專利名稱:一種高活性Ti/Pr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-PbO<sub>2</sub>修飾電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種制備稀土氧化物-三氧化二鐠(Pr2O3)修飾改性的高催化活性Ti基納米PbO2修飾電極材料的制備方法,所涉及的關(guān)鍵問題之一是制備稀土三氧化二鐠(Pr2O3)修飾改性的的鉛電極材料。本發(fā)明采用電沉積法,選擇稀土氧化物-三氧化二鐠改性Ti/Pb02金屬氧化物電極,首先在制備鈦基PbO2電極時(shí),在堿性電鍍液中,先通過大電流密度,后通過小電流密度,先得到過渡層a-Pb02,隨后在酸性電鍍液中,在鍍好的a-PbO2層上再鍍上具有催化活性的β-PbO2,最后在含有稀土硝酸鐠的稀硝酸溶液,采用循環(huán)伏安電鍍法對Ti/Pb02電極進(jìn)行改性,得到三氧化二鐠(Pr2O3)摻雜改性的高催化活性Ti/PbO2-Pr2O3修飾電極材料。方便快捷方法制備稀土氧化物-三氧化二鐠(Pr2O3)修飾改性的高催化活性Ti基納米PbO2修飾電極材料采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)(I)首先將的Ti基體分別用250目、600目和1000目砂紙打磨拋光,使之呈現(xiàn)銀白色的金屬光澤。打磨的目的是使金屬粗糙表面平坦、光滑。然后用蒸餾水、無水乙醇沖洗干凈,再用氫氟酸清洗。隨后用丙酮脫油、無水乙醇沖洗,除去Ti基體表面的油污。(2)在堿性電鍍液中,先通過大電流密度,后通過小電流密度,先得到過渡層a -PbO20堿性電鍍液組成0. I O. 4mol · Γ1的Pb0+2. 5mol · Γ1的NaOH,將上述步驟處理后的電極置于PbO溶于NaOH溶液的飽和溶液中,溫度為35 40°C,電流密度為O. 3 O. 5A · dm_2,電鍍時(shí)間60 120min,為此過程可用純鉛板做陰極。(3)在酸性電鍍液中,在鍍好的a -PbO2層上再鍍上具有催化活性的3_Pb02。酸性電鍍液組成0. 2mol · Γ1 的 HNO3,0. 02 O. 04mol · I/1 的 NaF,0. 65mol/l 硝酸鉛,電流密度為5 6A · ClnT2下電鍍I 2h。(4)在含有稀土硝酸鐠的溶液,采用循環(huán)伏安電鍍法對Ti/Pb02電極進(jìn)行改性,得到三氧化二鐠(Pr2O3)摻雜改性的高催化活性Ti/Pb02-Pr203修飾電極材料其中所述在堿性電鍍液中,先通過大電流密度,后通過小電流密度,先得到過渡層a-Pb02層,槽電壓為I 2V。所述的Ti在酸性電鍍液中,在鍍好的a-Pb02層上再鍍上具有催化活性的β-ΡΜ)2,槽電壓為2 3V。
所述的在含有稀土硝酸鐠的溶液,硝酸鐠含量為硝酸鐠O. 2 O. 5mol/l。所述Ti金屬采用TAl型的純鈦金屬(純度為99. 5% )。所述乙醇為無水乙醇且經(jīng)過4A分子篩脫除微量水的處理過程。所述循環(huán)伏安法掃描范圍為O 2V,掃描速率為O. 02 O. IV ·8_1,掃描圈數(shù)40 80。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
I、首先將2cmX2cmX5mm的Ti基體分別用250目、600目和1000目砂紙打磨拋
光,使之呈現(xiàn)銀白色的金屬光澤。然后用蒸餾水沖洗干凈,再用氫氟酸清洗,隨后用丙酮、無水乙醇進(jìn)行20min的超聲沖洗,除去Ti基體表面的油污。2、將清洗好的鈦片放入電解槽中作為陽極,4cmX4cmX5mm純鉛板做陰極,在O. Imol · L—1的PbO+2. 5mol · L—1的NaOH的堿性電鍍液,電壓IV,溫度為35 °C,電鍍時(shí)間60min,先在Ti金屬表面電鍍過渡層a -PbO2。3、將鍍好的 Ti/ a -PbO2 放在 O. 2mol .T1HNOjO. 02mol L^NaF+O. 65mol/l 硝酸鉛酸性電鍍液中,4cmX 4cmX 5mm純鉛板做陰極,在鍍好a -PbO2的表面再鍍上一層具有催化活性的β -PbO2,槽電壓為2V,電鍍2h。4、將第三步制得的Ti/β -PbO2放在O. 2mol/l硝酸鐠的溶液,采用循環(huán)伏安法掃描范圍為O 2V,掃描速率為O. 02V -S^1對電極進(jìn)行稀土摻雜改性,掃描40圈,即得到Ti/Pr2O3-PbO20實(shí)施例2I、首先將2cmX2cmX5mm的Ti基體分別用250目、600目和1000目砂紙打磨拋
