本發(fā)明涉及一種析氯電極，具體涉及一種用于析氯電極的活性涂液及其制備方法。

背景技術(shù)：

水是生命之源，隨著地球上水資源的不斷被污染和水資源的不斷缺乏，消毒水處理顯得越來越重要，目前，從水體消毒的種類來說，有氯氣、次氯酸鈉、氯胺、紫外線燈消毒模式；以上幾種消毒模式中，由于近年來地下水質(zhì)中各種有機(jī)物含量的增加，運(yùn)用氯氣消毒會(huì)產(chǎn)生三鹵甲烷等致突變與癌變的有機(jī)化合物；氯胺消毒則需要較長的接觸時(shí)間，操作比較復(fù)雜，并且氯胺殺菌效果差；而紫外線滅菌作用只在其輻照期間內(nèi)有效，被處理的水一旦離開消毒器便不具有殘余的消毒能力，若有細(xì)菌未被滅活，則很容易粘附在下游管道，造成二次污染；次氯酸鈉是一種強(qiáng)氧化劑，能殺死水中的病菌，而且次氯酸鈉不穩(wěn)定，容易分解為氯氣，氯氣擴(kuò)散到大氣中，對水體及環(huán)境污染較小，因此與其他消毒技術(shù)相比，優(yōu)勢明顯，但目前市場上的次氯酸鈉發(fā)生器存在電耗和鹽耗太高，導(dǎo)致運(yùn)行成本太高，從而嚴(yán)重制約其大規(guī)模應(yīng)用，究其根本原因，在于次氯酸鈉發(fā)生器電極析氯效率太低。

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析氯速度快、電解效率高、運(yùn)行成本低、節(jié)能環(huán)保的用于次氯酸鈉發(fā)生器的析氯電極的活性涂液。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于析氯電極的活性涂液的制備方法，該制備方法步驟簡單、容易操作，便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

一種用于析氯電極的活性涂液，包括溶劑、溶質(zhì)和穩(wěn)定劑，所述溶劑由正丁醇、異丙醇組成，所述溶質(zhì)由三氯化釕、氯銥酸、鈦酸四丁酯和析氯加速劑組成；所述活性涂液中的金屬離子濃度為0.3-0.4mol/l，溶劑與穩(wěn)定劑體積比為10:1。

優(yōu)選地，所述溶劑中正丁醇、異丙醇的質(zhì)量比為2:1。

優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑為濃鹽酸。

優(yōu)選地，所述析氯加速劑由含釹化合物、含銪化合物、含鐿化合物、含釓化合物、含鏑化合物中的兩種或兩種以上組成。

優(yōu)選地，所述活性涂液中，按金屬離子摩爾百分比計(jì)，釕離子(ru⁴⁺)所占溶液中的金屬離子比例為16-23mol％，銥離子(ir⁴⁺)所占溶液中金屬離子比例為9-15mol％，鈦離子(ti⁴⁺)所占溶液中金屬離子比例為61-74mol％，析氯加速劑所占溶液中金屬離子比例為1-3mol％。

優(yōu)選地，所述活性涂液中，按金屬離子摩爾百分比計(jì)，ru⁴⁺所占溶液中的金屬離子比例為23mol％，ir⁴⁺所占溶液中金屬離子比例為12mol％，ti⁴⁺所占溶液中金屬離子比例為62mol％，析氯加速劑所占溶液中金屬離子比例為2mol％。

優(yōu)選地，所述析氯加速劑由含銪化合物、含鐿化合物、含鏑化合物組成，析氯加速劑中，銪離子(eu³⁺)、鐿離子(yb³⁺)、鏑離子(dy³⁺)的摩爾比為8:13:9。

本發(fā)明還提供一種用于析氯電極的活性涂液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)準(zhǔn)備溶劑、溶質(zhì)和穩(wěn)定劑所需原料，按配比分別配制溶劑、溶質(zhì)備用；

