一種鈦基納米電極的制備方法及其在丁二酸合成中的應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及電化學領域，具體涉及電極的制備方法，尤其是一種鈦基納米電極的制備方法及其在丁二酸合成中的應用。
【背景技術】
[0002]對于電化學還原反應，選擇具有優良綜合性能的陰極材料是最為關鍵的。電解法還原制備丁二酸中陰極材料的選擇始終是困擾人們的一個難題，各種金屬及其合金都被用于陰極材料，其中鉛電極及鉛合金應用的最多，但是鉛陰極腐蝕嚴重，腐蝕產物二氧化鉛進入產品不易除去。近年來，以鈦/二氧化鈦作為陰極在電解法制備丁二酸中研宄較多，鈦/二氧化鈦電極在催化活性和選擇性上比傳統的鉛或鉛合金電極有所提高。鈦/二氧化鈦電極大多數采用溶膠-凝膠法制備，但是單一的組分的氧化物電極反應活性有待提高。
【發明內容】
[0003]本發明為了解決現有電極在電解生產丁二酸過程中腐蝕嚴重，不具有催化效果的缺點，提供一種鈦基納米電極的制備方法及其在丁二酸合成中的應用。
[0004]本發明的技術方案為一種鈦基納米電極的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0005](I) Ti (OEt)4前驅體的合成:用預處理過的鈦片作陽極，鉑片作陰極，0.005mol/L四乙基溴化銨乙醇溶液作電解液，恒壓30V，電流40mA，溫度60?70°C，勻速攪拌，電解Ih后，出現白色渾濁，向電解液中逐漸滴加乙酰丙酮，電解液逐漸變為黃色透明溶液，1h后停止電解，Ti (OEt)4濃度為 0.03mol/L ；
[0006](2)Ti0#P ZrO 2溶膠的制備:攪拌的同時，向步驟⑴得到的Ti (OEt) 4溶液中加入ZrCl4,然后分兩次加入蒸餾水，攪拌速度5000r/min，攪拌時間30min，停止攪拌后靜置2天，得到含有ZrOJA T1 2溶膠；
[0007](3) Ti基納米T12-ZrO2膜電極的制備:將Ti條經過金剛砂紙打磨后，放入HF和乙二醇體積比為1:4的混合溶液中腐蝕I?2min，分別用二次水、丙酮、無水乙醇各超聲洗滌5min，采取提拉法將ZrOJP T1 2溶膠涂覆在處理過的Ti基體上，自然干燥后，置于馬弗爐中，450°C下煅燒30min，冷卻后取出，重復上述操作過程4?5次，經過焊接、封裝得到鈦基納米T12摻雜ZrO 2膜電極，即鈦基納米電極。
[0008]鈦基納米電極在丁二酸合成中的應用，其特征在于:采用上述制得的鈦基納米電極作為陰極，鈦基氧化釕電極(DSA)作為陽極，0.6mol/L馬來酸和1.0mol/L硫酸作為電解液，電解溫度為60?70°C，電流密度為20?30mA/cm2，電解得到的丁二酸產率大于92%，電流效率大于90%。
[0009]本發明的有益效果在于:通過溶膠-凝膠法制得了鈦基納米T12摻雜ZrO 2膜電極，制備工藝簡便穩定，以此工藝制得的鈦基納米電極作為陰極，電解馬來酸制備丁二酸，丁二酸產率大于92%，電流效率大于90%，大大提高了產率，并且電極耐腐蝕，延長了電極的使用壽命。
【具體實施方式】
[0010]以下通過實施例對本發明進行具體說明。
[0011]實施例1:
[0012]一種鈦基納米電極的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0013](I) Ti (OEt)4前驅體的合成:用預處理過的鈦片作陽極，鉑片作陰極，0.005mol/L四乙基溴化銨乙醇溶液作電解液，恒壓30V，電流40mA，溫度60?70°C，勻速攪拌，電解Ih后，出現白色渾濁，向電解液中逐漸滴加乙酰丙酮，電解液逐漸變為黃色透明溶液，1h后停止電解，Ti (OEt)4濃度為 0.03mol/L ；
[0014](2)Ti0#P ZrO 2溶膠的制備:攪拌的同時，向步驟⑴得到的Ti (OEt) 4溶液中加入ZrCl4,然后分兩次加入蒸餾水，攪拌速度5000r/min，攪拌時間30min，停止攪拌后靜置2天，得到含有ZrOJA T1 2溶膠；
[0015](3) Ti基納米T12-ZrO2膜電極的制備:將Ti條經過金剛砂紙打磨后，放入HF和乙二醇體積比為1:4的混合溶液中腐蝕I?2min，分別用二次水、丙酮、無水乙醇各超聲洗滌5min，采取提拉法將ZrOJP T1 2溶膠涂覆在處理過的Ti基體上，自然干燥后，置于馬弗爐中，450°C下煅燒30min，冷卻后取出，重復上述操作過程4?5次，經過焊接、封裝得到鈦基納米T12摻雜ZrO 2膜電極，即鈦基納米電極。
