[发明专利]一种非贵金属析氯催化剂电极及制备方法

说明书

本发明属于海洋污损防护技术领域，具体涉及一种非贵金属析氯催化剂电极及制备方法。非贵金属析氯催化剂电极，包括基体，所述基体表面沉积催化剂Co(OH)₂。本发明负载电解海水析氯的非贵金属催化剂的电极可以显著提高电解海水的效率，并且可以在短时间、小电压的通电情况下产生足量且可控制的具有生物杀灭作用的有效氯，从而达到防污的效果。

技术领域

本发明属于海洋污损防护技术领域，具体涉及一种非贵金属析氯催化剂电极及制备方法。

背景技术

海洋生物污损问题是一个长期困扰人类的问题，它给海洋探索过程中使用的各种设备带来了诸多的负面影响，例如降低船舶航行速度、堵塞冷却水通道以及影响水下传感器数据收集的准确性。这也刺激了人们对海洋设备的防污损技术的开发。目前，市场上用于防污的手段主要有以下三种：（1）纯粹的机械设备，例如刮刀；（2）基于铜和三丁基锡生物杀灭剂浸出系统；（3）基于局部电解海水活性氯生成的生物杀灭剂生成系统。机械防污在进行几个操作周期以后需要人工维护，不适合远程设备的使用。三丁基锡防污具有长效性，但是对海洋环境有巨大的危害。电化学氯化局部生成生物杀灭剂因其操作简单、可控性强成为最有前景的海洋防污技术。

电解海水制氯关键的就是电解析氯所用的阳极材料。而电解海水与氯碱工业的电解产氯技术不同，电解海水过程中氯离子浓度低，且作为电解质的海水呈现近中性，使得在电解的过程中不仅有析氯反应，同时还伴随着大量的析氧反应。目前成熟的商业级析氯电极-DSA电极仅仅解决了电解高浓度氯离子的问题，对于电解海水还存在低选择性和低稳定性等问题。此外，目前针对电解海水析氯的催化剂大多都还是基于贵金属及其氧化物的研究，由于高成本使得其应用受限。

因此，开发低成本、高活性的电解海水析氯催化剂有助于进一步推动电解海水析氯技术在海洋防污方向的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有优异析氯性能的非贵金属析氯催化剂电极及制备方法，以解决现有析氯电极存在的问题和缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供的其中一种技术方案为：一种非贵金属析氯催化剂电极，包括基体，所述基体表面沉积有Co(OH)₂催化剂。

作为本发明的一种优选方式，所述的基体为金属钛。

为了实现本发明的目的，本发明还提供了上述非贵金属析氯催化剂电极的制备方法，该方法包括：

在Co(NO₃)₂溶液中，采用阴极恒电压法在基体表面制备析氯催化剂Co(OH)₂，得到催化剂电极；

采用线性伏安扫描法对所述基体表面的催化剂进行活化处理。

进一步优选地，所述阴极恒电压法实现的温度为0~50℃，电沉积时间为10s~900s。

进一步优选地，线性伏安扫描的电压为0.55~1.55 V。

本发明还提供上述非贵金属析氯催化剂电极的应用，所述催化剂电极作为阳极，其作为催化剂阳极电解海水制氯，用于水下光学窗口防污。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明负载电解海水析氯的非贵金属催化剂的电极可以显著提高电解海水的效率，并且可以在短时间、小电压的通电情况下产生足量且可控制的具有生物杀灭作用的有效氯，从而达到防污的效果。本发明的非贵金属析氯催化剂电极的制备过程简单，并且通过对催化剂的活化处理，提高其电催化活性，制备方法所使用的实验的仪器和药品也容易获得，对环境无危害。

附图说明

图1为实例1方法制备的钴基薄膜催化剂的X射线衍射图（XRD）；

图2为实例1方法制备的钴基薄膜催化剂的扫描电镜图（SEM）；（a）活化处理前；（b）活化处理后；