[发明专利]一种Ti基MnO2

说明书

本发明涉及电催化氧化领域，具体涉及一种Ti基MnO₂阳极的制备方法及应用。该Ti基MnO₂阳极的制备方法以SnO₂‑Sb为Ti基MnO₂电极的活性中间层，可以保护Ti基不被氧化，使电极的使用寿命大大提高。MnO₂的引入可以较大程度提高电极催化的效果。本发明提供的SnO₂‑Sb中间层电极表层晶体大小均匀，分布较为密集，晶粒之间紧密相连且覆盖度较高。Ti基MnO₂电极表面晶体为层状结构，覆盖度较好且基本无孔洞，有利于防止电解液与中间层直接接触，可以较大程度提高电极寿命与电极催化的效果。

技术领域

本发明涉及电催化氧化领域，具体涉及一种Ti基MnO₂阳极的制备方法及应用。

背景技术

随着科技、社会和经济的发展，各种生态环境问题接踵而来，尤其是水环境污染问题越发严重，引起了人们对水污染情况及其处理技术的关注。在印染工艺过程中会产生大量成分复杂的废水，其成分因工艺条件和纤维种类的不同而发生改变，主要是有机物质。如若这些废水进入水环境中，会对水生生物产生毒害，严重影响生态平衡，并导致水体污染。若排放到农田中，会影响土壤质量，加快土壤盐碱化程度。此外，印染废水还具有数量庞大、治理困难和处理成本高的特点。

偶氮染料是印染废水中治理的主要对象，其色度较深，污染程度严重，在自然条件下不易被降解，因此偶氮染料的治理一直是人们关注的问题。但因技术和经济原因，大多数治理方法只能达到基本排放标准，无法保证对环境不产生危害。此外，传统的处理方法包括物理、化学和生物处理法，例如化学混凝法、膜分离法和厌氧处理法，其工程造价高、投资相对较大、污水处理成本较高，一些中小企业难以承受污水处理系统的基础性建设与运行维修成本。因此，为了促进印染行业的健康可持续发展及水资源的重复综合利用，急需一种经济、绿色、简便的处理印染废水的方法。

电化学降解法因其操作简单、可重复使用、自动化程度高等特点在处理纺织印染废水等应用领域有很大的研究价值。电化学降解的原理主要是通过自由基反应，生成强氧化性的•OH等氧化有机污染物。电极材料对于电催化降解性能有着非常重要的影响，因此，选择稳定性良好、高催化活性、低能耗的电极尤为重要。金属氧化物电极在制备过程中掺杂一些其他元素可以加快反应速度，掺杂锰元素的电极具有较高的析氧过电位，有利于降解有机污染物。此外，钛基二氧化锰涂层电极催化活性较高，在降解的过程中不易被破坏，被认为是一种很有发展前景的阳极材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ti基MnO₂阳极的制备方法及应用。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种Ti基MnO₂阳极的制备方法，包括如下步骤：

S1、电极的预处理制备：将Ti板依次转移至沸腾的NaOH溶液、沸腾的草酸溶液中，完成刻蚀后，清洗，置于HF溶液中，刻蚀5~20 min后，置于1%的草酸溶液中保存待用；

S2、SnO₂-Sb中间层电极的制备：用软毛刷将锡锑溶胶均匀地刷涂在完成预处理的Ti板表面，置于烘箱中120~160℃干燥5~15 min，使其形成凝胶后，立即置于马弗炉中煅烧5~15 min，待Ti板冷却后，刷去表面残留物，重复上述步骤10~20次，最后一次处理时，将Ti板置于马弗炉中煅烧并使其自然退火；

S3、Ti基MnO₂电极的制备：将电镀液用电炉加热至85~95℃后，以Ti/SnO₂-Sb电极为阳极，不锈钢板为阴极，调节电压、电流、电极间距、磁力搅拌器转速和温度，完成电极正反两面的电镀处理。

进一步地，步骤S1中，NaOH溶液的浓度为8~12%，Ti板在沸腾的NaOH溶液中处理时间为0.5~2 h。

进一步地，步骤S1中，草酸溶液的浓度为3~8%，Ti板在沸腾的草酸溶液中处理时间为1~3 h。