[发明专利]一种用于污染物降解的海绵电极及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种用于降解污染物的海绵电极及其制备和应用，制备方法包括：(1)将Ag纳米线粉末和KNO₃加入蒸馏水中，超声分散后搅拌2～3h，制得Ag纳米线溶液；将多壁碳纳米管和表面活性剂加入蒸馏水中，超声分散得多壁碳纳米管溶液；(2)将海绵电极片先在所述多壁碳纳米管溶液中浸渍，再在Ag纳米线溶液中电沉积；(3)将TiO₂的乙醇溶液浸渍到步骤(2)所得电极上，烘干制得负载Ag纳米线、多壁碳纳米管和TiO₂的海绵电极。本发明将改性碳纳米管材料即MWNTs(多壁碳纳米管)通过浸渍的方法固定于海绵电极上，再通过电沉积将Ag纳米线、TiO₂负载于海绵电极表面，在光电催化技术下，降解污染物。

技术领域

本发明属于降解污染物的电极及其制备和应用领域，具体涉及一种用于污染物降解的海绵电极制备及应用。

背景技术

随着经济的迅猛发展，水环境污染日益严重，工业废水排放的污染物已对生态安全造成了危害。减少和消除工业污染源的排放，减少进入水环境中污染物的量，减少其造成污染的程度和范围，是水环境中污染物治理的重点。因此，研究开发高效、经济的复合污染水处理新技术成为全世界环保工作者关心的热点。

例如，公开号为CN102603054A的中国发明专利申请文献公开了一种利用纳米银催化臭氧的水处理方法，向盛有污水的臭氧接触反应器中通入臭氧，同时投加纳米银，然后在保持搅拌的条件下，控制反应停留时间为5min-90min，即完成了利用纳米银催化臭氧的水处理。

在最近几年，纳米银材料由于其具有良好的生物相容性和优异的化学，电学和电催化性能，在催化剂改性中应用广泛。由于Ag纳米线相比于纳米银具有尖端微放电效果，能提高电化学过程中污染物降解。

近年来，利用光电催化、臭氧氧化、活性炭吸附和加氯的方法降解污染物得到越来越多的研究。光电催化，由于其适用于难溶有机物且二次污染较小，在化工、能源及环境等领域都有广阔的应用前景，作为一种极具前途的污染物处理技术而被研究学者所重视，银纳米线、碳纳米管、二氧化钛均具有特殊的降解能力，尤其是在有机污染物处理上具有明显优势。

发明内容

本发明提供一种用于降解污染物的海绵电极及其制备和应用，制备操作简单易行，无需特殊的设备仪器和化学试剂，制备得到的电极稳定性和氧化能力均明显提高。

一种用于降解污染物的海绵电极的制备方法，包括如下步骤：

(1)将Ag纳米线粉末和电解质加入蒸馏水中，超声分散后搅拌2～3h，制得Ag纳米线溶液；将多壁碳纳米管和表面活性剂加入蒸馏水中，超声分散得多壁碳纳米管溶液；

(2)将海绵先在所述多壁碳纳米管溶液中浸渗，再在Ag纳米线溶液中电沉积，得负载Ag纳米线和多壁碳纳米管的电极；

(3)将TiO₂的乙醇溶液浸渍到步骤(2)所得电极上，烘干制得负载Ag纳米线、多壁碳纳米管和TiO₂的海绵电极。

本发明将改性碳纳米管材料即MWNTs(多壁碳纳米管)通过浸渍的方法固定于海绵电极上，再通过电沉积将Ag纳米线、TiO₂负载于海绵电极表面，在光电催化技术下，降解污染物。