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一種TiO2電催化活化過(guò)氧化氫的類電芬頓工作陰極及其制備方法與應(yīng)用與流程

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技術(shù)特征:

1.一種TiO2電催化活化過(guò)氧化氫的類電芬頓工作陰極,包括導(dǎo)電骨架和包裹在導(dǎo)電骨架上的氣體擴(kuò)散層,其特征在于,所述氣體擴(kuò)散層主要包括TiO2和石墨,TiO2負(fù)載在石墨表面,TiO2負(fù)載量為20~70%;在氣體擴(kuò)散層中有孔隙結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiO2電催化活化過(guò)氧化氫的類電芬頓工作陰極,其特征在于,所述氣體擴(kuò)散層中TiO2和石墨的總質(zhì)量含量為70~90%;優(yōu)選為80~90%;進(jìn)一步優(yōu)選為85%;

優(yōu)選的,所述氣體擴(kuò)散層中TiO2負(fù)載量為25~60%;進(jìn)一步優(yōu)選為40%。

3.一種權(quán)利要求1~2任一項(xiàng)所述的TiO2電催化活化過(guò)氧化氫的類電芬頓工作陰極的制備方法,包括步驟如下:

(1)催化原料的制備(溶膠凝膠法)

將鈦酸丁酯溶于無(wú)水乙醇中,加入石墨粉,配成A溶液;將去離子水和硝酸加入無(wú)水乙醇中,配成B溶液;將B溶液逐滴加入A溶液中,直至反應(yīng)體系成為不能流動(dòng)的凝膠體系,得凝膠;將凝膠干燥,研磨、煅燒,得催化原料;

(2)氣體擴(kuò)散層原料的制備

將硫酸鈉、乙炔黑與步驟(1)制備的催化原料混合于無(wú)水乙醇中,混合均勻;然后加入聚四氟乙烯乳液,超聲混合均勻,得混合液;將混合液在70~80℃下攪拌,使無(wú)水乙醇不斷蒸發(fā),得到膏狀物,即氣體擴(kuò)散層原料;

(3)類電芬頓工作陰極的制備

將氣體擴(kuò)散層原料壓制成薄膜,將薄膜包裹導(dǎo)電骨架,壓制得電極材料;將電極材料在50~70℃的去離子水中浸泡2~4h,期間每隔1h更換一次去離子水,然后在丙酮溶液中浸泡20~30h,經(jīng)去離子水水洗,干燥,即得類電芬頓工作陰極。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiO2電催化活化過(guò)氧化氫的類電芬頓工作陰極的制備方法,其特征在于,所述步驟(1)A溶液中鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇和石墨粉的質(zhì)量比為(1~10):(3~15):1;

優(yōu)選的,所述步驟(1)A溶液中鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇和石墨粉的質(zhì)量比為3:7:1。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiO2電催化活化過(guò)氧化氫的類電芬頓工作陰極的制備方法,其特征在于,所述步驟(1)B溶液中去離子水、硝酸和無(wú)水乙醇的體積比為5:1:(35~50);

優(yōu)選的,所述步驟(1)B溶液中去離子水、硝酸和無(wú)水乙醇的體積比為5:1:37.5。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiO2電催化活化過(guò)氧化氫的類電芬頓工作陰極的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)中的乙炔黑、硫酸鈉、催化原料的質(zhì)量比為(1~2):(1~2):10;

優(yōu)選的,所述步驟(2)中的乙炔黑、硫酸鈉、催化原料的質(zhì)量比為1:1:10。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiO2電催化活化過(guò)氧化氫的類電芬頓工作陰極的制備方法,其特征在于,所述步驟(1)中煅燒時(shí)間為1~3h,煅燒溫度為400~500℃;

優(yōu)選的,煅燒時(shí)間為2h,煅燒溫度440~460℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiO2電催化活化過(guò)氧化氫的類電芬頓工作陰極的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)中聚四氟乙烯乳液中聚四氟乙烯的質(zhì)量濃度為50%~70%;

優(yōu)選的,所述步驟(2)中聚四氟乙烯乳液中聚四氟乙烯的質(zhì)量濃度為60%。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiO2電催化活化過(guò)氧化氫的類電芬頓工作陰極的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)中催化原料與聚四氟乙烯乳液的質(zhì)量比為(1~9):1;

優(yōu)選的,所述步驟(2)中催化原料與聚四氟乙烯乳液的質(zhì)量比為8.3:1。

10.一種權(quán)利要求1~2任一項(xiàng)所述的TiO2電催化活化過(guò)氧化氫的類電芬頓工作陰極作為電極應(yīng)用于電化學(xué)處理含有四環(huán)素的污水。

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