[发明专利]一种三维有序多孔二氧化钌膜电极及其制备方法

说明书

本发明属于电催化电极制备技术领域，具体涉及一种三维有序多孔二氧化钌膜电极及其制备方法。所述膜电极包括多孔钛基体和三维有序二氧化钌活性表层，所述的三维有序二氧化钌活性表层呈三维有序球形堆叠而成的连通结构，堆叠球形之间形成供液体流通的多孔通道。所述二氧化钌膜电极通过将含有聚苯乙烯微球的乳液，滴至钛板表面，再通过电沉积法使水合二氧化钌在模板间隙生长，最后通过高温烧结，去除模板，脱水得到。本发明的电极由于其有序多孔结构，克服了传统二氧化钌电极结构致密，二氧化钌利用率不高，无法应用于过滤式电化学氧化体系的问题。极大提高了接触面积，传质效率，过滤通量，同时降低了制备成本以及运行能耗。

技术领域

本发明属于电催化电极制备技术领域，具体涉及一种三维有序多孔二氧化钌膜电极及其制备方法。

背景技术

环唑类被广泛应用于农药行业中，具有毒性大，水质复杂等特点，属于难降解废水，无法通过传统的水处理工艺实现高效的去除。

电化学氧化法因其可控性强、反应迅速、高效、不会引起二次污染的特点，被广泛应用于处理难降解废水。电化学氧化法是利用具有催化活性的电极通过氧化反应或者阳极反应产物破环污染物，实现对污染物的降解。电极表面活性层的性质决定了被氧化物质的氧化程度。因此，制备出具有高比表面积的二氧化催化活性层的电极具有十分重要的意义。

改善电极表面活性层结构、增大比表面积，增强传质效率是提高电化学氧化效率的途径之一。为了增大比表面积，文献1(Zhang Y,Wei K,Han W,et al.Improvedelectrochemical oxidation of tricyclazole from aqueous solution by enhancingmass transfer in a tubular porous electrode electrocatalytic reactor[J].ElectrochimicaActa,2015,189:1-8.)公开了采用刷涂法制备TP-Ti/RuO₂管式膜电极，但是该方法制备繁琐，流程复杂，且微孔存于钛基体，并非二氧化钌活性层，电极的电化学活性面积增加的有限。总之，现有技术中刷涂法制备的二氧化钌膜电极电催化效率低，制备繁琐，二氧化钌利用率不高。

发明内容

针对现有技术中上述问题，本发明提供了一种电催化效率、传质效率、二氧化钌利用率高、制备简便、比表面积大的三维有序球形堆叠多孔连通二氧化钌膜电极。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种三维有序多孔二氧化钌膜电极，其特征在于，所述电极包括多孔钛基体和三维有序二氧化钌活性表层，所述的三维有序二氧化钌活性表层呈三维有序球形堆叠而成的连通结构，堆叠球形之间形成供液体流通的多孔通道。

所述多孔钛基体表面覆有聚苯乙烯微球。

一种制备上述三维有序多孔二氧化钌膜电极的方法，以多孔钛基体为阴极，在含有三氯化钌，氯化钾及盐酸的溶液中进行电沉积，通过电沉积法使水合二氧化钌在模板间隙生长，最后通过高温烧结，去除模板，脱水，得到二氧化钌膜电极。

所述三氯化钌，氯化钾及盐酸的溶液中各物质的浓度分别为4-6mM、0.08-0.12M和0.18-0.20M。

所述电沉积电流密度为5-25mA/cm³，电沉积时间为0.5-3h。

所述高温烧结温度为450-550℃，烧结时间为1-3h。

所述多孔钛基体通过以下方法制得：

步骤1：将钛板表面清洗干净、酸蚀；

步骤2：将含有聚苯乙烯微球的乳液，经超声分散后滴至酸蚀后的钛板表面，经过烘干，得到表面覆有聚苯乙烯微球的多孔钛基体。