本發(fā)明涉及水處理,尤其涉及一種三維電催化氧化粒子電極材料、制備方法及粒子電極。
背景技術(shù):
1、隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,水污染問題愈發(fā)突出,各類水污染源層出不窮。鹽酸小檗堿(berberine?hydrochloride,bh)是中藥黃連的生物堿,因其具有抗菌、抗炎,以及調(diào)節(jié)代謝等作用,在臨床上被大量使用。然而,隨著鹽酸小檗堿使用頻率的增加,其在環(huán)境中的潛在污染性也逐漸引起重視。傳統(tǒng)的水處理方法無法完全降解含有鹽酸小檗堿的制藥廢水,容易造成二次污染。
2、三維電催化氧化系統(tǒng)是一種新興的電化學(xué)技術(shù),應(yīng)用于水處理等領(lǐng)域。在三維電催化氧化系統(tǒng)中,粒子電極(顆粒電極)扮演著重要的角色。然而,由于目前缺少針對鹽酸小檗堿處理的粒子電極材料及其制備方法,導(dǎo)致難以較好地實(shí)現(xiàn)對于鹽酸小檗堿的處理。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供一種三維電催化氧化粒子電極材料、制備方法及粒子電極,以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于缺少針對鹽酸小檗堿處理的粒子電極材料,導(dǎo)致難以較好地實(shí)現(xiàn)對于鹽酸小檗堿的處理的問題。
2、本發(fā)明提供的一種三維電催化氧化粒子電極材料,用于處理鹽酸小檗堿,所述三維電催化氧化粒子電極材料由四氧化三鐵、氧化錫,以及氧化石墨烯混合得到。
3、于本發(fā)明一實(shí)施例中,所述四氧化三鐵和所述氧化錫負(fù)載在所述氧化石墨烯表面。
4、本發(fā)明還提供一種如上述所述的三維電催化氧化粒子電極材料的制備方法,包括:
5、將鐵源和氧化石墨烯混合置于酸性環(huán)境中,以制得第一混合溶液;
6、對所述第一混合溶液進(jìn)行固液分離,以制得第一納米復(fù)合材料,所述第一納米復(fù)合材料包括四氧化三鐵和氧化石墨烯;
7、將錫源和所述第一納米復(fù)合材料混合置于堿性環(huán)境中,得到第二混合溶液;
8、通過對所述第二混合溶液進(jìn)行固液分離,以制得第二納米復(fù)合材料,所述第二納米復(fù)合材料包括四氧化三鐵、氧化錫,以及氧化石墨烯。
9、于本發(fā)明一實(shí)施例中,該方法還包括:
10、對所述第一混合溶液進(jìn)行水熱反應(yīng);
11、待所述第一混合溶液冷卻,對所述第一混合溶液進(jìn)行固液分離,得到第一固體材料;
12、對所述第一固體材料進(jìn)行洗滌,得到所述第一納米復(fù)合材料。
13、于本發(fā)明一實(shí)施例中,通過超聲分散將錫源、氫氧化鈉,以及所述第一納米復(fù)合材料混合于預(yù)設(shè)溶劑中,得到所述第二混合溶液。
14、于本發(fā)明一實(shí)施例中,該方法還包括:對所述第二混合溶液進(jìn)行水熱反應(yīng);
15、待所述第二混合溶液冷卻,對所述第二混合溶液進(jìn)行固液分離,得到第二固體材料;
16、對所述第二固體材料進(jìn)行洗滌,對洗滌后的第二固體材料進(jìn)行干燥處理,得到所述第二納米復(fù)合材料。
17、于本發(fā)明一實(shí)施例中,所述鐵源為六水合氯化鐵,所述錫源為氯化錫五水合物;
18、采用醋酸鈉調(diào)節(jié)所述酸性環(huán)境的ph值,并且,采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)所述堿性環(huán)境的ph值;
19、所述六水合氯化鐵和所述醋酸鈉的質(zhì)量比為(6~8):(32~42),所述氯化錫五水合物和所述氫氧化鈉的質(zhì)量比為(3~4):(3~4)。