2)將溶質(zhì)依次加入溶劑中，充分溶解后，再將穩(wěn)定劑倒入，混合均勻，即可。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明的提供一種析氯速度快、電解效率高、運(yùn)行成本低、節(jié)能環(huán)保的用于次氯酸鈉發(fā)生器的析氯電極的活性涂液；

2、本發(fā)明的活性涂液中氧化釕作為電催化劑，氧化依作為穩(wěn)定劑，氧化鈦?zhàn)鳛檎澈蟿┑囊约拔雎燃铀賱?，該析氯加速劑主要由稀土元素nd、eu、yb、gd、dy中的兩種或兩種以上的氧化物組成，將該加速劑引入到次氯酸鈉發(fā)生器電極中，由于在燒結(jié)過程中稀土元素nd、eu、yb、gd、dy可以以置換或者添隙的方式進(jìn)入ruo2晶格內(nèi)，nd³⁺、eu³⁺、yb³⁺、gd³⁺、dy³⁺等比ru⁴⁺的價(jià)態(tài)低，從電荷平衡角度考慮，低于四價(jià)的稀土摻雜將導(dǎo)致ruo2晶體中氧空位缺陷增多，電催化活性，此外，稀土離子半徑較大，摻雜后使得ruo2晶體膨脹，晶體內(nèi)電子空位增加，極大的增加了活性點(diǎn)數(shù)量，使得電極析氯效率顯著增加，同時(shí)，稀土元素nd、eu、yb、gd、dy都具有獨(dú)特的4f電子結(jié)構(gòu)，而且離子半徑和電子能級十分接近，復(fù)合摻雜以上稀土元素能夠起到良好的協(xié)同催化作用，因此，能夠顯著促進(jìn)次氯酸鈉發(fā)生器的析氯反應(yīng)、提高析氯效率，從而降低了次氯酸鈉發(fā)生器的運(yùn)行成本；

3、本發(fā)明的用于析氯電極的活性涂液的制備方法，該制備方法步驟簡單、容易操作，便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1的活性涂液引入到次氯酸鈉發(fā)生器電極的掃描電子顯微結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合具體實(shí)施方式，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

一種用于析氯電極的活性涂液，包括溶劑、溶質(zhì)和穩(wěn)定劑；溶劑由正丁醇、異丙醇組成，正丁醇、異丙醇的質(zhì)量比為2:1；穩(wěn)定劑為濃鹽酸；溶質(zhì)由三氯化釕、氯銥酸、鈦酸四丁酯和析氯加速劑組成，析氯加速劑由含釹化合物、含銪化合物、含鐿化合物、含釓化合物、含鏑化合物中的兩種或兩種以上組成；活性涂液中的金屬離子濃度為0.3-0.4mol/l，溶劑與穩(wěn)定劑體積比為10:1。

含釹化合物為氯化釹、硝酸釹、硫酸釹、碳酸釹中的一種或兩種以上。

含銪化合物為氯化銪、硝酸銪、硫酸銪、碳酸銪中的一種或兩種以上。

含鐿化合物為氯化鐿、硝酸鐿、硫酸鐿、碳酸鐿中的一種或兩種以上。

含釓化合物為氯化釓、硝酸釓、硫酸釓、碳酸釓中的一種或兩種以上。

含鏑化合物為氯化鏑、硝酸鏑、硫酸鏑、碳酸鏑中的一種或兩種以上。

活性涂液中，按金屬離子摩爾百分比計(jì)，ru⁴⁺所占溶液中的金屬離子比例為16-23mol％，ir⁴⁺所占溶液中金屬離子比例為9-15mol％，ti⁴⁺所占溶液中金屬離子比例為61-74mol％，析氯加速劑所占溶液中金屬離子比例為1-3mol％。

