本發(fā)明屬于化學(xué)電極及其制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極及其制備方法。
背景技術(shù)：
：化學(xué)修飾電極(CME)是70年代中期發(fā)展起來的一門新興的、也是目前非?；钴S的電化學(xué)和電分析化學(xué)的前沿領(lǐng)域。化學(xué)修飾電極是由導(dǎo)體或半導(dǎo)體作的電極，在表面涂敷單分子的、多分子的、離子的或聚合物的具有選擇性化學(xué)基團(tuán)的一層薄膜(從單分子到幾個(gè)微米)，借Faraday(消耗電荷)反應(yīng)而呈現(xiàn)出該修飾膜的化學(xué)的、電化學(xué)的性質(zhì)。通過共價(jià)鍵、吸附、聚合等手段有目的地進(jìn)將具有功能性(如:化學(xué)的、電化學(xué)的、光學(xué)的等)的物質(zhì)引入電極表面，使電極賦予新的、特定的過程稱為電極的化學(xué)修飾，所得到的電極稱為化學(xué)修飾電極。鈦基錫銻涂層電極以其在處理難生物降有機(jī)廢水方面的良好表現(xiàn)而引起研究者的廣泛關(guān)注，研究表明，在鈦基錫銻涂層電極中摻雜一些特殊的金屬或非金屬元素，不僅可以改變電極的導(dǎo)電性及穩(wěn)定性，而且也會(huì)影響電極的電催化活性，稀土元素由于其特殊的4f電子層結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。稀土元素的催化性能已被研究證實(shí)并廣泛應(yīng)用于各種催化劑的制備中。然而，國(guó)內(nèi)外將稀土應(yīng)用在電化學(xué)水處理中電催化電極的研制方面卻很少。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極，利用稀土元素Ce特殊的原子結(jié)構(gòu)及其化合物具有特殊的光、電、磁性質(zhì)以及其較高的熱穩(wěn)定性提高電極的催化活性和電流效率。為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極，包括鈦基片、在鈦基片表面涂覆涂液后氧化形成的Ti/Sb-SnO2層以及在Ti/Sb-SnO2層表面反復(fù)涂覆Ce活性層形成的Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極。本發(fā)明所述的稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極中，進(jìn)一步的方案，所述涂液是用SnCl4·5H2O和SbCl3與乙二醇、檸檬酸為原料制備而成，其制備方法如下：先將乙二醇與檸檬酸反應(yīng)制得乙二醇檸檬酸酯的醇溶液，然后加入SnCl4·5H2O和SbCl3，攪拌并升溫至85-95℃，恒溫25-35分鐘。本發(fā)明所述的稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極中，進(jìn)一步的方案，乙二醇的物質(zhì)的量：檸檬酸的物質(zhì)的量：SnCl4·5H2O和SbCl3的物質(zhì)的量之和為14：3：1，所述SnCl4·5H2O和SbCl3的Sn與Sb的原子質(zhì)量比為100:10。本發(fā)明的另一目的在與提供一種稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的制備方法，通過該方法獲得一種具有高催化活性和高電流效率的稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極。一種稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的制備方法，該制備方法包括以下步驟：1)Ti電極的制備：將鈦基片用砂紙打磨，以水沖凈后置于NaOH溶液中加熱至沸騰，取出再用草酸溶液加熱至沸騰進(jìn)行蝕刻，即得到Ti電極；2)Ti/Sb-SnO2電極的制備：用SnCl4·5H2O和SbCl3與乙二醇、檸檬酸為原料制備涂液，將制備的涂液涂覆在步驟1)所制備的Ti電極上，置于烘箱中烘烤，然后轉(zhuǎn)入馬弗爐中焙燒，重復(fù)涂覆、烘烤和焙燒10-15次；最后置于馬弗爐中氧化并冷卻后得到Ti/Sb-SnO2電極；3)Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的制備：將按照Sn:Sb:Ce的原子質(zhì)量比100:10:1的比例的活性層反復(fù)涂覆在Ti/Sb-SnO2電極表面，形成Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極。上述制備方法中，進(jìn)一步的方案，步驟1)中NaOH溶液的質(zhì)量濃度為3-8％，在NaOH溶液中沸騰的時(shí)間為0.5-1.2小時(shí)；草酸溶液的質(zhì)量濃度為8-12％，在草酸溶液中加熱沸騰的時(shí)間為1.5-2.5小時(shí)。上述制備方法中，進(jìn)一步的方案，步驟2)中制備涂液的具體步驟為：先將乙二醇與檸檬酸反應(yīng)制得乙二醇檸檬酸酯的醇溶液，然后加入SnCl4·5H2O和SbCl3，攪拌并升溫至85-95℃，恒溫25-35分鐘。