申请日2014.11.03
公开(公告)日2015.04.22
IPC分类号C02F1/46
摘要
本发明涉及一种用于污水深度处理的Ti/SnO2-Sb薄膜电极的制备方法，该方法包括以下步骤：Ti基体预处理步骤、锡锑的聚合前驱溶胶制备步骤、陈化步骤、Ti/SnO2-Sb薄膜电极制备步骤，其中，所述锡锑的聚合前驱溶胶制备步骤中，碳原子数为2～8的多元羧酸与碳原子数为2～5的多元醇缩聚而成的聚合物，并与锡锑的金属离子螯合;陈化步骤，在常温下，陈化30～90天;Ti/SnO2-Sb电极制备步骤，在所述经过预处理的Ti基板上涂布得到。通过以上方法制备的Ti/SnO2-Sb电极表面的SnO2-Sb涂层，结晶度高且极为致密，故导电性更优良。同时，SnO2-Sb晶体层非常致密，并且其向外高高凸起的晶体结构(110晶面)能够极大延缓新生态氧对Ti基体的侵蚀，因而大大延长了电极的寿命。
权利要求书
1.一种用于污水深度处理的Ti/SnO2-Sb薄膜电极的制备方法，该 方法包括以下步骤：Ti基体预处理步骤、锡锑的聚合前驱溶胶制备步 骤、陈化步骤、Ti/SnO2-Sb电极制备步骤，其中，
所述锡锑的聚合前驱溶胶制备步骤中，碳原子数为2～8的多元羧酸 与碳原子数为2～5的多元醇缩聚而成的聚合物，并与锡锑离子螯合;
陈化步骤，在常温下，陈化30～90天;
Ti/SnO2-Sb薄膜电极制备步骤，在所述经过预处理的Ti基板上涂布 得到。
2.根据权利要求1所述的用于污水深度处理的Ti/SnO2-Sb薄膜电 极的制备方法，其特征在于，所述碳原子数为2～8的多元酸为柠檬酸。
3.根据权利要求1所述的用于污水深度处理的Ti/SnO2-Sb薄膜电 极的制备方法，其特征在于，所述碳原子数为2～5的多元醇为乙二醇。
4.根据权利要求1所述的用于污水深度处理的Ti/SnO2-Sb薄膜电 极的制备方法，其特征在于，所述的陈化时间为60天。
5.根据权利要求1所述的用于污水深度处理的Ti/SnO2-Sb薄膜电 极的制备方法，其特征在于，乙二醇:柠檬酸:SnCl4:SbCl4=135:30: 8.5:1.5(摩尔比)。
6.一种用于污水深度处理的Ti/SnO2-Sb薄膜电极，其特征在于，使 用权利要求1至5中任一项所述的制备方法制备得到。
7.一种污水深度处理方法，其特征在于，使用权利要求6所述的 Ti/SnO2-Sb薄膜电极进行污水深度处理。
8.根据权利要求7所述的污水深度处理方法，其特征在于，所述 污水包括有机工业废水、焦炭废水。
说明书
用于污水深度处理的Ti/SnO2-Sb薄膜电极的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于污水深度处理的Ti/SnO2-Sb薄膜电极的制备 方法，以及采用Ti/SnO2-Sb薄膜电极的制备方法制备得到的Ti/SnO2-Sb 薄膜电极，进而涉及采用上述Ti/SnO2-Sb薄膜电极进行的有机工业废 水、焦炭废水等污水的深度处理方法，属于电化学的水处理领域。
背景技术
随着我国社会经济的快速发展，工业化和城市化程度的不断提 高，我国水资源短缺与水污染问题日益突出，严重影响了人民的生活 质量和身体健康，制约着我国社会、经济和环境可持续协调发展。特 别是焦化废水的浓度高、毒性大、对人类健康和生态安全的危害严重， 收到了环境领域的广泛关注。目前常见的控制手段包括有化学法、吸 附法、生物法等。其中，电化学水处理技术具有二次污染少、反应条 件温和、操作简便、能耗低等优点而倍受关注，是污染控制化学技术 领域中一项重要的高级氧化技术。随着环境与能源问题的凸显，直接 利用电能水处理被认为是价廉、高效、环境友好的技术之一。
