专利名称：十二烷基硫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 为基体的十二烷基硫酸钠(SDS)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：
环境中难降解有毒有机物的处理是长期以来环境治理中的难点，氯代有机物是其 中的典型代表。大部分氯代有机物毒性大，难生物降解，具有"三致"(致癌、致畸、致突变) 效应和遗传毒性，在环境中长期残留，降解周期长，很难从环境中除去。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。美国 环境保护局在1977年颁布的"清洁水法"修正案中明确规定了 65类129种优先控制污染 物，其中约70种为氯代有机物，欧洲议会在2001年通过了欧洲决议2455/2001/EC，将氯代 有机列为优先控制有毒污染物，这类物质在全世界的产量相对稳定。针对氯代有机物的特 点，开发高效、低成本的新处理方法和技术迫在眉睫。 电催化法用于氯代有机污染物的处理可在电场作用下，有机物发生催化还原或氧 化反应，生成低毒或无毒的产物，而生成物可作为工业原料回收或通过生物法予以彻底无 害化。利用电催化法去除污染物具有反应条件温和、反应器简单、设备及运行成本低、有毒 副产物少且与环境兼容等优点，而成为受污染环境修复的机具应用前景的方法之一，被称 为"环境友好型处理技术"。电极作为电化学方法的核心是影响处理效果的重要因素之一， 电极材料的好坏，直接影响着有机物降解效率的高低，传统的电极具有使用寿命短，抗腐蚀 性差及价格昂贵等缺点，因此高效稳定的电催化电极的研究开发是电催化科学研究的重要 课题。
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， 能耗低的十二烷基硫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硫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，再加入十二烷基硫酸
钠(SDS)得到混合溶液，混合溶液中十二烷基硫酸钠的含量为0.0001g/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-SDS/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-SDS/泡沫镍电极为阴极，铂片为阳极，以步骤l)配制的
PdCl2溶液为电解液，电沉积制得十二烷基硫酸钠掺杂的泡沫镍催化电极(Pd/PPy-SDS/泡
沫镍电极)，沉积电流密度为0. 11 0. 79mA/ci^，沉积时间为25 45min。其中，步骤5)中的优选电沉积条件为沉积电流密度为0. 22mA/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硫酸钠，制备十二烷 基硫酸钠掺杂的催化电极。十二烷基硫酸钠的弓I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-SDS/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O. 5mol/L的硫酸按体积比7 : 2493混合后，加入十二烷基硫酸钠得 到混合溶液，混合溶液中十二烷基硫酸钠的含量为0. 0001g/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-SDS/泡沫镍电极，沉积电流密度为0. 56mA/cm2，沉积时间 为3min ; 5)以PPy-SDS/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. 11mA/cm2，沉积时间为25min时制得Pd/ PPy-SDS/泡沫镍电极。 将Pd/PPy-SDS/泡沫镍电极冲洗干净，置于0. 5mol/L !^04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-eOOmV左右出现氢吸附峰，峰电流 值为-184. 6mA。
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24. 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O. 5mol/L的硫酸按体积比7 : 2493混合后，加入十二烷基硫酸钠得 到混合溶液，混合溶液中十二烷基硫酸钠的含量为0. 0001g/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-SDS/泡沫镍电极，沉积电流密度为0. 56mA/cm2，沉积时间 为3min ; 5)以PPy-SDS/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. 22mA/cm2，沉积时间为35min时制得Pd/ PPy-SDS/泡沫镍电极。 将Pd/PPy-SDS/泡沫镍电极冲洗干净，置于0. 5mol/L !^04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-193. 3mA。
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O. 5mol/L的硫酸按体积比7 : 2493混合后，加入十二烷基硫酸钠得 到混合溶液，混合溶液中十二烷基硫酸钠的含量为0. 0001g/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-SDS/泡沫镍电极，沉积电流密度为0. 56mA/cm2，沉积时间 为3min ; 5)以PPy-SDS/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. 22mA/ci^，沉积时间为45min时制得Pd/ PPy-SDS/泡沫镍电极。 将Pd/PPy-SDS/泡沫镍电极冲洗干净，置于0. 5mol/L !^04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-eOOmV左右出现氢吸附峰，峰电流 值为-189. 3mA。
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10min清洗干净，烘干备用； 3)将吡咯与O. 5mol/L的硫酸按体积比7 : 2493混合后，加入十二烷基硫酸钠得 到混合溶液，混合溶液中十二烷基硫酸钠的含量为0. 0001g/mL ;
5
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-SDS/泡沫镍电极，沉积电流密度为0. 56mA/cm2，沉积时间 为3min ; 5)以PPy-SDS/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-SDS/泡沫镍电极。 将Pd/PPy-SDS/泡沫镍电极冲洗干净，置于0. 5mol/L !^04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-eOOmV左右出现氢吸附峰，峰电流 值为-174. 6mA。
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，制备PPy/泡沫镍电极； 5)以PPy/泡沫镍电极为阴极，铂片为阳极，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-SDS/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
权利要求
一种十二烷基硫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，再加入十二烷基硫酸钠得到混合溶液，混合溶液中十二烷基硫酸钠的含量为0.0001g/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-SDS/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-SDS/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硫酸钠掺杂的泡沫镍催化电极，沉积电流密度为0.11-0.79mA/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 0. 22mA/cm2，沉积时间为35min。
全文摘要
本发明公开了十二烷基硫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，以添加十二烷基硫酸钠的吡咯与硫酸的混合溶液为电解液，电沉积制得PPy-SDS/泡沫镍电极，电流密度为0.56mA/cm2，时间为3min；再以PPy-SDS/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硫酸钠掺杂的泡沫镍催化电极，电流密度为0.11-0.79mA/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C25B11/00GK101717952SQ20091024364
公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者孙治荣, 彭永臻, 胡翔, 马林 申请人:北京工业大学