专利名称：十二烷基苯磺酸钠掺杂的泡沫镍催化电极的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种泡沫镍电极的制备方法，尤其涉及一种具有催化能力的以泡沫镍 为基体的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)掺杂的催化电极的制备方法，主要用于电化学还原脱 除水中的氯代有机物。
背景技术：
氯代有机物往往作为一种有机溶剂和中间产物在制造业、清洗业、有机溶剂和农 药生产等行业广泛的使用，结果导致含氯代有机物大量排放，使很多地表水和地下水都受 到氯代有机物的污染，很多工业废水中的氯代有机物严重超标。几乎所有的氯代有机物都 有毒性，其中许多化合物被认为具有"致癌、致畸、致突变"效应。同时，由于很多氯代有机物 具有高挥发性和类脂物可溶性，易被皮肤、粘膜等吸收而对人体造成严重损害。因此，对氯 代有机物去除方法进行研究是十分必要的。就目前而言，氯代有机物的去除方法有焚烧法、 生物降解法、吸附法、碱金属还原法以及电化学技术等。电化学法作为一种环境友好技术， 在环境污染治理方面越来越受到人们的重视，特别是在废水中生物难降解有机物的去除方 面。电化学脱氯的关键技术之一在于电极，钯因为具有优异的活性氢贮存能力，能够保证活 性氢连续与被吸附的氯代有机分子接触而成为催化剂研究的重点。近年来先后报道的Pd/ 活性炭纤维电极、Pd/GC电极、Pd/Ti电极，Pd/Ni电极等是直接将钯沉积于基材上，但因其 催化活性一般，在处理低浓度氯代有机物时电流效率低、能耗较高且电极不稳定等原因并 没有得到广泛的推广，高效修饰电极的研究仍在继续。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，而提供一种催化活性和电流效率高， 能耗低的十二烷基苯磺酸钠掺杂的泡沫镍催化电极的制备方法。 本发明所提供的十二烷基苯磺酸钠掺杂的泡沫镍催化电极的制备方法，包括以下 步骤 1)将氯化钯(PdCl2)粉末溶于3mol/L盐酸中，用去离子水稀释得到20 25mmo1/ L的PdCl2溶液; 2)将泡沫镍在0. 5mol/L硫酸中浸洗1 3min除表面物后，再将其依次在丙酮(除 油)和二次蒸馏水中分别超声波震荡10 15min清洗干净，烘干备用；
3)将吡咯(Py)与0. 5mol/L的硫酸按体积比7 : 2493混合，再加入十二烷基苯磺 酸钠(SDBS)得到混合溶液，混合溶液中十二烷基苯磺酸钠的含量为0.0003g/mL;
4)以步骤2)中烘干后的泡沫镍为阳极，钼片为阴极，以步骤3)中配制的溶液为电 解液，电沉积制得PPy-SDBS/泡沫镍电极，沉积电流密度为0. 56mA/cm、沉积时间为3min ;
5)以步骤4)制得的PPy-SDBS/泡沫镍电极为阴极，钼片为阳极，以步骤1)配制的 PdCl2溶液为电解液，电沉积制得十二烷基苯磺酸钠掺杂的泡沫镍催化电极(Pd/PPy-SDBS/ 泡沫镍电极)，沉积电流密度为0. 79 1. 46mA/ci^，沉积时间为25 45min。
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其中，步骤5)中的优选电沉积条件为沉积电流密度为1. 01mA/cm2，沉积时间为 35min。 与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果 1)本发明采用具有分散能力的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，制备十二烷 基苯磺酸钠掺杂的催化电极。十二烷基苯磺酸钠的引入改变了吡咯在电极表面的沉积形 貌，进而改变Pd在聚吡咯膜上的沉积形态，从而增加电极的比表面积，提高其对氢原子的 吸附能力。 2)本发明采用电化学沉积的方法制备Pd/PPy-SDBS/泡沫镍电极，提高了电极的 催化性能，为其进一步推广提供了可能。