[0016]實施例2
[0017]鈦基納米電極在丁二酸合成中的應用，采用上述制得的鈦基納米電極作為陰極，鈦基氧化I了電極(DSA)作為陽極，0.6mol/L馬來酸和1.0mol/L硫酸作為電解液，電解溫度為60°C，電流密度為lOmA/cm2，電解得到的丁二酸產率93%，電流效率大于90%。
[0018]實施例3
[0019]鈦基納米電極在丁二酸合成中的應用，采用上述制得的鈦基納米電極作為陰極，鈦基氧化I了電極(DSA)作為陽極，0.6mol/L馬來酸和1.0mol/L硫酸作為電解液，電解溫度為60°C，電流密度為20mA/cm2，電解得到的丁二酸產率96%，電流效率大于95%。
[0020]實施例4
[0021]鈦基納米電極在丁二酸合成中的應用，采用上述制得的鈦基納米電極作為陰極，鈦基氧化I了電極(DSA)作為陽極，0.6mol/L馬來酸和1.0mol/L硫酸作為電解液，電解溫度為70°C，電流密度為20mA/cm2，電解得到的丁二酸產率96.3%，電流效率大于95%。
[0022]實施例5
[0023]鈦基納米電極在丁二酸合成中的應用，采用上述制得的鈦基納米電極作為陰極，鈦基氧化I了電極(DSA)作為陽極，0.6mol/L馬來酸和1.0mol/L硫酸作為電解液，電解溫度為80°C，電流密度為20mA/cm2，電解得到的丁二酸產率97%，電流效率大于95%。
[0024]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改和等同替換，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種鈦基納米電極的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)Ti(OEt)4前驅體的合成:用預處理過的鈦片作陽極，鉑片作陰極，0.005mol/L四乙基溴化銨乙醇溶液作電解液，恒壓30V，電流40mA，溫度60?70°C，勻速攪拌，電解Ih后，出現白色渾濁，向電解液中逐漸滴加乙酰丙酮，電解液逐漸變為黃色透明溶液，1h后停止電解，Ti (OEt)4濃度為 0.03mol/L ； (2)Ti0jPZrO2溶膠的制備:攪拌的同時，向步驟(I)得到的Ti(OEt) 4溶液中加入ZrCl4，然后分兩次加入蒸餾水，攪拌速度5000r/min，攪拌時間30min，停止攪拌后靜置2天，得到含有ZrOJA T1 2溶膠； ⑶Ti基納米T12-ZrO2膜電極的制備:將Ti條經過金剛砂紙打磨后，放入HF和乙二醇體積比為1:4的混合溶液中腐蝕I?2min，分別用二次水、丙酮、無水乙醇各超聲洗滌5min，采取提拉法將ZrOjP T1 2溶膠涂覆在處理過的Ti基體上，自然干燥后，置于馬弗爐中，450°C下煅燒30min，冷卻后取出，重復上述操作過程4?5次，經過焊接、封裝得到鈦基納米T12摻雜ZrO 2膜電極，即鈦基納米電極。
2.根據權利要求1所述制備方法制得的鈦基納米電極在丁二酸合成中的應用，其特征在于:采用上述制得的鈦基納米電極作為陰極，鈦基氧化釕電極(DSA)作為陽極，0.6mol/L馬來酸和1.0moI/L硫酸作為電解液，電解溫度為60?70°C，電流密度為20?30mA/cm2，電解得到的丁二酸產率大于92%，電流效率大于90%。
【專利摘要】一種鈦基納米電極的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：(1)Ti(OEt)4前驅體的合成；(2)TiO2和ZrO2溶膠的制備；(3)Ti基納米TiO2-ZrO2膜電極的制備，采取提拉法將ZrO2和TiO2溶膠涂覆在處理過的Ti基體上。鈦基納米電極丁二酸合成中的應用，其特征在于：采用上述制得的鈦基納米電極作為陰極，鈦基氧化釕電極(DSA)作為陽極，0.6mol/L馬來酸和1.0mol/L硫酸作為電解液，電解溫度為60～70℃，電流密度為20～30mA/cm2，電解得到的丁二酸產率大于92％，電流效率大于90％。
【IPC分類】C25B11-10, C25B3-04
【公開號】CN104562079
【申請號】CN201410847880
【發明人】馬小從
【申請人】天津渤化中河化工有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月31日