一种二氧化锰电极的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种二氧化锰电极的制备方法。将泡沫镍基体置于Mn(NO3)2溶液中，并以泡沫镍基体为阴极，金属钛板为阳极进行电化学还原，将电化学还原后的泡沫镍基电极洗净干燥后进行电化学阳极氧化。电化学阳极氧化是以上述所制备的泡沫镍基电极为阳极，以钛板为阴极、电解液为KOH溶液。通过上述电化学阴极还原-阳极氧化两步法制备二氧化锰电极。该电极具有高比表面积，高孔率，所得到的三维网状结构的二氧化锰电极具有二氧化锰的充填量大，催化活性点多的特点，对难生物降解有机污染物的处理效果好。
【专利说明】-种二氧化猛电极的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电催化氧化水处理【技术领域】，具体涉及一种二氧化猛电极的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 有机污染物，尤其是芳香族有机物是工业废水的主要成份。传统的废水处理方法 无法有效的去除该些有毒、高危、难降解有机物。高级氧化技术(AOP)具有操作简单、反应 条件温和、处理废水无需很多化学药品、后处理简单等优点，在难生物降解废水的处理方面 表现出了高效的降解能力，日渐成为水污染控制领域中的一个研究热点。高级氧化技术中 尤其W电催化氧化技术备受关注，由于电催化氧化技术引入轻基自由基，对有机污染物具 有较完全的氧化降解能力，特别是电催化氧化方法可W使非生化降解的有机物转化为可生 化降解的有机物（如芳香类物质开环氧化为脂肪酸），或使有毒有害的有机物转化为低毒 无害的物质，提高可生化性，因此电化学氧化技术在难生化降解有机物的预处理方面有良 好的应用前景。
[0003] 目前电催化氧化技术中应用较多的是铁基Sn〇2电极或铁基化〇2电极，而二氧化猛 电极目前报道的较少。二氧化猛作为一种重要的无机功能材料，是一种常温下非常稳定的 黑色或踪色粉末状固体，在催化和电池电极材料等领域已得到广泛应用。猛氧化物所具有 的氧化还原性为其降解有机污染物提供了热力学依据，它在反应中所起的催化作用使其降 解有机污染物在动力学上成为可能。陈野等应用阳极电沉积法制备了铁基二氧化猛（Ti/ Mn〇2)电极，W苯酷为目标有机物，评价了该电极电催化氧化性能，降解化去除率达49. 6% (参见；陈野，赵文丽，温青.阳极电沉积Ti/Mn化电极及其苯酷降解的电催化性能.电化 学，2011，17(2);199-202)。
[0004] 另外泡沫媒具有多孔的H维网状结构，比表面积大，孔率达97%，而且强度和初性 也较好。而采用泡沫媒基体制备二氧化猛电极，并将其用于难生物降解有机污染物的研究 尚未见报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的发明目的是提供一种二氧化猛电极的制备方法。
[0006] 为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种二氧化猛电极的制备方法， 包括W下步骤；W泡沫媒为阴极、金属铁板为阳极，在硝酸猛溶液中进行电化学还原反应， 得到媒基体；W所述媒基体为阳极、金属铁板为阴极，W氨氧化钟溶液为电解液进行电化学 氧化反应，得到二氧化猛电极；所述硝酸猛溶液的抑值为1?5。
[0007] 上述技术方案中，电化学还原反应的温度为20?9(TC ;时间为1小时；电流密度 为 10 ?70mA/cm2。
[0008] 上述技术方案中，硝酸猛溶液的密度为1. 1?1. 5g/cm3 ;抑值优选为2?4。体系 抑过低，极板容易腐蚀；抑过高，泡沫媒微孔中不易生成Mn (OH) 2。
[0009] 优选的技术方案中，将媒基体水洗干燥后进行电化学氧化反应。
[0010] 上述技术方案中，调节硝酸猛溶液抑值的试剂为硝酸。硝酸的浓度没有特别限 定。