自Beer研制了形态稳定钛阳极(DSA)电极以来，这种电极以其良 好的稳定性和催化活性迅速获得了人们的青睐，近年来随着研究工作 的不断深入，DSA电极由于其良好的性能，已经在许多领域获得了广 泛而重要的应用，尤其DSA电极用来处理工业废水，在近十年已成为 研究的热点。为了满足特殊的使用要求，需要保持DSA电极具有一定 活性组元，起到增加稳定性或增加催化活性的作用。目前，Ti/SnO2-Sb 电极作为DSA电极的典型代表，受到了广泛关注。目前，Ti/SnO2-Sb 电极的制备方法主要采用溶胶-凝胶法，然而传统的溶胶-凝胶法制备的 电极表面存在大量“龟裂”裂纹，在电解过程中容易被氧气侵蚀钛基体 生成TiO2绝缘层，从而导致电极寿命过短，同时SnO2-Sb层流失也造 成二次污染。
制备出表面致密的SnO2-Sb薄膜对于提高Ti/SnO2-Sb电极的稳定 性至关重要，而采用化学气相沉积及磁控溅射等方法可以制备表面致 密，结晶度高的SnO2薄膜。然而，这些方法所用设备昂贵，能量消耗 大，难以制备出大尺寸电极。溶胶-凝胶法制备工艺简单，如何改进现 有的溶胶-凝胶法以制备结晶度高，表面致密的SnO2-Sb薄膜对于 Ti/SnO2-Sb电极实际应用具有重要价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于污水深度处理的Ti/SnO2-Sb薄膜 电极的制备方法，该方法包括以下步骤：Ti基体预处理步骤、锡锑的 聚合前驱溶胶制备步骤、陈化步骤、Ti/SnO2-Sb电极制备步骤，其中，
所述锡锑的聚合前驱溶胶制备步骤中，碳原子数为2～8的多元羧 酸与碳原子数为2～5的多元醇缩聚而成的聚合物，并与锡锑离子螯合;
陈化步骤，在常温下，陈化30～90天;
Ti/SnO2-Sb薄膜电极制备步骤，在所述经过预处理的Ti基板上涂 布得到。
在本发明中，所述碳原子数为2～8的多元酸为柠檬酸。
在本发明中，所述碳原子数为2～5的多元醇为乙二醇。
在本发明中，所述陈化的时间为60天。
本发明还提供一种Ti/SnO2-Sb薄膜电极，使用本发明所述的 Ti/SnO2-Sb薄膜电极制备方法制备得到。
本发明进一步提供一种污水深度处理方法，使用本发明所述的 Ti/SnO2-Sb薄膜电极进行处理。
在本发明中，所述污水包括有机工业废水、焦炭废水。
经研究发现，陈化可以促进晶体的发育，并去除溶胶中存在的水 分及未挥发有机溶剂;溶胶经陈化后，粘度明显增大，更有利于在Ti 基板上挂膜，可见Ti基体被一层结晶的SnO2-Sb薄膜均匀致密地覆盖， 薄膜上没有孔洞和裂纹，制备的SnO2-Sb结构和采用化学气相沉积及 磁控溅射等方法制备的薄膜结构类似，具备金红石结构，完全不同于 未陈化溶胶制备的SnO2-Sb层，这说明溶胶经长时间陈化后可以大大 改善薄膜结构。主要是陈化后前驱体中的金属离子分布更均匀，在薄 膜晶化时原子扩散距离更小，降低成键能，促进了SnO2颗粒成长，从 而提高了结晶度。
溶胶经陈化制备的Ti/SnO2-Sb电极表面的SnO2-Sb薄膜涂层结晶 度高且极为致密，所以电极的导电性更优良;由于SnO2-Sb晶体层非 常致密，并且其向外高高凸起的晶体结构(110晶面)能够极大延缓新生 态氧对Ti基体的侵蚀，因而大大延长了电极的寿命;此外，110晶面 的SnO2催化活性更强，SnO2-Sb薄膜涂层超高的析氧过电位能够有效 抑制副反应的发生，从而提高对有机物的选择性和电催化活性。
