[发明专利]一种镍-硼-氟共掺杂二氧化铅阳极及其制备方法与应用

说明书

本发明属于电化学水处理技术领域，具体涉及一种镍‑硼‑氟共掺杂二氧化铅阳极及其制备方法与应用。本发明将柠檬酸、乙二醇、四氯化锡和三氯化锑混合，加热搅拌，得到熔融状溶胶；然后涂覆到经过预处理的基体，干燥，煅烧，冷却；重复涂覆‑干燥‑煅烧‑冷却多次；最后煅烧，得到锡锑底层；锡锑底层置于氧化铅碱性溶液中电沉积，得到α‑二氧化铅中间层；α‑二氧化铅中间层置于β‑二氧化铅沉积液中进行电沉积，得到镍‑硼‑氟共掺杂二氧化铅阳极。其中，镍的加入提高电极的催化性，硼和氟的加入提高电极稳定性，氟有利于提高Pb²⁺的氧化速率。通过镍‑硼‑氟共掺杂，有效改善二氧化铅阳极的稳定性，提高电极的催化活性，可用于对废水的处理。

技术领域

本发明属于电化学水处理技术领域，具体涉及一种镍-硼-氟共掺杂二氧化铅阳极及其制备方法与应用。

背景技术

苯酚是重要的有机化工原料，可以制取酚醛树脂、五氯酚、酚酞、n-乙酰乙氧基苯胺等化工产品，在合成纤维、塑料、农药、染料、涂料和炼油等工业中有重要用途。

但是随着工业的迅猛发展，产能的增加，带来了严重的苯酚废水污染。不仅污染水源，毒害水体中的鱼类，还抑制微生物的生长，破坏水生态平衡，污染环境；苯酚废水流入农田，危害农作物生存，食用后严重影响人类健康安全。

目前处理苯酚废水的方法主要有物化法、生物法和化学氧化法。其中吸附法设备投资大，吸附效率低；溶剂萃取法，操作费用高，脱酚效果差；活性污泥法，因酚类对微生物的毒害，实际应用差；生物处理法，占地面积大，而且只适应于COD值较低的含酚废水；化学氧化法，条件控制严，氧化剂无法重复使用；光催化氧化对COD高的废水处理效率很差。电催化氧化条件温和，设备简单，无二次污染，被称作“环境友好”技术。

电催化氧化反应发生在电极的表面，因此，电催化氧化处理苯酚废水的关键在于电极性能，二氧化铅阳极具有成本低、耐腐蚀性强、电催化氧化活性较高等优点，在电催化氧化技术中广泛使用，但由于该电极在电催化氧化过程中的电流效率和电极使用寿命还不够理想，学者们采用多种方法对二氧化铅电极进行改性。Ce、La等稀土金属的掺杂，虽然提高了二氧化铅的催化性能，但是价格较为昂贵；Bi、Fe、Go等掺杂，虽然氧化性能有所提高，受pH影响较大，掺杂浓度也不好控制，会使镀层结合力下降，大大降低电极的稳定性。

二氧化铅有两种不同的晶体结构，外层β-PbO₂的导电性好，但是化学稳定性有待于进一步提高。据文献报道，镍掺杂的金属氧化物阳极在电催化阳化过程中可以产生臭氧，因而具有高催化活性；目前国内外研究表明，硼掺杂金刚石(BDD)电极具有高的稳定性和高催化活性，受限于其制备工艺条件苛刻，工业化推广困难。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种镍-硼-氟共掺杂二氧化铅阳极，该阳极对苯酚具有高效氧化能力。

本发明的另一目的在于提供上述镍-硼-氟共掺杂二氧化铅阳极的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述镍-硼-氟共掺杂二氧化铅阳极的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种镍-硼-氟共掺杂二氧化铅阳极，依次包含锡锑底层、α-PbO₂中间层和镍-硼-氟共掺杂的β-PbO₂表面层；

所述的镍-硼-氟共掺杂二氧化铅阳极优选包含基体，基体表面由内至外依次包含锡锑底层、α-PbO₂中间层和镍-硼-氟共掺杂的β-PbO₂表面层；

所述的基体优选为多孔钛板；

所述的镍-硼-氟共掺杂二氧化铅阳极的制备方法，包含如下步骤：

(1)将柠檬酸、乙二醇、四氯化锡和三氯化锑混合，加热搅拌，得到熔融状溶胶；