[发明专利]铈掺杂氧化锰电极、其制备方法及用途

说明书

本发明公开了一种铈掺杂氧化锰电极、其制备方法及应用。所述的制备方法包括：将经过前处理的钛网于含有Ce³⁺及Mn²⁺的浸渍液中浸渍，之后取出并进行干燥处理，直至钛网表面无明显液体，其后对钛网进行热处理，制得所述铈掺杂氧化锰电极。利用本发明提供的铈掺杂氧化锰电极作为阳极材料进行电催化脱氮，其可以在在直流电的驱动下直接将氨氮氧化成氮气，实现彻底脱氮，整个过程条件温和，不产生二次污染，降解效率高，且运行成本低、易于控制。

技术领域

本发明涉及一种电极材料，具体涉及一种铈掺杂氧化锰电极、其制备方法及用途，例如利用其电催化脱氮的方法。

背景技术

水体中过量的氨氮会降低溶解氧的浓度，产生硝酸根和亚硝酸根，导致富营养化，严重时会爆发藻类大量繁殖，给水生生物、工业生产和人们的生活产生不良影响。根据石油化工行业污水排放标准(GB31571-2015)，氨氮(NH3-N)含量不超过8mg/L。

目前脱氮的方法有生物法和物理化学法。物理化学法主要有折点氯化法、化学沉淀法、物理吹脱法、气提法等，这些方法要么运行成本高，要么处理效率低，要么产生二次污染，其中生物法对温度、pH值等要求严苛，折点氯化法产生余氯和氯胺等有害衍生物。因此，需要高效率、低成本、且无二次污染的脱氮新技术。

CN107235537A公开了一种用镁或镁合金脱氮的电化学方法，此法是借助生成氢氧化镁，间接使得氨氮沉降下来，并没有将氨氮转化为氮气而放出。CN106630116A、CN106563504A、CN103613206B、CN102942293A、CN102351312A均报道了阴极电化学还原硝酸根脱氮的方法，但是此法并非氧化氨氮脱氮。CN103241809A用钕掺杂的氧化锡石墨电极，在高过电位条件下实现了氨氮的降解，但是高电位就意味着电催化活性有限。因此，本领域亟待开发高电催化活性、高效率的电极材料。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种铈掺杂氧化锰电极、其制备方法及用途，从而克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种铈掺杂氧化锰电极的制备方法，其包括：将经过前处理的钛网于含有摩尔比为1：20～1：5的Ce³⁺及Mn²⁺的浸渍液中浸渍，之后取出并进行干燥处理，直至钛网表面无明显液体，其后将钛网于350～550℃保温1～5h，制得所述铈掺杂氧化锰电极。

进一步地，所述的制备方法包括如下步骤：

(1)对钛网进行前处理；

(2)将经过前处理的钛网于含有摩尔比为1：20～1：5的Ce³⁺及Mn²⁺的浸渍液中浸渍；

(3)将钛网从浸渍液中取出并室温晾干，之后在80～135℃烘1～2h；

(4)重复步骤(3)的操作两次以上，再将钛网在350～550℃保温1～5个小时，之后冷却至室温，获得所述铈掺杂氧化锰电极。

进一步地，所述钛网的纯度99.9wt％，因此可以认为是纯钛网。

进一步地，所述的前处理包括：将钛网依次用NaOH溶液、草酸溶液处理，之后置于去离子水中超声1～2min，再取出并以氮气吹干。

进一步地，所述浸渍液中的Ce³⁺、Mn²⁺分别来源于可溶性铈盐、可溶性锰盐。其中，所述铈盐包括硝酸铈，所述锰盐包括硝酸锰，但均不限于此。

进一步地，所述浸渍液中的溶剂包括乙醇。

更进一步地，所述浸渍液中的溶剂还可包括水。