[发明专利]一种疏水天然纤维复合二氧化铅阳极的制备方法

说明书

一种疏水天然纤维复合二氧化铅阳极的制备方法，将钛基体在含有钛酸四丁酯的前驱液中超声处理后，通过热氧化法在钛基体表面形成氧化钛层，再利用电还原法在室温下对钛基体表面所覆盖的氧化钛层进行还原处理，形成氢化钛中间层；将电还原处理后的钛基体作为阳极，以铜片作为阴极，在50～70℃下在含硝酸铅以及天然毛发的电镀液中利用电沉积法在钛基体表面制备二氧化铅天然毛发复合涂层。本发明操作简单，实验条件要求较低，工艺过程易控制，所制备的复合阳极具有高电催化活性，析氧电位高，使用寿命长，适合应用于工业化降解废水。

技术领域

本发明属于电化学催化电极制备技术领域，具体涉及一种疏水天然纤维复合二氧化铅阳极的制备方法。

背景技术

随着经济的快速发展，工业废水的排放越来越多，其成分较复杂，大多数含有致癌、致畸、致突变的剧毒污染物，这些污染物将会对自然环境以及人类的生命健康造成非常严重的危害。因此对工业废水进行处理不仅可以缓解中国淡水资源短缺的压力，还可以避免有毒物质的工业废水对自然环境和人类身体健康带来的危害。目前，电催化氧化技术已成为废水处理的研究热点。电化学催化氧化技术主要缺点是电流效率比较低，但是将其多功能复合、可与其他水处理方法联合使用、以及易于自动化和操作条件温和等优点非常突出。用电化学催化降解的方法处理有机废水更利于控制且污染少甚至是无污染，在经济性和处理的灵活性方面存在明显优点，故电化学处理废水的方法已经越来越得到关注。

电化学氧化，又称电氧化和电化学催化氧化，是高级氧化技术的其中一种。相比传统单一的水处理技术(物理法、生物法、化学法等)，电化学氧化法反应物是清洁的电子，不会造成二次污染；其低设备依赖性低，仅需电源和电解槽即可对有机废水进行降解处理；反应具有灵活性，在室温下就可直接使用，同时进行原位处理；具有环境友好性，无毒无害；及其材料和装置成本低廉，能耗低，符合绿色化学的理念。近些年来，国内外关于电化学氧化处理水中有机污染物的研究发展迅速，报道层出不穷。

在电催化氧化处理废水中难降解的有机物过程中，根据电极材料是否直接参与反应可分为两大类：一种是阳极电极材料会在电场的作用下发生溶解，使得阳极材料中的物质直接参加电催化的电极反应，这种在电场作用下可溶解得电极材料属于“可溶性阳极”；另一种是电极材料对电催化氧化反应起着一定的催化作用，但电极材料自身并不直接参与电催化氧化中的电极反应，这一类电极材料属于“惰性电极”或“不溶性电极”，这类惰性电极或不溶性电极除了具有优良的导电性能外，其最为显著的特征就是能够使得参与反应的反应物活化，从而通过提高电催化氧化过程中的电子转移速率来促进电化学反应。作为不溶性阳极的典型代表，钛基体金属氧化物电极以其优异的特性在电化学水处理中得到了广泛的研究与应用。其中二氧化铅因具有类似金属的良好导电性，在水溶液体系中具有析氧电位较高、氧化能力较强、耐腐蚀性较好且价格相对低廉等优点，在电化学水处理领域得到了较多的关注与应用。

钛基二氧化铅电极因具有良好的催化活性、高析氧电位、化学稳定性好，价格低廉等优点，被认为是最具有发展潜力的水处理阳极材料。但是，二氧化铅电极属于“非活性电极”，是通过电解时电极表面生成羟基自由基，进而氧化水中有机污染物。因此，二氧化铅电极表面活性中心越多，电极催化活性越好。向涂层中复合毛发可增多二氧化铅表面的活性位点，提高其疏水性，从而提升其电催化活性。

目前，传统钛基二氧化锡或二氧化铅电极的涂层表面活性位点较少，导致电极稳定性差、催化效果较为一般；同时，电极表面缺少疏水基团，使电极在降解过程中的一部分电能用于了水的电离而非有机物的降解，能耗增加，不符合绿色化学的概念。

发明内容

本发明的目的在于提供一种疏水天然纤维复合二氧化铅阳极的制备方法，该制备方法实验条件要求较低，得到的疏水天然纤维复合二氧化铅阳极材料具有高析氧电位、高电催化活性、长寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种疏水天然纤维复合二氧化铅阳极的制备方法，包括以下步骤：