[发明专利]一种光电催化材料电极的制备方法

说明书

本发明属于光催化电极材料制备技术领域，具体涉及一种光电催化材料电极的制备方法。本发明中，采用溶胶凝胶法制备TiO2nano‑Ce，采用阳极氧化法制备Ti/TiO2NTs，采用脉冲电沉积法制备Ti/TiO2/PbO2/TiO2nano‑Ce。本发明，通过稀土元素Ce的掺杂，使PbO2颗粒变小，比表面显著增加。与纯PbO2电极相比，催化活性更高，寿命更长，稳定性更好。采用脉冲电沉积的方法将TiO2nano‑Ce修饰到纳米管中，将Ti/TiO2NTs电极作为阳极，Pt片作为阴极，饱和甘汞电极作为参比电极，放入含有TiO2nano‑Ce电镀液中，采用特殊配方并通过稳压脉冲电流沉积的方法制备Ti/TiO2/PbO2/TiO2nano‑Ce电极，不仅操作简单，还提高了沉积层的纯度、密度、均匀度，并降低其空隙率，提高了电极的稳定性和催化性能。

技术领域

本发明属于光催化电极材料制备技术领域，具体涉及一种光电催化材料电极的制备方法。

背景技术

当前，随着人类社会的飞速发展，人类赖以生存的家园—地球，面临着能源短缺和环境污染的双重威胁。而利用光电催化技术，通过将太阳能转变成我们所需的新能源，并且降解各种污染物使其变成对环境无害的无机小分子物质，是解决能源短缺问题和环境污染治理的重要手段。

光催化材料氧化物中最具有典型的是TiO₂材料。1972年，经Fujishima和Honda报道，在光照的条件下，作为电极的TiO₂可以分解H₂O释放出H₂和O₂这两种气体，人们立即将目光注意到这一实验现象上来，随后国内外许多科学家都相继在光催化材料能否可以用于催化分解污染的领域进行了许多相关方面的研究。1976年Carey报道催化分解废水中的氰化物多氯联苯利用TiO₂在紫外光照射下可以催化脱氯，以及1977年Frank和Bard提出利用TiO₂光催化分解废水中的氰化物被等，大量实验研究表明，大多数有机污染物都能发生光催化反应生成无污染的无机物(CO₂和H₂O等)，但进一步研究发现，虽然有些光催化材料具有优良的稳定性、价格低等优点，但是由于其带隙较宽，导致光催化反应只能在紫外光区域响应，因此，开发研究新型光催化材料则具有广阔的前景，越来越多的光催化材料开始受到人们的重视与研究。TiO₂纳米管(TiO₂NTs)因其高的比表面积以及独特的尺寸效应，引起人们的巨大兴趣。TiO₂纳米管的这些特征可以把它们作为模板，从而进一步在其管内及其表面进一步修饰一些催化剂，制备纳米尺寸的电极材料，以增强电极的电化学性能。

二氧化铅(PbO₂)电极因其具有高催化活性、高析氧电位、高化学稳定性、价格低廉的优点，被认为是最具有发展潜力的阳极材料。而作为基体的金属材料的腐蚀问题普遍存在于国民经济中，造成了巨大的经济损失和危害，腐蚀控制一直是艰巨而重要的任务。其中，纳米TiO₂由于具有耐腐蚀、耐高温、低成本等特点而得到广泛的研究和应用，所以用Ti作为基体。溶胶-凝胶法制备纳米TiO₂具有合成温度较低、反应条件容易控制、所需设备及其工艺条件较简单等特点，并且获得的纳米TiO₂往往纯度高、均匀性好，因而受到了广泛关注。因而在Ti为基体的PbO₂电极上修饰掺有稀土元素Ce纳米TiO₂粒子，具有强耐腐蚀性，可以提高PbO₂电极的使用寿命，以及稳定性。但是目前Ti/PbO₂电极仍然存在使用寿命短、电催化性能差等问题。

发明内容