上述制備方法中，進(jìn)一步的方案，乙二醇的物質(zhì)的量：檸檬酸的物質(zhì)的量：SnCl4·5H2O和SbCl3的物質(zhì)的量之和為14：3：1，所述SnCl4·5H2O和SbCl3的Sn與Sb的原子質(zhì)量比為100:10。上述制備方法中，進(jìn)一步的方案，步驟2)中烘箱烘烤的溫度為120-140℃，烘烤的時(shí)間為8-12分鐘；馬弗爐的溫度為480-550℃，焙燒的時(shí)間為8-12分鐘；最后在馬弗爐中氧化的時(shí)間為0.8-1.2小時(shí)。上述制備方法中，進(jìn)一步的方案，步驟3)中反復(fù)涂覆Ce活性層的次數(shù)為5-8次。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：1.本發(fā)明所述的稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極，電極的真實(shí)面積大大增加，晶粒結(jié)合緊密無(wú)裂縫，可有效阻止新生態(tài)氧原子的擴(kuò)散，避免高阻型TiO2氧化膜的形成，有利于延長(zhǎng)電極使用壽命；2.本發(fā)明所述的稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極中，Ce在SnO2中固溶改變了SnO2晶粒生成速度與成長(zhǎng)速度之比，使得SnO2粒徑減小，比表面積增大，增加了活性點(diǎn)的數(shù)量，有利于提高電催化活性；3.本發(fā)明所述的稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極中，鈰的加入使電極性能有所提高，相對(duì)于Ti基體電極和Ti/Sb-SnO2電極，Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的電流效率最大，能夠更加高效率地降解有機(jī)物。下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。附圖說明圖1是本發(fā)明Ti電極、Ti/Sb-SnO2電極以及Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極三種電極的SEM圖；其中(a)為Ti基體電極的掃描電鏡圖；(b)為Ti/Sb-SnO2電極的掃描電鏡圖；(c)為Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極的掃描電鏡圖；圖2為本發(fā)明所制備的Ti電極的EDS圖；圖3為本發(fā)明所制備的Ti/Sb-SnO2電極的EDS圖；圖4為本發(fā)明所制備的Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極的EDS圖；圖5為本發(fā)明Ti電極、Ti/Sb-SnO2電極以及Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極的XRD圖；其中a表示Ti電極、b表示Ti/Sb-SnO2電極、c表示Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極；圖6為本發(fā)明Ti電極、Ti/Sb-SnO2電極以及Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極的循環(huán)伏安圖；其中a表示Ti電極、b表示Ti/Sb-SnO2電極、c表示Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極；圖7為本發(fā)明Ti電極、Ti/Sb-SnO2電極以及Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極在不同電解時(shí)間溶液中剩余DBP的濃度圖；其中a表示Ti電極、b表示Ti/Sb-SnO2電極、c表示Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極。具體實(shí)施方式本發(fā)明所述的稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極，其包括鈦基片、在鈦基片表面涂覆涂液后氧化形成的Ti/Sb-SnO2層以及在Ti/Sb-SnO2層表面反復(fù)涂覆Ce活性層形成的Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極。本發(fā)明所述的稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極中，進(jìn)一步的方案，所述涂液是用SnCl4·5H2O和SbCl3與乙二醇、檸檬酸為原料制備而成，其制備方法如下：先將乙二醇與檸檬酸反應(yīng)制得乙二醇檸檬酸酯的醇溶液，然后加入SnCl4·5H2O和SbCl3，攪拌并升溫至85-95℃，恒溫25-35分鐘。