一種用于析氯電極的活性涂液的制備方法，包括以下步驟：

1)準(zhǔn)備溶劑、溶質(zhì)和穩(wěn)定劑所需原料，按配比分別配制溶劑、溶質(zhì)備用；

2)將溶質(zhì)依次加入溶劑中，充分溶解后，再將穩(wěn)定劑倒入，混合均勻，即可。

實(shí)施例1

一種用于析氯電極的活性涂液，包括溶劑、溶質(zhì)和穩(wěn)定劑；溶劑由正丁醇、異丙醇組成，正丁醇、異丙醇的質(zhì)量比為2:1；穩(wěn)定劑為濃鹽酸；溶質(zhì)由三氯化釕、氯銥酸、鈦酸四丁酯和析氯加速劑組成，析氯加速劑由氯化釹、硝酸銪組成；活性涂液中的金屬離子濃度為0.3mol/l，溶劑與穩(wěn)定劑體積比為10:1。

活性涂液中，按金屬離子摩爾百分比計(jì)，ru⁴⁺所占溶液中的金屬離子比例為17mol％，ir⁴⁺所占溶液中金屬離子比例為9mol％，ti⁴⁺所占溶液中金屬離子比例為72mol％，析氯加速劑所占溶液中金屬離子比例為2mol％；析氯加速劑中nd³⁺、eu³⁺的摩爾比為3:2，各離子摩爾百分含量，nd³⁺為0.8％，eu³⁺為1.2％。

實(shí)施例2

一種用于析氯電極的活性涂液，包括溶劑、溶質(zhì)和穩(wěn)定劑；溶劑由正丁醇、異丙醇組成，正丁醇、異丙醇的質(zhì)量比為2:1；穩(wěn)定劑為濃鹽酸；溶質(zhì)由三氯化釕、氯銥酸、鈦酸四丁酯和析氯加速劑組成，析氯加速劑由氯化銪、硫酸鐿組成；活性涂液中的金屬離子濃度為0.35mol/l，溶劑與穩(wěn)定劑體積比為10:1。

活性涂液中，按金屬離子摩爾百分比計(jì)，ru⁴⁺所占溶液中的金屬離子比例為19mol％，ir⁴⁺所占溶液中金屬離子比例為11mol％，ti⁴⁺所占溶液中金屬離子比例為68mol％，析氯加速劑所占溶液中金屬離子比例為2mol％；析氯加速劑中eu³⁺、yb³⁺的摩爾比為11:9，各離子摩爾百分含量，eu³⁺為1.1％，yb³⁺為9％。

實(shí)施例3

一種用于析氯電極的活性涂液，包括溶劑、溶質(zhì)和穩(wěn)定劑；溶劑由正丁醇、異丙醇組成，正丁醇、異丙醇的質(zhì)量比為2:1；穩(wěn)定劑為濃鹽酸；溶質(zhì)由三氯化釕、氯銥酸、鈦酸四丁酯和析氯加速劑組成，析氯加速劑由碳酸釓、硝酸鏑組成，活性涂液中的金屬離子濃度為0.35mol/l，溶劑與穩(wěn)定劑體積比為10:1。

活性涂液中，按金屬離子摩爾百分比計(jì)，ru⁴⁺所占溶液中的金屬離子比例為21mol％，ir⁴⁺所占溶液中金屬離子比例為11mol％，ti⁴⁺所占溶液中金屬離子比例為66mol％，析氯加速劑所占溶液中金屬離子比例為2mol％；析氯加速劑中g(shù)d³⁺、dy³⁺的質(zhì)量比為2:3，各離子摩爾百分含量，gd³⁺為0.8％，dy³⁺為1.2％。

實(shí)施例4

一種用于析氯電極的活性涂液，包括溶劑、溶質(zhì)和穩(wěn)定劑；溶劑由正丁醇、異丙醇組成，正丁醇、異丙醇的質(zhì)量比為2:1；穩(wěn)定劑為濃鹽酸；溶質(zhì)由三氯化釕、氯銥酸、鈦酸四丁酯和析氯加速劑組成，析氯加速劑由碳酸銪、氯化鐿、硝酸鏑組成，活性涂液中的金屬離子濃度為0.4mol/l，溶劑與穩(wěn)定劑體積比為10:1。

