一種高穩定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極的制備方法
【技術領域】
[0002]本發明屬于電催化形穩電極制備領域，特別涉及一種高穩定性鈦基二氧化錫形穩電極的制備方法。
【背景技術】
[0004]DSA電極的制備是電催化氧化法降解廢水中有機物的關鍵點之一。電催化氧化技術通過產生羥基等強氧化性的活性基團來將污水中的有機污染物氧化降解，具有無二次污染、成本低、適用性強、效率高等特點。在處理高濃度、難生化降解、有毒廢水方面具有明顯的應用潛力。電化學反應一般是在電極表面附近進行的，因此電極表面性能如何至關重要，選擇適合的電極材料和對其改性，以改善電極的表面催化性能，成為了電極制備的重點所在。近年來，鈦基DSA電極已發展成為以金屬氧化物電極為主的形式，目前常用的金屬氧化物主要有氧化釕、氧化錳、氧化鉛、氧化鉑、氧化銥、錫銻氧化物等。目前市售的產品主要還是以氧化銥、氧化釕等稀有金屬氧化物為主，雖然壽命較長，但是析氧電位較低，且價格昂貴，很難用于大規模處理難氧化有機物廢水。因此利用二氧化錫電極制備DSA電極成為一種極大降低成本的方式。但是二氧化錫存在壽命短，穩定性差的缺點。本發明通過生成誘導層的方式，利用磁控濺射最終得到一種高穩定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極。
【發明內容】
[0006]針對目如一■氧化錫DSA電極穩定性差的缺點，本發明提供了一種尚穩定性欽基一■氧化錫陽極氧化電極的制備方法，利用鈦表面產生針狀二氧化鈦誘導層，之后利用磁控濺射方法制備銻摻雜的二氧化錫電極薄膜。退火后得到所需電極。
【具體實施方式】
[0008]本發明的【具體實施方式】如下:
[0009]用60#砂紙將鈦基片表面打磨至出現金屬光澤，之后將鈦基片表面打網格花紋，將鈦基片置于燒杯中，加入30ml 1wt%氫氧化鈉溶液，加入轉子后放置于磁力攪拌器上，在60°C，200rpm條件下清洗去油20分鐘，取出鈦基片，用去離子水清洗后，再將鈦基片放置于超聲波清洗儀中用去離子水清洗15分鐘；
[0010]將上述打磨過的鈦基片放置于18wt%的鹽酸或者10%草酸溶液中，在半密閉條件下加熱至85°C，刻蝕30分鐘，直到鈦基片表面無明顯織構痕跡，且呈現均勻的麻灰色表面，將鈦基片用去離子水清洗后，再放置于30ml丙酮中超聲清洗15分鐘，用去離子水清洗后，再放置于超聲波清洗儀中用去離子水清洗15分鐘，晾干后保存于無水乙醇中，得到預處理欽基片；
[0011]將預處理后的鈦基片置于管式氣氛退火爐中，控制氬氣:氧氣比例為9:1，控制管式爐升溫溫度為20°C /min，保溫溫度為400°C?600°C，保溫時間為0.5?2h，隨爐冷卻到室溫后，基體表面得到所需微米級針狀二氧化鈦誘導層；
[0012]在鈦基片生成二氧化鈦誘導層之后，利用磁控濺射，沉積一層銻摻雜的二氧化錫薄膜。所述鋪摻雜二氧化錫薄膜的鋪原子比為2%?12%，薄膜厚度為Ium?10um。
對生成的包含針狀誘導層的鈦基銻摻雜二氧化錫薄膜進行退火處理，處理步驟如下:將包含針狀誘導層的鈦基銻摻雜二氧化錫薄膜置于馬弗爐中，在400°C?600°C條件下退火0.5?2h，在空氣中冷卻后，得到所需電極。
[0013]本發明的創新之處在于在預處理好的鈦基片上，在氣氛退火爐中退火處理得到針狀二氧化鈦誘導層，在針狀二氧化鈦誘導層的基礎上，利用磁控濺射的方式沉積2%?12%銻原子百分比的二氧化錫薄膜，由于誘導層的存在，生成的薄膜厚度為Ium?10um，薄膜表面形貌不同于常規方式制備的電極的龜裂表面，呈現出均勻的絮狀無裂紋密實涂層。利用此方法得到一種高穩定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極。