本發(fā)明所述的稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極中，進(jìn)一步的方案，乙二醇的物質(zhì)的量：檸檬酸的物質(zhì)的量：SnCl4·5H2O和SbCl3的物質(zhì)的量之和為14：3：1，所述SnCl4·5H2O和SbCl3的Sn與Sb的原子質(zhì)量比為100:10。在本發(fā)明中由于Ce是稀土元素的一種，其原子結(jié)構(gòu)特殊，電子層結(jié)構(gòu)為4f14d16s2，內(nèi)層4f軌道未成對(duì)電子多，性質(zhì)非?；顫姡瑤缀蹩膳c所有元素發(fā)生作用，由于其獨(dú)特的f電子構(gòu)型，其化合物具有特殊的光、電和磁性質(zhì)，例如：CeO2氧化能力強(qiáng)，性質(zhì)比較穩(wěn)定，不溶于水和堿溶液，難溶于鹽酸及過氧化氫，熱穩(wěn)定性較高(800℃時(shí)可保持不變)。因此得到的稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極催化活性和電流效率。本發(fā)明的另一目的在與提供一種稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的制備方法，通過該方法獲得一種具有高催化活性和高電流效率的稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極。一種稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的制備方法，該制備方法包括以下步驟：1)Ti電極的制備：將鈦基片用砂紙打磨，以水沖凈后置于NaOH溶液中加熱至沸騰，取出再用草酸溶液加熱至沸騰進(jìn)行蝕刻，即得到Ti電極；2)Ti/Sb-SnO2電極的制備：用SnCl4·5H2O和SbCl3與乙二醇、檸檬酸為原料制備涂液，將制備的涂液涂覆在步驟1)所制備的Ti電極上，置于烘箱中烘烤，然后轉(zhuǎn)入馬弗爐中焙燒，重復(fù)涂覆、烘烤和焙燒10-15次；最后置于馬弗爐中氧化并冷卻后得到Ti/Sb-SnO2電極；3)Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的制備：按照Sn:Sb:Ce的原子質(zhì)量比100:10:1的比例的活性層反復(fù)涂覆在Ti/Sb-SnO2電極表面，形成Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極。上述制備方法中，進(jìn)一步的方案，步驟1)中NaOH溶液的質(zhì)量濃度為3-8％，優(yōu)選的NaOH溶液的質(zhì)量濃度為5％；在NaOH溶液中沸騰的時(shí)間為0.5-1.2小時(shí)，優(yōu)選1小時(shí)；草酸溶液的質(zhì)量濃度為8-12％，優(yōu)選的草酸濃度為10％，在草酸溶液中加熱沸騰的時(shí)間為1.5-2.5小時(shí)，優(yōu)選2小時(shí)。上述制備方法中，進(jìn)一步的方案，步驟2)中制備涂液的具體步驟為：先將乙二醇與檸檬酸反應(yīng)制得乙二醇檸檬酸酯的醇溶液，然后加入SnCl4·5H2O和SbCl3，攪拌并升溫至85-95℃，恒溫25-35分鐘。上述制備方法中，進(jìn)一步的方案，乙二醇的物質(zhì)的量：檸檬酸的物質(zhì)的量：SnCl4·5H2O和SbCl3的物質(zhì)的量之和為14：3：1，所述SnCl4·5H2O和SbCl3的Sn與Sb的原子質(zhì)量比為100:10。上述制備方法中，進(jìn)一步的方案，步驟2)中烘箱烘烤的溫度為120-140℃，烘烤的時(shí)間為8-12分鐘；馬弗爐的溫度為480-550℃，焙燒的時(shí)間為8-12分鐘；最后在馬弗爐中氧化的時(shí)間為0.8-1.2小時(shí)。上述制備方法中，進(jìn)一步的方案，步驟3)中反復(fù)涂覆Ce活性層的次數(shù)為5-8次。以下是本發(fā)明部分具體的實(shí)施例，下述實(shí)施例中所采用的原料、試劑以及設(shè)備，除特殊限定外均可以通過商業(yè)渠道獲得。實(shí)施例1一種稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極，通過以下方法制備而成：1)Ti電極的制備：將鈦基片用砂紙打磨，以水沖凈置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的NaOH溶液中加熱至沸騰1.2h，取出再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的草酸溶液加熱至沸騰2.5h進(jìn)行蝕刻，即得到Ti電極；2)Ti/Sb-SnO2電極的制備：在60℃下，先將乙二醇與檸檬酸反應(yīng)制得乙二醇檸檬酸酯的醇溶液，然后加入原子質(zhì)量比為100：10的SnCl4·5H2O和SbCl3，乙二醇、檸檬酸、鹽(SnCl4·5H2O和SbCl3)的物質(zhì)的量的比為14：3：1，攪拌并升溫至85℃，恒溫350min，即制得涂液；將涂液均勻涂覆在鈦電極上，先在125℃烘箱中保持12min，然后轉(zhuǎn)入480℃的馬弗爐中焙燒12min，再進(jìn)行涂覆，反復(fù)10次，最后置于馬弗爐中氧化0.8h并隨爐冷卻，即制備得到Ti/Sb-SnO2電極；3)Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的制備：將Sn:Sb:Ce的原子質(zhì)量比100:10:1的活性層經(jīng)過5次反復(fù)涂覆在Ti/Sb-SnO2電極表面形成Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極。