[0011] 上述技术方案中，电化学氧化反应的温度为室温；时间为4小时；电流密度为 70mA/cm2。
[0012] 上述技术方案中，电化学氧化反应中，氨氧化钟溶液的浓度为0. 5mol/L。
[0013] 本发明通过电化学还原反应在泡沫媒的微孔中沉积Mn(0访2,得到媒基体；通过电 化学氧化反应使媒基体中的Mn (OH)2转变为Mn化，得到二氧化猛电极。
[0014] 由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点： 1.本发明将二氧化猛负载在泡沫媒基体上，得到H维网状结构的二氧化猛电极，具有 高比表面积、高孔率，二氧化猛填充量大，催化活性点多，催化活性大。
[0015] 2.本发明公开的制备方法可清除掉与电极表面结合不牢的浮粉，使活性物质的结 晶微细化，晶格缺陷和真实表面积增大，进一步增加电极催化活性。
[0016] 3.本发明公开的制备方法反应条件温和、反应操作过程简单可控，得到的产物二 氧化猛电极催化效率高，对邻甲基苯酷的去除率在降解3小时后最高达到92. 2%，远高于现 有技术中降解7小时达到49. 6%的降解率；而且该电极降解苯酷的槽压较低，且基本稳定在 3. 6-3. 7V左右，适合于工业化应用。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例对本发明作进一步描述： 实施例一 将泡沫媒与金属铁板裁剪成7. 5cmX 2cm的长条状，W铁板为阳极，泡沫媒为阴极，电 解液为硝酸猛水溶液，Mn(N〇3)2溶液密度1. 29g/cm3,抑为2. 01，温度为5(TC，控制阴极电 流密度为lOmA/cm2,浸入溶液中的极板面积为3cmX2cm，反应一个小时。将电化学阴极还 原后的媒基体洗净风干后进行电化学氧化反应得到二氧化猛电极。电化学氧化反应所采用 的氨氧化钟水溶液的浓度为0. 5mol/L、温度为室温。电化学阳极氧化是W所制备的媒基体 为阳极，W铁板为阴极。控制电流密度为70mA/cm2,阳极氧化4个小时。
[0018] 上述二氧化猛电极对邻甲基苯酷的降解效果测试： W该电极为阳极，不镑钢片为阴极，控制电流密度为lOmA/cm2,温度为室温，采用磁力 揽拌，对邻甲基苯酷模拟废水进行降解。所得实验数据如表1所示。
[0019] 表1采用该Mn化电极对邻甲基苯酷的降解效果
【权利要求】
1. 一种二氧化锰电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以泡沫镍为阴极、金属 钛板为阳极，在硝酸锰溶液中进行电化学还原反应，得到镍基体；然后以所述镍基体为阳 极、金属钛板为阴极，以氢氧化钾溶液为电解液进行电化学氧化反应，得到二氧化锰电极； 所述硝酸锰溶液的pH值为1?5。
2. 根据权利要求1所述二氧化锰电极的制备方法，其特征在于：电化学还原反应的温 度为20?90°C ;时间为1小时；电流密度为10?70mA/cm2。
3. 根据权利要求1所述二氧化锰电极的制备方法，其特征在于：硝酸锰溶液的密度为 L 1 ?L 5g/cm3。
4. 根据权利要求1所述二氧化锰电极的制备方法，其特征在于：硝酸锰溶液的pH值为 2?4。
5. 根据权利要求1所述二氧化锰电极的制备方法，其特征在于：调节硝酸锰溶液pH值 的试剂为硝酸。
6. 根据权利要求1所述二氧化锰电极的制备方法，其特征在于：将镍基体水洗干燥后 进行电化学氧化反应。
7. 根据权利要求1所述二氧化锰电极的制备方法，其特征在于：电化学氧化反应的温 度为室温；时间为4小时；电流密度为70mA/cm 2。
8. 根据权利要求1所述二氧化锰电极的制备方法，其特征在于：氢氧化钾溶液的浓度 为 0? 5mol/L〇
【文档编号】C02F1/467GK104310540SQ201410539241
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】魏杰, 张钱丽, 曹晓丹, 陆赞, 王东田 申请人:苏州科技学院