[发明专利]具有电化学氧化活性的环管状亚氧化钛膜电极及其制备方法

权利要求书

1.一种具有电化学氧化活性的环管状亚氧化钛膜电极，作为阳极用于废水处理中，采用flow-through模式运行，其特征在于，该电极为环管状结构，其壁厚为2～8mm，孔隙率为50％～85％，比表面积3～7m²g^-1，具有电活性的比表面积占到该电极总比表面积的2～8％，内外电活性比表面积之比为0.2～0.6，电活性层厚度为100～700μm；

该电极的主要成分为Ti_nO_2n-1，其中n为3<n<10范围的整数；次要成分为掺杂金属元素，Ti_nO_2n-1与掺杂金属元素的质量比为100:1～500:1；

所述掺杂金属元素采用贵金属和非贵金属氧化物中的一种或几种；

其中所述环管状亚氧化钛膜电极采用如下步骤制备：

在高温环境下用氢气还原二氧化钛制得亚氧化钛，将制得的所述亚氧化钛与金属元素掺杂、添加粘结剂进行调浆、糊状物放入模具挤压成型后进行真空干燥和高温焙烧，即制得膜电极；

所述制备亚氧化钛步骤中，高温环境的温度为800～1200℃，氢气流量为50～500mLmin^-1，还原时间为2～6h；

所述高温焙烧的环境为N₂环境，采取程序升温，最终焙烧温度为900～1300℃，保温3～7h；

所述亚氧化钛与金属元素掺杂步骤中，金属元素为贵金属与非贵金属氧化物中的一种或多种；亚氧化钛与金属元素的质量比为100:1～500:1。

2.根据权利要求1所述的具有电化学氧化活性的环管状亚氧化钛膜电极，其特征在于，所述贵金属和非贵金属包括：钌、铱、铈、铌和锡。

3.一种具有电化学氧化活性的环管状亚氧化钛膜电极的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1所述的膜电极，包括以下步骤：

在高温环境下用氢气还原二氧化钛制得亚氧化钛，将制得的所述亚氧化钛与金属元素掺杂、添加粘结剂进行调浆、糊状物放入模具挤压成型后进行真空干燥和高温焙烧，即制得膜电极；

所述制备亚氧化钛步骤中，高温环境的温度为800～1200℃，氢气流量为50～500mLmin^-1，还原时间为2～6h；所述高温焙烧的环境为N₂环境，采取程序升温，最终焙烧温度为900～1300℃，保温3～7h；

所述亚氧化钛与金属元素掺杂步骤中，金属元素为贵金属与非贵金属氧化物中的一种或多种；亚氧化钛与金属元素的质量比为100:1～500:1。

4.根据权利要求3所述的具有电化学氧化活性的环管状亚氧化钛膜电极的制备方法，其特征在于，所述贵金属和非贵金属包括：钌、铱、铈、铌和锡。

5.根据权利要求3所述的具有电化学氧化活性的环管状亚氧化钛膜电极的制备方法，其特征在于，所述添加粘结剂进行调浆步骤中，粘结剂采用聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的一种或几种，调浆溶剂采用甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或几种。

6.根据权利要求3所述的具有电化学氧化活性的环管状亚氧化钛膜电极的制备方法，其特征在于，所述糊状物放入模具挤压成型的预压压力为60～120MPa，真空干燥后，在冷等静压机250～300MPa的压力下进行复压，二次真空干燥和高温焙烧后制得膜电极。