20、于本發(fā)明一實(shí)施例中,將所述六水合氯化鐵、所述醋酸鈉,以及氧化石墨烯混合于有機(jī)溶劑中,以制得所述第一混合溶液,所述有機(jī)溶劑由乙二醇和聚乙二醇混合得到,乙二醇和聚乙二醇的容量比為(32~42):(32~42)。
21、本發(fā)明還提供一種粒子電極,所述粒子電極采用如上述任一項(xiàng)所述的三維電催化氧化粒子電極材料的制備方法制備得到的第二納米復(fù)合材料作為電極材料。
22、本發(fā)明還提供一種三維電催化氧化系統(tǒng),包括:第一電極、第二電極、電源、反應(yīng)器、曝氣機(jī),以及如上述所述的粒子電極,所述第一電極為陰極,所述第二電極為陽極;
23、所述第一電極和所述第二電極均置于所述反應(yīng)器中,所述粒子電極位于所述第一電極和所述第二電極之間,所述第一電極和所述第二電極分別與所述電源連接,所述曝氣機(jī)用于為所述反應(yīng)器充入空氣,以使所述反應(yīng)器中的鹽酸小檗堿溶液飽和。
24、本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的三維電催化氧化粒子電極材料、制備方法及粒子電極,該三維電催化氧化粒子電極材料(四氧化三鐵/氧化錫-氧化石墨烯納米復(fù)合材料)具有增強(qiáng)傳質(zhì)和電荷傳輸?shù)哪芰Γ瑫r能夠促進(jìn)活性自由基形成位點(diǎn),有助于提高鹽酸小檗堿的反應(yīng)速率,有效消除溶液中的鹽酸小檗堿,避免造成二次污染。
1.一種三維電催化氧化粒子電極材料,其特征在于,用于處理鹽酸小檗堿,所述三維電催化氧化粒子電極材料由四氧化三鐵、氧化錫,以及氧化石墨烯混合得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維電催化氧化粒子電極材料,其特征在于,所述四氧化三鐵和所述氧化錫負(fù)載在所述氧化石墨烯表面。
3.一種如權(quán)利要求1所述的三維電催化氧化粒子電極材料的制備方法,其特征在于,包括:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維電催化氧化粒子電極材料的制備方法,其特征在于,還包括:
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維電催化氧化粒子電極材料的制備方法,其特征在于,通過超聲分散將錫源、氫氧化鈉,以及所述第一納米復(fù)合材料混合于預(yù)設(shè)溶劑中,得到所述第二混合溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5任一項(xiàng)所述的三維電催化氧化粒子電極材料的制備方法,其特征在于,還包括:對所述第二混合溶液進(jìn)行水熱反應(yīng);
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維電催化氧化粒子電極材料的制備方法,其特征在于,所述鐵源為六水合氯化鐵,所述錫源為氯化錫五水合物;
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三維電催化氧化粒子電極材料的制備方法,其特征在于,將所述六水合氯化鐵、所述醋酸鈉,以及氧化石墨烯混合于有機(jī)溶劑中,以制得所述第一混合溶液,所述有機(jī)溶劑由乙二醇和聚乙二醇混合得到,乙二醇和聚乙二醇的容量比為(32~42):(32~42)。
9.一種粒子電極,其特征在于,所述粒子電極采用如權(quán)利要求3至8任一項(xiàng)所述的三維電催化氧化粒子電極材料的制備方法制備得到的第二納米復(fù)合材料作為電極材料。
10.一種三維電催化氧化系統(tǒng),其特征在于,包括:第一電極、第二電極、電源、反應(yīng)器、曝氣機(jī),以及如權(quán)利要求9所述的粒子電極,所述第一電極為陰極,所述第二電極為陽極;