[发明专利]一种氧化钌-三氧化二锑/碳纳米管电极材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种RuO₂‑Sb₂O₃/CNTs电极材料的制备及应用。Sb₂O₃属于半导体材料，是一种具有应用潜力的光催化材料，RuO₂具有良好的析氧析氯活性，是优良的电催化活性电极，再通过添加不同含量的碳纳米管使电极材料的导电性得到提高，三者结合有助于光催化中光子的高效利用、光生载流子的产生和分离，因此电极材料的光电催化性能得到提升。针对于玫瑰红印染废水的高色度、难以生物降解的特点，本发明可以利用太阳光驱动反应、反应条件温和、稳定性高及无二次污染等优势对其进行有效去除，是一种理想的环境污染治理技术。

技术领域

本发明属于光电催化降解有机溶液的技术领域，具体涉及一种RuO₂-Sb₂O₃/CNTs电极作为光电催化材料的制备及运用。

背景技术

随着工业的快速发展，水污染问题成为影响人类生产生活乃至生存的重大问题，其中难降解有机物比重较大，生物降解有机废水的效果差，而光催化和电催化氧化法易于控制、无二次污染、对高浓度有机废水具有良好去除的效果，展现出了较好的应用前景。然而电催化和光催化作为两种不同的高级氧化技术，两者都有着鲜明的催化特性和不同的能量转化形式。如果这两种高级氧化技术能够同时在同一电极表面实现，有望在两种催化反应之间实现协同作用，有利于提高电极对有机废水的降解效率。因此，该项技术的难点是需要构筑同时具有优异电催化性能和光催化性能的催化电极材料。三氧化二锑是一种半导体材料，禁带宽度为3ev，虽然其是优良的光催化剂，但是Sb₂O₃具有低的导电性能和差的电催化能力。碳纳米管(CNTs)具有独特的一维结构、大比表面积、超强的机械性能、高的化学和热稳定性以及良好的导电能力，同时，二氧化钌的加入降低了催化剂的禁带宽度，使能量较小的光子能够激发杂质能级上的电子，从而提高光子的利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种RuO₂-Sb₂O₃/CNTs电极作为光电催化材料的制备及运用，所述电极对玫瑰红溶液具有较高的光电催化降解效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种RuO₂-Sb₂O₃/CNTs电极作为光电催化材料的制备及运用，包括以下步骤：

（1）配制一定浓度的三氯化锑乙醇溶液和三氯化钌(含钌为37wt%)乙醇溶液，将两者按一定摩尔比混合，超声一段时间；然后加入氨水进行滴定，调节混合溶液pH至一定值；

（2）在一定温度的水浴锅中对制备的混合溶液进行加热搅拌；然后倒入水热反应釜中于一定温度下反应数小时，再放入离心机中离心，取出分别用乙醇和蒸馏水对沉淀物进行抽滤洗涤，在一定温度下干燥数小时，经研磨后即得到混合粉末；

（3）在乙醇溶液中将步骤(2)所得固体混合粉末溶解，配制成一定浓度的溶液；然后超声震荡混合；加入碳纳米管，使所得溶液中碳纳米管为一定浓度，再次超声震荡一定时间使之均匀分散；

（4）每次取一定载量步骤(3)制得的混合涂液均匀涂覆在钛板上，放于红外灯下干燥，在一定温度的马弗炉中热氧化一定时间，取出空冷；反复进行涂覆-干燥-热氧化-空冷操作若干次；再经退火处理数小时；获得RuO₂-Sb₂O₃/CNTs涂层电极材料。

进一步地，步骤(1)中SbCl₃和RuCl₃乙醇溶液的浓度均为0.1~2mol/L，混合溶液中Ru、Sb的金属离子摩尔比为1:( 1~15)，调节PH值范围为6~12。