【主權項】
1.一種高穩定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極的制備方法，其特征在于，利用鈦表面產生針狀二氧化鈦誘導層，之后利用沉積的方法制備銻摻雜的二氧化錫電極薄膜，退火后得到所需電極。2.根據權利要求1所述的一種高穩定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極的制備方法，其特征在于鈦基片表面需要進行堿洗酸洗預處理過程，依次包括以下步驟: (1)用60#砂紙將鈦基片表面打磨至出現金屬光澤之后將鈦基片表面打網格花紋，將鈦基片置于燒杯中，加入30ml 10wt%氫氧化鈉溶液，加入轉子后放置于磁力攪拌器上，在60°C，200rpm條件下清洗去油20分鐘，取出鈦基片，用去離子水清洗后，再將鈦基片放置于超聲波清洗儀中用去離子水清洗15分鐘； (2)將步驟⑴中得到的鈦基片放置在18wt%的鹽酸或者10%草酸溶液中，在半密閉條件下加熱至85°C，刻蝕30分鐘，直到鈦基片表面無明顯織構痕跡，且呈現均勻的麻灰色表面，將鈦基片用去離子水清洗后，再放置于30ml丙酮中超聲清洗15分鐘，用去離子水清洗后，再放置于超聲波清洗儀中用去離子水清洗15分鐘，晾干后保存于無水乙醇中，得到預處理鈦基片。3.根據權利要求2所述的一種高穩定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極的制備方法，其特征在于在預處理后的鈦基片生成針狀二氧化鈦誘導層，處理過程包含一下步驟: (1)將預處理后的鈦基片置于管式氣氛退火爐中，控制氬氣:氧氣比例為9:1; (2)控制升溫溫度為20°C/min，保溫溫度為400°C?600°C，保溫時間為0.5?2h ; (3)隨爐冷卻到室溫后，基體表面得到所需微米級針狀二氧化鈦誘導層。4.根據權利要求3所述的一種高穩定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極的制備方法，其特征在于在鈦基片生成二氧化鈦誘導層之后，利用磁控濺射法、CVD、PECVD、熱解噴涂、溶膠凝膠、電鍍，包括并不僅限于以上方法，沉積一層銻摻雜的二氧化錫薄膜，所述銻摻雜二氧化錫薄膜的銻原子比為2%?12%，薄膜厚度為Ium?10um，所述薄膜表面形貌不同于常規方式制備的電極，呈現出均勻的絮狀無裂紋密實涂層。5.根據權利要求4所述的一種高穩定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極的制備方法，其特征在于對磁控濺射生成的包含針狀誘導層的鈦基銻摻雜二氧化錫薄膜進行退火處理，處理步驟如下:將包含針狀誘導層的鈦基銻摻雜二氧化錫薄膜置于馬弗爐中，在400°C?600°C條件下退火0.5?lh，在空氣中冷卻后，得到所需電極。
【專利摘要】本發明公開了一種高穩定性鈦基二氧化錫陽極氧化電極的制備方法。將堿洗過的鈦基片在鹽酸中刻蝕30分鐘，得到預處理后的基片。將此基片在置于氣氛退火爐中，控制升溫溫度，升溫到一定溫度后，在氬氧混合氣中保溫處理一段時間，自然冷卻到室溫后，在基片表面得到微米級針狀TiO2誘導層。利用鍍膜設備，控制鍍膜角度，在含有誘導層的鈦基片沉積含有一定銻原子比的二氧化錫薄膜。控制薄膜厚度微米級。最后將濺射后的電極在馬弗爐中高溫退火，得到所需電極。此電極具有高穩定性，長壽命，高析氧電位的特點。
【IPC分類】C02F1/467
【公開號】CN105198050
【申請號】CN201510571413
【發明人】朱開貴, 閆波
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月9日