阅读说明：本技术 一种具有磷选择性的催化电极及其制备方法 (Catalytic electrode with phosphorus selectivity and preparation method thereof ) 是由 戴红 徐杉 于 2020-03-20 设计创作，主要内容包括：本发明主要提供了一种具有磷选择性的催化电极材料,其特征在于,该电极是由Ti基体向外形成IrO<Sub>2</Sub>-RuO<Sub>2</Sub>多个过渡渐变涂层,最外层和次外层为以RuO<Sub>2</Sub>分别掺有Ce、Ni的涂层,该电极涂层的总厚度为0.1mm；所述RuO<Sub>2</Sub>为催化活性作用,所述IrO<Sub>2</Sub>为辅助导电和催化作用。本发明电极对低浓度可溶性磷具有高效降解效能,处理后出水可达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类标准,可有效解决污水中低浓度磷无污染降解的技术难题。(The invention mainly provides a catalytic electrode material with phosphorus selectivity, which is characterized in that IrO is formed outwards from a Ti substrate 2 ‑RuO 2 Multiple transitional graded coatings with RuO as outermost layer and secondary outer layer 2 The coating is respectively doped with Ce and Ni, and the total thickness of the electrode coating is 0.1 mm; the RuO 2 For catalytic activity, the IrO 2 To assist in electrical conduction and catalysis. The electrode has efficient degradation efficiency on low-concentration soluble phosphorus, the treated effluent can reach the III-type standard of surface water environment quality standard (GB3838-2002), and the technical problem of pollution-free degradation of low-concentration phosphorus in sewage can be effectively solved.)

一种具有磷选择性的催化电极及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体材料领域，具体涉及一种具有磷选择性的催化电极及其制备方法。

背景技术

氮、磷是引起水质富营养化的主要因素，污水中磷的去除和防治是水环境治理重要的方向之一。

常规电化学水处理除磷技术主要是采用电絮凝法，其中电极使用铁、铝做阳极，在水处理过程中铁、铝本身要消耗并以化合物的形式进入水中造成二次污染。

电催化水处理技术中，电极不会发生化学反应，从而不会造成水的二次污染，是清洁的水处理技术。

到目前为止还没有发现有针对污水中磷选择性吸附的钛基钌基催化电极材料。

发明内容

本发明主要提供了一种具有磷选择性的催化电极材料及其制备方法，解决上述背景技术中提出的技术问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种具有磷选择性的催化电极材料，该电极是由Ti基体向外形成IrO₂-RuO₂多个过渡渐变涂层，最外层和次外层为以RuO₂分别掺有Ce、Ni的涂层，该电极涂层的总厚度为0.1mm；

所述RuO₂为催化活性作用，所述IrO₂为辅助导电和催化作用。

RuO₂的厚度为1-2μm，IrO₂的厚度为0.5-1μm，

最外层为RuO₂-CeO₂，次外层为RuO₂-NiO(Ni₂O₃)网状结构，层厚均为1μm。

本发明提供了一种具有磷选择性的催化电极材料的制备方法，包括如下步骤：

使用厚度为2.0mmTi为基体，用HF进行表面活化改性形成TiH₂活化膜，

以三氯化钌(RuCl₃·3H₂O)或氯钌酸氨(NH₄)₂RuCl₆为RuO₂的前驱体，

以氯铱酸H₂IrCl₆·6H₂O为IrO₂的前驱体，

以硝酸铈[Ce(NO₃)₃·6H₂O]为CeO₂的前驱体，

以硝酸镍[Ni(NO₃)₂·6H₂O]为NiO(Ni₂O₃)的前驱体，

采用涂敷-热分解法将RuO₂、IrO₂涂敷于Ti基体上，

进一步采用浸渍-低温热分解法将CeO₂和NiO(Ni₂O₃)涂敷于RuO₂表面形成网状敷层结构。

本发明提供了一种具有磷选择性的催化电极在电催化水处理中制造阳极的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、通过形成增强型p型半导体钌氧化物的思路来进行电极材料设计生产；

2、通过用IrO₂与RuO₂在Ti基体上形成梯度型与多层结构来强化RuO₂的催化活性，通过Ce和Ni掺杂在电极表面构建RuO₂-CeO₂和RuO₂-NiO(Ni₂O₃)网状结构来实现对磷选择性吸附，进而快速氧化去除磷；

3、本发明电极对低浓度可溶性磷具有高效降解效能，处理后出水可达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类标准，可有效解决污水中低浓度磷无污染降解的技术难题。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合实施例对本发明进行更加全面的描述，给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。

实施例

本实施例提供了一种具有磷选择性的催化电极材料，其特征在于，该电极是由Ti基体向外形成IrO₂-RuO₂多个过渡渐变涂层，最外层和次外层为以RuO₂分别掺有Ce、Ni的涂层；

所述RuO₂为催化活性作用，所述IrO₂为辅助导电和催化作用。RuO₂的厚度为1-2μm，IrO₂的厚度为0.5-1μm；最外层为RuO₂-CeO₂，次外层为RuO₂-NiO(Ni₂O₃)网状结构，层厚均为1μm。

本实施例提供了一种具有磷选择性的催化电极材料的制备方法，包括如下步骤：

使用厚度为2.0mmTi为基体，用HF进行表面活化改性形成TiH₂活化膜，

以三氯化钌(RuCl₃·3H₂O)或氯钌酸氨(NH₄)₂RuCl₆为RuO₂的前驱体，

以氯铱酸H₂IrCl₆·6H₂O为IrO₂的前驱体，

以硝酸铈[Ce(NO₃)₃·6H₂O]为CeO₂的前驱体，

以硝酸镍[Ni(NO₃)₂·6H₂O]为NiO(Ni₂O₃)的前驱体，

采用涂敷-热分解法将RuO₂、IrO₂涂敷于Ti基体上，采用浸渍-低温热分解法将CeO₂和NiO(Ni₂O₃)涂敷于RuO₂表面形成网状敷层结构。

本实施例提供了一种具有磷选择性的催化电极在电催化水处理中制造阳极的应用。

该电极是一种增强型p型半导体金属氧化物电极材料，Ce和Ni掺杂增强了RuO₂的p型半导体性质，使电极表面活性物与污水中呈n型半导体的可溶性磷获得吸附驱动力而发生界面耦合和载流子交换，优先对磷化物进行吸附和电子转移，使之转化为活化状态，促进RuO₂与反应物发生氧化反应，致使可溶性磷化合物变为非水溶性物质，从而达到去除的目的，即电极对含磷污染物具有选择性。

上述结合实施例对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。