光,使之呈現(xiàn)銀白色的金屬光澤。然后用蒸餾水沖洗干凈,再用氫氟酸清洗,隨后用丙酮、無水乙醇進(jìn)行20min的超聲沖洗,除去Ti基體表面的油污。2、將清洗好的鈦片放入電解槽中作為陽極,4cmX4cmX5mm純鉛板做陰極,在O. 2mol · L—1的PbO+2. 5mol · L—1的NaOH的堿性電鍍液,電壓2V,溫度為35 °C,電鍍時(shí)間90min,先在Ti金屬表面電鍍過渡層a -PbO2。3、將鍍好的 Ti/ a -PbO2 放在 O. 2mol .T1HNOjO. 03mol L^NaF+O. 65mol/l 硝酸鉛酸性電鍍液中,4CmX4CmX5mm純鉛板做陰極,在鍍好的a -PbO2的表面再鍍上一層具有催化活性的β -PbO2。槽電壓為3V,電鍍2h。4、將第三步制得的Ti/β -PbO2放在O. 2mol/l硝酸鐠的溶液,采用循環(huán)伏安法掃描范圍為O 2V,掃描速率為O. 04V -S^1對電極進(jìn)行稀土摻雜改性,掃描40圈,即得到Ti/Pr2O3-PbO20實(shí)施例3I、首先將2cmX2cmX5mm的Ti基體分別250目、600目和1000目砂紙打磨拋光,
使之呈現(xiàn)銀白色的金屬光澤。然后用蒸餾水沖洗干凈,再用氫氟酸清洗,隨后用丙酮、無水乙醇進(jìn)行20min的超聲沖洗,除去Ti基體表面的油污。2、將清洗好的鈦片放入電解槽中作為陽極,4cmX4cmX5mm純鉛板做陰極,在O. 3mol · L—1的PbO+2. 5mol · L—1的NaOH的堿性電鍍液,電壓2V,溫度為35 °C,電鍍時(shí)間120min,先在Ti金屬表面電鍍過渡層a -PbO2。3、將鍍好的 Ti/ a -PbO2 放在 O. 2mol .T1HNC^O. 04mol L^NaF+O. 65mol/l 酸性電鍍液中,4cmX 4cmX 5mm純鉛板做陰極,在鍍好的a -PbO2的表面再鍍上一層具有催化活性的β -PbO20槽電壓為3V,電鍍I. 5h。4、將第三步制得的Ti/3_Pb02放在O. 3mol/l硝酸鐠 的溶液,采用循環(huán)伏安法掃描范圍為O 2V,掃描速率為O. 06V · s—1對電極進(jìn)行稀土摻雜改性,掃描40圈,即得到Ti/Pr2O3-PbO2。實(shí)施例4I、首先將2cmX2cmX5mm的Ti基體分別250目、600目和1000目砂紙打磨拋光,
使之呈現(xiàn)銀白色的金屬光澤。然后用蒸餾水沖洗干凈,再用氫氟酸清洗,隨后用丙酮、無水乙醇進(jìn)行20min的超聲沖洗,除去Ti基體表面的油污。2、將清洗好的鈦片放入電解槽中作為陽極,4cmX4cmX5mm純鉛板做陰極,在O. 4mol · L-1的PbO+2. 5mol · L-1的NaOH的堿性電鍍液,電壓2V,溫度為40。。,電鍍時(shí)間120min,先在Ti金屬表面電鍍過渡層a -PbO2。3、將鍍好的 Ti/ a -PbO2 放在 O. 2mol .T1HNC^O. 04mol I71NaF+0. 65mol/l 硝酸鉛酸性電鍍液中,4cmX 4cmX 5mm純鉛板做陰極,在鍍好a -PbO2的表面再鍍上一層具有催化活性的β _Pb02。槽電壓為3V,電鍍I. 5h。4、將第三步制得的Ti/β -PbO2放在O. 4mol/l硝酸鐠的溶液,采用循環(huán)伏安法掃描范圍為O 2V,掃描速率為O. 08V -S^1對電極進(jìn)行稀土摻雜改性,掃描80圈,即得到Ti/Pr2O3-PbO20實(shí)施例5I、首先將2cmX2cmX5mm的Ti基體分別用250目、600目和1000目砂紙打磨拋