图1为实施例1、2、3所制备的电极的循环伏安曲线。 图2为实施例4和对比例所制的备电极的循环伏安曲线。 图中，I为电流，E vs Hg/Hg2S04为相对于Hg/Hg2S04参比电极的电压。 以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1 1)称取PdCl2粉末溶于3mol/L HC1溶液中，加去离子水配制成22. 5mmol/L的 PdCl2溶液; 2)将泡沫镍在0. 5mol/L硫酸中浸洗3min除表面物后，依次在丙酮(除油)和二 次蒸馏水中分别超声波震荡15min清洗干净，烘干备用； 3)将吡咯与0. 5mol/L的硫酸按体积比7 : 2493混合后，加入十二烷基苯磺酸钠， 混合溶液中十二烷基苯磺酸钠的含量为0. 0003g/mL ; 4)以步骤2)中处理后的泡沫镍为阳极，钼片为阴极，以步骤3)中配制的溶液为电 解液，采用电沉积的方法制得PPy-SDBS/泡沫镍电极，沉积电流密度为0. 56mA/cm2，沉积时 间为3min ; 5)以PPy-SDBS/泡沫镍电极为阴极，钼片为阳极，以步骤l)中配制的PdCl2溶液 为电解液，采用电沉积的方法在沉积电流密度为1. 01mA/cm2，沉积时间为35min时制得Pd/ PPy-SDBS/泡沫镍电极。 将Pd/PPy-SDBS/泡沫镍电极冲洗干净，置于0. 5mol/L H2S04溶液中，以铂片为对 电极，以Hg/Hg2S04电极为参比电极进行循环伏安扫描。电位扫描范围为_700mV 700mV， 扫描速度为50mV/s。所得循环伏安曲线见图1中的a，在-600mV左右出现氢吸附峰，峰电 流值为-224. 5mA。
实施例2 1)称取PdCl2粉末溶于3mol/L HC1溶液中，加去离子水配制成20mmol/L的PdCl2 溶液； 2)将泡沫镍在0. 5mol/L硫酸中浸洗2min除表面物后，依次分别在丙酮(除油) 和二次蒸馏水中超声波震荡12min清洗干净，烘干备用；
3)将吡咯与0. 5mol/L的硫酸按体积比7 : 2493混合后，加入十二烷基苯磺酸钠， 混合溶液中十二烷基苯磺酸钠的含量为0. 0003g/mL ; 4)以步骤2)中处理后的泡沫镍为阳极，钼片为阴极，以步骤3)中配制的溶液为电 解液，采用电沉积的方法制得PPy-SDBS/泡沫镍电极，沉积电流密度为0. 56mA/cm2，沉积时 间为3min ; 5)以PPy-SDBS/泡沫镍电极为阴极，钼片为阳极，以步骤l)中配制的PdCl2溶液 为电解液，采用电沉积的方法在沉积电流密度为1. 24mA/cm2，沉积时间为25min时制得Pd/ PPy-SDBS/泡沫镍电极。 将Pd/PPy-SDBS/泡沫镍电极冲洗干净，置于0. 5mol/L H2S04溶液中，以铂片为对 电极，以Hg/Hg2S04电极为参比电极进行循环伏安扫描。电位扫描范围为_700mV 700mV， 扫描速度为50mV/s。所得循环伏安曲线见图1中的b，在-600mV左右出现氢吸附峰，峰电 流值为-166. 7mA。
实施例3 1)称取PdCl2粉末溶于3mol/L HC1溶液中，加去离子水配制成25mmol/L的PdCl2 溶液； 2)将泡沫镍在0. 5mol/L硫酸中浸洗3min除表面物后，依次在丙酮(除油)和二 次蒸馏水中分别超声波震荡15min以清洗干净，烘干备用； 3)将吡咯与0. 5mol/L的硫酸按体积比7 : 2493混合后，加入十二烷基苯磺酸钠， 混合溶液中十二烷基苯磺酸钠的含量为0. 0003g/mL ; 4)以步骤2)中处理后的泡沫镍为阳极，钼片为阴极，以步骤3)中配制的溶液为电 解液，采用电沉积的方法制得PPy-SDBS/泡沫镍电极，沉积电流密度为0. 56mA/cm2，沉积时 间为3min ; 5)以PPy-SDBS/泡沫镍电极为阴极，钼片为阳极，以步骤l)中配制的PdCl2溶液 为电解液，采用电沉积的方法在沉积电流密度为1. 46mA/ci^，沉积时间为45min时制得Pd/ PPy-SDBS/泡沫镍电极。 将Pd/PPy-SDBS/泡沫镍电极冲洗干净，置于0. 5mol/L H2S04溶液中，以铂片为对 电极，以Hg/Hg2S04电极为参比电极进行循环伏安扫描。电位扫描范围为_700mV 700mV， 扫描速度为50mV/s。所得循环伏安曲线见图1中的c，在-600mV左右出现氢吸附峰，峰电 流值为-174. OmA。
实施例4 1)称取PdCl2粉末溶于3mol/L HC1溶液中，加去离子水配制成22. 5mmol/L的 PdCl2溶液; 2)将泡沫镍在0. 5mol/L硫酸中浸洗2min除表面物后，依次在丙酮(除油)和二 次蒸馏水中分别超声波震荡10min清洗干净，烘干备用； 3)将吡咯与0. 5mol/L的硫酸按体积比7 : 2493混合后，加入十二烷基苯磺酸钠， 混合溶液中十二烷基苯磺酸钠的含量为0. 0003g/mL ; 4)以步骤2)中处理后的泡沫镍为阳极，钼片为阴极，以步骤3)中配制的溶液为电 解液，采用电沉积的方法制得PPy-SDBS/泡沫镍电极，沉积电流密度为0. 56mA/cm2，沉积时 间为3min ;
