[发明专利]一种碳纤维无机聚合物复合电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维无机聚合物复合电极的制备方法，该方法将碳纤维、偏高岭土、硅灰、固体氢氧化钠、去离子水按照质量比为0.2～0.6：6：4：2：8经搅拌混合、均匀地浸涂于经预处理的不锈钢基质表面，经干燥、养护反应后，得到碳纤维无机聚合物复合电极，其制备过程无三废排放、环境友好，是固废硅灰的高附加值利用的新途径。将其应用于光电催化有机染料废水降解的阳极，对罗丹明B有机染料的光电催化降解率可达99.77％。

技术领域

本发明属于光电催化电极材料制备及固体废弃物资源化利用领域，涉及电催化阳极材料的制备，具体涉及一种碳纤维无机聚合物复合电极的制备方法及其在染料降解中的应用。

背景技术

光电催化氧化技术是降解水中有机污染物的有效途径之一。光电催化氧化技术的核心是光阳极材料的制备。将具有光催化活性的材料通过阳极氧化法、热分解法、脉冲电沉积法、水热沉积法、水热法、高温液相生长法、涂覆法、浸渍提拉法等方法负载在导电载体表面制得光阳极。目前，光阳极负载的材料主要有金属化合物类和非金属化合物两大类。金属氧化物类主要有氧化钛类、氧化锌类、氧化铁类、铋化合物类以及其它金属化合物类。非金属化合物类主要有氮化碳类和碳化硅类。

TiO₂为光电催化领域研究最多的材料。大量学者通过复合半导体，贵金属沉积，染料光敏化、非金属掺杂等手段对TiO₂改性以拓宽其光响应范围，提高光生电子-空穴的分离效率，进而制备出了性能良好的光电催化光阳极^[1-5]。也有专利涉及了TiO₂光阳极材料的制备^[6-11]。

ZnO与TiO₂的直接带隙能接近，可用于光电催化领域。闫伟平^[12]等用In₂O₃敏化ZnO纳米棒阵列制备了催化性能良好的光电催化阳极材料。李卫兵^[13]等、韩志英^[14]采用半导体复合的方法提高了氧化锌光阳极的催化性能。吴迪^[15]报道了一种可见光响应型氧化锌半导体光电材料的制备方法。潘伦^[16]公布了一种Z型结ZnO-WO₃电极的制备方法。

此外，也有部分学者研究了Fe₂O₃光阳极的光电催化性能。比如，金环^[17]等采用Al、Ta共掺杂制备了可见光响应型Ta/Al-Fe₂O₃光催化薄膜并用于光电催化。李灿^[18]等报道了一种α-Fe₂O₃的光阳极及其制备方法。

用于光电催化光阳极的铋化合物主要为钒酸铋，此外还有钨酸铋和磷酸铋。有文献和专利报道了有关铋化合物光阳极的制备方法^[19-26]。

其它金属氧化物主要为SnO₂和CuWO₄。徐德生^[27]、慕彦光^[28]等、黄聪^[29]等分别报道了改性SnO₂光阳极的制备，刘志华^[30]等公布了Co掺杂的纳米棒状的CuWO₄光阳极薄膜的制备方法。

氮化碳为研究较多的非金属氧化物类光阳极材料。牛连勇^[31]采用贵金属修饰的手段制备了铂原子修饰氮化碳纳米棒光电催化电极。此外，也有学者将SiC用于光阳极的制备，如：陈善亮^[32]等制备了一种N掺杂SiC单晶纳米孔道阵列光电催化阳极。

综上所述，申请人通过系统查阅了大量的国内外文献资料，没有发现有关任何碳纤维无机聚合物复合电极的制备方法，以及将其应用于有机染料降解的任何相关报导。

以下是与本发明相关的主要参考文献：