實(shí)施例2一種稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極，通過以下方法制備而成：1)Ti電極的制備：將鈦基片用砂紙打磨，以水沖凈置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的NaOH溶液中加熱至沸騰1h，取出再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的草酸溶液加熱至沸騰2h進(jìn)行蝕刻，即得到Ti電極；2)Ti/Sb-SnO2電極的制備：在60℃下，先將乙二醇與檸檬酸反應(yīng)制得乙二醇檸檬酸酯的醇溶液，然后加入原子質(zhì)量比為100：10的SnCl4·5H2O和SbCl3，乙二醇、檸檬酸、鹽(SnCl4·5H2O和SbCl3)的物質(zhì)的量的比為14：3：1，攪拌并升溫至90℃，恒溫30min，即制得涂液。將其均勻涂覆在鈦電極上，先在130℃烘箱中保持10min，然后轉(zhuǎn)入500℃的馬弗爐中焙燒10min，再進(jìn)行涂覆，反復(fù)12次，最后置于馬弗爐中氧化1.0h并隨爐冷卻，即制備得到Ti/Sb-SnO2電極；3)Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的制備：將Sn:Sb:Ce的原子質(zhì)量比100:10:1的Ce活性層經(jīng)過6次反復(fù)涂覆在Ti/Sb-SnO2電極表面形成Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極。實(shí)施例3一種稀土Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極，通過以下方法制備而成：1)Ti電極的制備：將鈦基片用砂紙打磨，以水沖凈置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的NaOH溶液中加熱至沸騰0.8h，取出再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％的草酸溶液加熱至沸騰1.5h進(jìn)行蝕刻，即得到Ti電極；2)Ti/Sb-SnO2電極的制備：在60℃下，先將乙二醇與檸檬酸反應(yīng)制得乙二醇檸檬酸酯的醇溶液，然后加入原子質(zhì)量比為100：10的SnCl4·5H2O和SbCl3，乙二醇、檸檬酸、鹽(SnCl4·5H2O和SbCl3)的物質(zhì)的量的比為14：3：1，攪拌并升溫至90℃，恒溫30min，即制得涂液。將其均勻涂覆在鈦電極上，先在135℃烘箱中保持8min，然后轉(zhuǎn)入550℃的馬弗爐中焙燒8min，再進(jìn)行涂覆，反復(fù)15次，最后置于馬弗爐中氧化1.2h并隨爐冷卻，即制備得到Ti/Sb-SnO2電極；3)Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的制備：將Sn:Sb:Ce的原子質(zhì)量比100:10:1的Ce活性層經(jīng)過8次反復(fù)涂覆在Ti/Sb-SnO2電極表面形成Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極。電極性能表征1.掃描電子顯微鏡SEM和EDS用美國(guó)AmarryXYKY-1000BEDS型掃描電子顯微鏡(SEM)分別觀察實(shí)施例2中的Ti電極、Ti/Sb-SnO2電極以及Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極的表面形貌，確定電極表層元素組成和各元素的原子比。掃描電子顯微鏡SEM結(jié)果參見圖1；掃描電子顯微鏡EDS結(jié)果參見圖2-4和表1。從圖1(a)可以看出，經(jīng)預(yù)處理后的電極表面產(chǎn)生了很多蜂窩狀的空隙，且分布較均勻。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種結(jié)構(gòu)有助于增強(qiáng)鈦基體與表面涂層的結(jié)合力，使電極的導(dǎo)電性和耐腐蝕性明顯增強(qiáng)。圖1(b)可以看出所制備的電極表面生成了一層氧化物晶粒,這是由于涂層中的錫組分能與鈦基體形成Ti/Sn金屬間化合物，加強(qiáng)了基體與活性涂層的附著力，同時(shí)也使鈦基體不易被氧化,從而可以延長(zhǎng)電極的工作壽命，但是這些氧化物晶粒尺寸大分布不均勻，長(zhǎng)時(shí)間受新生態(tài)氧原子的擴(kuò)散作用會(huì)使涂層脫落。