活性涂液中，按金屬離子摩爾百分比計(jì)，ru⁴⁺所占溶液中的金屬離子比例為23mol％，ir⁴⁺所占溶液中金屬離子比例為12mol％，ti⁴⁺所占溶液中金屬離子比例為62mol％，析氯加速劑所占溶液中金屬離子比例為2mol％；析氯加速劑中eu³⁺、yb³⁺、dy³⁺的摩爾比為8:13:9，各離子摩爾百分含量，eu³⁺為0.8％，yb³⁺為1.3％，dy³⁺為0.9％。

實(shí)驗(yàn)例：

將實(shí)施例1-4的活性涂液引入到次氯酸鈉發(fā)生器電極中，測試次氯酸鈉發(fā)生器電極的析氯反應(yīng)、析氯效率的影響。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

(1)采用鈦含量99.9％、厚度為1mm的鈦板作為基體，將鈦板噴砂打磨去除氧化層之后，置于濃度為10％的naoh溶液中震蕩30min，然后用濃度為20％的草酸溶液對鈦板進(jìn)行蝕刻2h，清洗后置于乙醇溶液中待用；

(2)活性涂液配制：以正丁醇：異丙醇＝2：1的混合溶液作為溶劑，以三氯化釕、氯銥酸、鈦酸四丁酯、析氯加速劑為溶質(zhì)，以濃鹽酸作為穩(wěn)定劑，配置成活性涂液；其中，活性涂液為實(shí)施例1-4的活性涂液；

(3)將配置的活性涂液涂敷在經(jīng)過預(yù)處理的鈦基體上，放入恒溫干燥箱中150℃干燥15min后，放入馬弗爐中450℃空氣氣氛中燒結(jié)10min后取出冷卻至室溫，重復(fù)涂覆20次；最后將涂覆好的試樣在450℃下燒結(jié)60min，隨爐冷卻至室溫；

(4)測試析氯電位、析氯極化率、電位差、循環(huán)伏安電量。

對比例

另外，還設(shè)置對比例，對比例步驟如下：

(1)采用鈦含量99.9％、厚度為1mm的鈦板作為基體，將鈦板噴砂打磨去除氧化層之后，置于濃度為10％的naoh溶液中震蕩30min，然后用濃度為20％的草酸溶液對鈦板進(jìn)行蝕刻2h，清洗后置于乙醇溶液中待用；

(2)活性涂液配制：以正丁醇：異丙醇＝2：1的混合溶液作為溶劑，以三氯化釕、氯銥酸、鈦酸四丁酯為溶質(zhì)，以濃鹽酸作為穩(wěn)定劑，配置成活性涂層溶液；

(3)將配置的活性涂液涂敷在經(jīng)過預(yù)處理的鈦基體上，放入恒溫干燥箱中150℃干燥15min后，放入馬弗爐中450℃空氣氣氛中燒結(jié)10min后取出冷卻至室溫，重復(fù)涂覆20次；最后將涂覆好的試樣在450℃下燒結(jié)60min，隨爐冷卻至室溫；

(4)測試析氯電位、析氯極化率、電位差、循環(huán)伏安電量。

測試結(jié)果如表1所示：

表1各電極測量效果對比

由表1可見，對比例與實(shí)施例1-4相比，對比例的電極的電位差、循環(huán)伏安電量均小于實(shí)施例1-4的電極，而析氯電位、析氯極化率均大于實(shí)施例1-4的電極，由此可見，本發(fā)明的活性涂液引入到次氯酸鈉發(fā)生器電極中，能夠顯著促進(jìn)次氯酸鈉發(fā)生器的析氯反應(yīng)、提高析氯效率，從而降低了次氯酸鈉發(fā)生器的運(yùn)行成本，降低了次氯酸鈉發(fā)生器在運(yùn)行過程中電耗和鹽耗；實(shí)施例1-4中，實(shí)施例4為最優(yōu)實(shí)施例。

參照圖1，由實(shí)施例1的活性涂液引入到的次氯酸鈉發(fā)生器電極的掃描電子顯微結(jié)構(gòu)圖可以看出，電極涂層晶粒細(xì)小，裂紋均勻，因此涂層具有很大的比表面積，活性點(diǎn)數(shù)量很多，從而使得電極的電催化活性增大，析氯效率提高。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。