光,使之呈現(xiàn)銀白色的金屬光澤。然后用蒸餾水沖洗干凈,再用氫氟酸清洗,隨后用丙酮、無水乙醇進(jìn)行20min的超聲沖洗,除去Ti基體表面的油污。2、將清洗好的鈦片放入電解槽中作為陽極,4cmX4cmX5mm純鉛板做陰極,在O. 4mol · L-1的PbO+2. 5mol · L-1的NaOH的堿性電鍍液,電壓I. 5V,溫度為40。。,電鍍時(shí)間90min,先在Ti金屬表面電鍍過渡層a -PbO2。3、將鍍好的 Ti/ a -PbO2 放在 O. 2mol .T1HNOjO. 04mol I71NaF+0. 65mol/l 硝酸鉛酸性電鍍液中,4cmX 4cmX 5mm純鉛板做陰極,在鍍好a -PbO2的表面再鍍上一層具有催化活性的β -PbO2。槽電壓為2. 5V,電鍍2h。4、將第三步制得的Ti/β -PbO2放在O. 5mol/l硝酸鐠的溶液,采用循環(huán)伏安法掃描范圍為O 2V,掃描速率為O. IV · S—1對電極進(jìn)行稀上摻雜改性,掃描60圈,即得到Ti/Pr2O3-PbO20
權(quán)利要求
1.一種制備稀土氧化物-三氧化二鐠(Pr2O3)修飾改性的高催化活性Ti基納米PbO2修飾電極材料的制備方法,其特征在于 (1)將Ti基體用砂紙打磨拋光后,依次用蒸餾水、無水乙醇、氫氟酸清洗,丙酮脫油,無水乙醇沖洗,以除去Ti基體表面的油污; (2)將處理好的Ti基體放入堿性電鍍液中,配以陰極材料,在其表面鍍上a-PbO2層; (3)再將鍍好的a-PbO2層的Ti基體放入在酸性電鍍液中,再鍍上具有催化活性的β -PbO2 層; (4)最后放入含有稀土硝酸鐠的溶液中,采用循環(huán)伏安電鍍法對Ti/Pb02電極進(jìn)行改性,循環(huán)伏安法掃描范圍為O 2V,掃描速率為O. 05 O. IV · s_\得到氧化鐠(Pr2O3)摻雜改性的高催化活性Ti/Pb02-Pr203修飾電極材料。
2.如權(quán)利要求I所述的方法中,砂紙采用250目、600目和1000目;
3.如權(quán)利要求I所述的方法中,堿性電鍍液由O.I O. 4mol -Γ1的PbO和2. 5mol -Γ1的NaOH組成電鍍時(shí)溫度為35 40°C,電流密度為O. 3 O. 5A · dnT2,電鍍時(shí)間60 120min ;陰極材料為純鉛板;
4.如權(quán)利要求I所述的方法中,酸性電鍍液由O.2mol -Γ1的ΗΝ03、0. 02 O. 04mol -Γ1的NaF和O. 65mol · L-1的Pb (NO)2組成;電鍍時(shí)的電流密度為5 6A · dm_2,電鍍時(shí)間為60 120min ;
5.如權(quán)利要求I所述的方法中,稀上硝酸鐠的溶液含量為硝酸鐠O.2 O. 5mol · Γ1 ;
6.如權(quán)利要求I所述的方法中,循環(huán)伏安法掃描掃描圈數(shù)40 80。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備稀土氧化物-三氧化二鐠(Pr2O3)修飾改性的高催化活性Ti基納米PbO2修飾電極材料的制備方法,所涉及的關(guān)鍵問題之一是制備稀土三氧化二鐠(Pr2O3)修飾改性的鉛電極材料。本發(fā)明采用電沉積法,選擇稀土氧化物-三氧化二鐠改性Ti/PbO2金屬氧化物電極,首先在制備鈦基PbO2電極時(shí),在堿性電鍍液中,先通過大電流密度,后通過小電流密度,先得到過渡層α-PbO2層,隨后在酸性電鍍液中,在鍍好的α-PbO2層上再鍍上具有催化活性的β-PbO2,最后在含有稀土硝酸鐠的稀硝酸溶液,采用循環(huán)伏安電鍍法對Ti/PbO2電極進(jìn)行改性,得到三氧化二鐠(Pr2O3)摻雜改性的高催化活性Ti/PbO2-Pr2O3修飾電極材料。
文檔編號C25B11/06GK102864465SQ20121035505
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者王鳳武, 徐邁, 李書東, 方文彥 申請人:淮南師范學(xué)院