圖1(c)中顯示，加入鈰后電極表面顆粒狀晶粒變得非常小，使電極的真實(shí)面積大大增加，晶粒結(jié)合緊密無(wú)裂縫，可有效阻止新生態(tài)氧原子的擴(kuò)散，避免高阻型TiO2氧化膜的形成，有利于延長(zhǎng)電極使用壽命。這說明適量的鈰有利于晶粒細(xì)化使得電極在溶液中可以較好地避免電解質(zhì)通過裂縫和小孔滲透到電極基體形成TiO2，對(duì)鈦基錫銻電極的制備十分有利。表1：三種電極的EDS結(jié)果元素Ti電極Ti/Sb-SnO2電極Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極Sn027.94％33.90％O8.72％60.03％59.14％Ti90.56％12.03％6.14％Cl0.72％00.82％圖2是Ti基體電極的EDS圖，圖中可以看出除了Ti以外還含有少量O，可能是由于純鈦很容易被氧化在與空氣接觸時(shí)產(chǎn)生了少量的TiO2所致。極少量的Cl是考慮在實(shí)驗(yàn)過程中帶入的雜質(zhì)或涂液中的Cl沒有完全揮發(fā)所致。圖3顯示Ti/Sb-SnO2電極的主要成分是Sn和O，Ti也被檢測(cè)到說明電極涂層厚度與EDX測(cè)試的深度相近或基底鈦部分沒有完全覆蓋；對(duì)電極表面進(jìn)行點(diǎn)分析沒有檢測(cè)到元素Sb，結(jié)果表明在低摻雜的情況下(Sn：Sb＝10：1)，Sb以取代(置換)或填隙(間隙)的方式進(jìn)入SnO2晶格，在禁帶中引入雜質(zhì)能級(jí)，有利于增強(qiáng)SnO2半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性。圖4顯示的Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的EDS中主要成分同樣是Sn和O，沒有檢測(cè)到元素Ce，考慮Ce以填隙(間隙)的方式進(jìn)入SnO2晶格。同時(shí)表1中顯示Ti/Sb-SnO2電極和Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的主要成分一樣并且含量相近，說明加入Ce只起晶粒細(xì)化的作用，這與SEM結(jié)果一致。2.X射線衍射儀XRD表征對(duì)實(shí)施例2所制備的Ti電極、Ti/Sb-SnO2電極以及Ce摻雜的Ti/Sb-SnO2電極用日本理學(xué)公司D/max-rA轉(zhuǎn)靶X射線衍射儀(XRD)確定電極涂層的晶體結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)條件如下:Cu陽(yáng)極，石墨單色器，電壓:45kV，電流:50mA，狹縫:DS＝10，SS＝1°，RS＝0.15mm，掃描范圍為150-850，掃描速度為0.07s。結(jié)果參見圖5。圖5的結(jié)果顯示：Ti基體電極XRD圖中70.049°的衍射峰表明其主要成分是Ti，這與EDS的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。而Ti/Sb-SnO2電極XRD中2θ為26.56°、33.7°和51.96°處的3個(gè)衍射峰分別對(duì)應(yīng)于Sn的(110)、(101)和(211)晶面，與四方相SnO2的JCP-DS標(biāo)準(zhǔn)卡片(卡片號(hào):21-1250)數(shù)據(jù)相符，說明形成了SnO2晶體，屬四方相金紅石型。沒有檢測(cè)到元素Sb的氧化物組分，這可能是Sb以取代(置換)或填隙(間隙)的方式進(jìn)入SnO2晶格的緣故，這與前面能譜分析結(jié)果一致。但是檢測(cè)到元素Ti，可能是電極涂層厚度與測(cè)試的深度相近或基底鈦部分沒有完全覆蓋。Ce摻雜Ti/Sb-SnO2的XRD圖與Ti/Sb-SnO2電極XRD圖基本一致，主要成分是四方相金紅石型SnO2，只是SnO2晶相所對(duì)應(yīng)衍射峰強(qiáng)度變強(qiáng)且峰形寬化，考慮是Ce在SnO2中固溶改變了SnO2晶粒生成速度與成長(zhǎng)速度之比，使得SnO2粒徑減小，比表面積增大，這意味著活性點(diǎn)的數(shù)量增加，有利于提高電催化活性。3.循環(huán)伏安表征用CHI660型電化學(xué)工作站進(jìn)行循環(huán)伏安測(cè)量，飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，Ti基體為對(duì)電極，工作電極分別采用實(shí)施例2所制備的Ti電極、Ti/Sb-SnO2電極和Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極，有效面積均為2.5cm×2.5cm，電極間距為1.5cm，電解液為5mg/lDBP+0.1MNaCl，掃描范圍0～2V，掃描速率10mV/s。結(jié)果參見圖6。