5)以PPy-SDBS/泡沫镍电极为阴极，钼片为阳极，以步骤l)中配制的PdCl2溶液为电解液，采用电沉积的方法在沉积电流密度为0. 79mA/cm2，沉积时间为35min时制得Pd/PPy-SDBS/泡沫镍电极。 将Pd/PPy-SDBS/泡沫镍电极冲洗干净，置于0. 5mol/L H2S04溶液中，以铂片为对电极，以Hg/Hg2S04电极为参比电极进行循环伏安扫描。电位扫描范围为_700mV 700mV，扫描速度为50mV/s。所得循环伏安曲线见图2中的a，在-600mV左右出现氢吸附峰，峰电流值为-156. OmA。
对比例 1)称取PdCl2粉末溶于3mol/L HC1溶液中，加去离子水配制成22. 5mmol/L的PdCl2溶液; 2)将泡沫镍在0. 5mol/L硫酸中浸洗2min除表面物后，依次在丙酮(除油)和二
次蒸馏水中分别超声波震荡10min清洗干净，烘干备用； 3)将吡咯与0. 5mol/L的硫酸按体积比7 : 2493混合； 4)以步骤2)中处理后的泡沫镍为阳极，钼片为阴极，以步骤3)中配制的溶液为电解液，采用电沉积的方法制得PPy/泡沫镍电极，沉积电流密度为0. 56mA/cm2，沉积时间为3min ; 5)以PPy/泡沫镍电极为阴极，钼片为阳极，以步骤l)中配制的PdCl2溶液为电解液，采用电沉积的方法在沉积电流密度为0. 79mA/cm2，沉积时间为35min时制得Pd/PPy/泡沫镍电极。 将Pd/PPy/泡沫镍电极冲洗干净，置于0. 5mol/LH2S04溶液中，以铂片为对电极，以Hg/Hg2S04电极为参比电极进行循环伏安扫描。电位扫描范围为_700mV 700mV，扫描速度为50mV/s。所得循环伏安曲线如图2中的b，在-600mV左右出现的氢吸附峰，峰电流值为-104. 2mA。 实施例和对比例的结果比较表明，表面活性剂的引入增强了电极的催化活性，循环伏安测试表明，Pd/PPy-SDBS/泡沫镍电极拥有更大的氢吸附峰电流值，具有更好的脱氯潜能。
权利要求
一种十二烷基苯磺酸钠掺杂的泡沫镍催化电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤1)将PdCl2粉末溶于3mol/L盐酸中，用去离子水稀释得20～25mmol/L的PdCl2溶液；2)将泡沫镍在0.5mol/L硫酸中浸泡1～3min后，依次在丙酮和二次蒸馏水中分别超声波震荡10～15min，烘干备用；3)将吡咯与0.5mol/L的硫酸按体积比7∶2493混合，再加入十二烷基苯磺酸钠得到混合溶液，混合液中十二烷基苯磺酸钠的含量为0.0003g/mL；4)以步骤2)中烘干后的泡沫镍为阳极，铂片为阴极，以步骤3)中配制的溶液为电解液，电沉积制得PPy-SDBS/泡沫镍电极，沉积电流密度为0.56mA/cm2，沉积时间为3min；5)以步骤4)制得的PPy-SDBS/泡沫镍电极为阴极，铂片为阳极，以步骤1)配制的PdCl2溶液为电解液，电沉积制得十二烷基苯磺酸钠掺杂的泡沫镍催化电极，沉积电流密度为0.79～1.46mA/cm2，沉积时间为25～45min。
2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中所述的沉积电流密度为 1. 01mA/cm2，沉积时间为35min。
全文摘要
本发明公开了十二烷基苯磺酸钠掺杂的泡沫镍催化电极的制备方法属于电化学水处理领域。通过以泡沫镍为阳极，铂片为阴极，以添加十二烷基苯磺酸钠的吡咯与硫酸的混合溶液为电解液，电沉积制得PPy-SDBS/泡沫镍电极，电流密度为0.56mA/cm2，时间为3min；再以PPy-SDBS/泡沫镍为阴极，铂片为阳极，以PdCl2溶液为电解液，电沉积制得十二烷基苯磺酸钠掺杂的泡沫镍催化电极，电流密度为0.79～1.46mA/cm2，时间为25～45min。本发明所制备的电极催化活性明显提高，成本低、具有一定应用前景。
文档编号C25B11/06GK101736361SQ200910243130
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者孙治荣, 彭永臻, 胡翔, 马林 申请人:北京工业大学