能有效地去除废水中生物相溶的有机物，对非生物相溶物质却不适用，但设备占地面积大，处理时间长，投资费用高，使得生物法只能作为废水处理的预处理阶段。混凝沉淀法也是一种主要的印染废水处理方法，但该方法会产生大量的沉淀物，有害成分并没有彻底从环境中除去。可以说，开发能够有效处理印染废水的新技术和新方法仍是一个受关注的热点。电催化氧化法不仅可以降解印染废水中多种有机物，而且也可以去除色度、浊度、氨氮等，作为一种清洁的处理工艺，具有多功能性、易操作性、经济性、污染少等优点，处理过程中几乎不用添加化学试剂，既可取代传统的方法单独使用，也可作为一种深度处理的方法，与其他方法有效结合，能将难生物降解的有机物转化为可生物降解物质，提高废水的可降解性。因此，电催化氧化处理技术的开发及其在印染废水处理中的应用，在解决印染废水污染问题方面有着现实的意义。

处理印染废水离不开电极，电极材料的选择极为重要，不断研制性能优越的新型电极材料始终受到很大的关注。钛基锡锑氧化物涂层电极由于具有高的析氧过电位、良好的电催化性能和导电性，而在水处理、有机电合成等领域得到应用，是一种较有前途的析氧阳极材料。在钛基锡锑涂层电极中掺杂一些特殊的金属元素，使涂层组成多元化，可改变涂层的电催化活性。目前人们研究较多的是向钛基锡锑电极中掺杂了 Y、La、Nd、Gd、Dy 和 Eu 等多种稀土元素，但却未见有人选择Cu进行掺杂。申请号200610144146.9的中国发明专利公开了一种采用铱钽锡氧化物涂层钛电极电解处理有机废水的方法，但该电极去除率不高，电解时需要加入添加剂。申请号201110149758的中国发明专利公开了一种钛基锡锑铂氧化物电极材料及其制备方法，所述活性层为锑铂涂液，但制造工艺复杂，电镀条件不易控制，而且所需涂液成分复杂，掺杂铂元素成本较高。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种处理印染废水的铜掺杂涂层电极的制备方法，中间层为锰掺杂锡锑层，活性层采用一种常见易得廉价的金属元素Cu进行掺杂，制备出催化活性高、电流效率高、电极寿命长的电极。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种处理印染废水的铜掺杂涂层电极的制备方法，包括如下步骤：

a. 钛基体预处理：采用纯钛板作为钛基体，用抛光机将纯钛板表面抛光后，将纯钛板浸没在质量浓度为5~10％的NaOH溶液中加热1~2h进行除油，再将纯钛板浸没在质量浓度为5~20％的草酸中，在草酸微沸状态下处理1~3h，然后将纯钛板用去离子水冲洗干净备用；

b. 中间层涂液的制备：按照不同中间层组分金属元素摩尔质量比为Sn:Sb:Mn =100:10:(1~5)的比例，分别对应称取一定量四氯化锡、三氯化锑和可溶性锰盐，然后一并溶于异丙醇中，再加酸调节pH值为1，同时超声振荡1h，使溶液混合均匀，得到中间层涂液；调节中间层涂液的pH值优选采用5~20ml的HCl溶液；可溶性锰盐优选采用硝酸锰、氯化锰和硫酸锰中的任意一种或任意几种的混合物盐；

c. 涂刷法制取中间层：将在所述步骤b中配制好的中间层涂液均匀涂于经过所述步骤a处理后的钛基体表面上，使钛基体表面附着一层金属液膜，然后将表面附着金属液膜的钛基体置入鼓风干燥箱中，在80-120℃下鼓风干燥8min，然后将附着金属液膜的钛基体移入马弗炉中在450-550℃条件下煅烧1~3h，使金属液膜固化形成中间层与钛基体结合形成钛电极板，然后将钛电极板自然冷却至室温；

d. 活性层涂液的制备：按照不同活性层组分金属元素摩尔质量比为Sn:Sb:Cu =100:10:(1~5)的比例，或者按照不同活性层组分金属元素摩尔质量比为Sn:Sb: Ce:Cu =100:10: (1~5): (1~5)的比例，分别对应称取一定量四氯化锡、三氯化锑、可溶性铜盐和可溶性铈盐中的盐物质作为中间层组分金属元素的盐，然后一并溶于异丙醇中，再加酸调节pH值为1，同时超声振荡1h，使溶液混合均匀，得到活性层涂液；调节活性层涂液的pH值优选采用5~20ml的HCl溶液；可溶性铜盐优选采用硝酸铜、氯化铜和硫酸铜中的任意一种或任意几种的混合物盐；可溶性铈盐优选采用硝酸铈、氯化铈和硫酸铈中的任意一种或任意几种的混合物盐；