圖6的結(jié)果可以看出三種電極的析氧電位有明顯差別，其析氧電位最小的為Ti基體電極1.5v，Ce摻雜Ti/Sb-SnO2和Ti/Sb-SnO2基本相同都在1.8v左右，在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)的同時(shí),存在著水電解析出氧氣和氫氣的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，若有機(jī)物的氧化電位小于電極的析氧電位,在陽(yáng)極達(dá)到析氧電位前，有機(jī)物在陽(yáng)極上得以催化氧化，所以在氧化相同含量DBP時(shí)Ti基體電極由于其析氧電位小很難氧化該有機(jī)物。圖中顯示Ti基體曲線比較平緩，這說明在平衡電位下,電極溶液界面只有極少量的電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，而且電子轉(zhuǎn)移全部改變電極表面的界面雙電層,是一個(gè)對(duì)界面雙電層充放電的過程,不存在法拉第電子轉(zhuǎn)移過程，同樣說明Ti基體電極很難氧化該有機(jī)物DBP。相反Ti/Sb-SnO2和Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極曲線有坡度且分別在1v和1.2v(vsAg/Ag-Cl)處開始氧化DBP，且Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極氧化的峰電流值明顯升高，說明鈰的加入使電極性能有所提高(與前面表征的結(jié)果一致)，氧化相同DBP時(shí)Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的電流效率最大，能夠更加高效率地降解有機(jī)物。4.降解DBP試驗(yàn)分別以實(shí)施例2中所制備的Ce摻雜Ti/Sb-SnO2、Ti/Sb-SnO2和Ti電極為陽(yáng)極，以Ti電極為陰極，利用自制的電解裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)；電解液5mg/lDBP+0.1MNaCl,電解液體積400ml，電流密度1.6mA/cm2，電極間距1.5cm，pH值為6.89，電極面積2.5cm×2.5cm，并采用中速攪拌。結(jié)果參見圖7。圖7的結(jié)果顯示：Ti電極在電解前20min去除效果比較明顯DBP由5ppm直接降到4.3ppm，60min以后曲線變得平緩電極降解DBP能力下降直到120min以后DBP濃度不再下降，去除率很低只有32％。而Ti/Sb-SnO2電極在20min時(shí)DBP就從5ppm降解到4ppm效果明顯優(yōu)于Ti電極，180min以后DBP濃度不再變化，去除率比Ti電極高8％，說明錫銻氧化物的加入確實(shí)提高了鈦電極的電催化活性。但是Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極在20min時(shí)DBP就降解到了3.5ppm，催化性能進(jìn)一步增強(qiáng)，90min以后曲線趨于平緩180min以后DBP濃度保持不變，去除率達(dá)到60％。明顯看出Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的電流效率大大高于以上兩個(gè)電極，這與以上表征的結(jié)果相吻合。但是DBP去除率偏低考慮是施加電流強(qiáng)度較低所致。通過上述的表征結(jié)果得出結(jié)論如下：1)掃描電子顯微鏡SEM和EDS結(jié)果表明，錫銻氧化物涂層的加入使得鈦基體表面積有所增加催化活性增強(qiáng)，但晶粒較大分布不均勻涂層不牢固，摻雜鈰后晶粒細(xì)小結(jié)合緊密無(wú)裂縫，增加催化活性中心的同時(shí)延長(zhǎng)了電極的工作壽命，對(duì)錫銻氧化物涂層電極有利。2)X射線衍射XRD顯示，Ti/Sb-SnO2電極和Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極的主要成分都是催化活性高的四方相金紅石型SnO2，但Ce的加入使SnO2衍射峰強(qiáng)度變強(qiáng)峰形寬化，使得SnO2粒徑減小，比表面積增大，與掃描電子顯微鏡結(jié)果一致。3)循環(huán)伏安結(jié)果顯示，錫銻氧化物涂層的加入使得鈦基體電極析氧電位變大，氧化性能有所提高，但Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極氧化的峰電流值明顯升高，氧化電位變小，電流效率增大。4)降解DBP實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，錫銻氧化物的加入使鈦電極的電催化活性增強(qiáng)DBP的去除率有所增加，但Ce摻雜Ti/Sb-SnO2電極電催化活性明顯增強(qiáng)，DBP去除率達(dá)到60％，這與以上表征的結(jié)果相吻合。上述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，不能以此來限定本發(fā)明保護(hù)的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所做的任何非實(shí)質(zhì)性的變化及替換均屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3