一种Ag修饰Ti/SnO2-RuO2电催化降解龙胆紫的复合电极及其制法的制作方法

本发明涉及电催化技术领域，具体为一种ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极及其制法。

背景技术：

在染料生产和印染过程中，会排放出大量的废水，致使染料随着废水进入环境中，染料大多数具有苯环结构，其代谢产生的物质具有一定的毒性，龙胆紫是一种阳离子型三苯甲烷类染料，其为深绿紫色粉末或绿紫色有铜黄色金属光泽的碎片，具有微臭，溶于水、乙醇、氯仿及二甘醇，不溶于乙醚，其乙醇溶液和水溶液均呈深紫色，其在医药、造纸、皮革等领域广泛应用，但是，作为一种有毒、高残留、致畸变、致癌、致突变的“三致”物质，当龙胆紫转化为隐性龙胆紫时，会对生态环境造成更大的伤害，因此，有效的降解龙胆紫有着非常重要的意义。

目前，降解龙胆紫的方法主要有光催化法、吸附法、fenton法、微生物降解法和电化学法等，其中电化学法处理废水，因装置简单、二次污染小，已广泛应用于染料、造纸、皮革、医药等行业的有机废水处理中。

电化学法处理有机废水的关键在与阳极的电极材料，常见的阳极有贵金属电极、碳电极、硼掺杂金刚石电极和钛基氧化物涂层电极等，其中钛基氧化物涂层电极有着较好的化学稳定性和较强的耐腐蚀性，但是该电极的使用寿命很短，大大阻碍了其未来的发展，而且钛基氧化物涂层电极的电阻较大、导电性较差、韧性差，我们采用ag修饰ti/sno2-ruo2、同时负载f元素的方式解决这些问题。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极及其制法，解决了ti/sno2使用寿命短、导电性较差、韧性不高的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极，所述ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极制备方法如下：

(1)向烧杯中加入氨水作为胶凝剂，加入四氯化锡为锡源，采用化学共沉淀法，得到sno2纳米粉体；

(2)以sno2纳米粉体为增强相，ag粉为基体相，按照质量比为100:10-18混合并置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到ag/sno2中间粉体，置于台式电动压片机内，在冷压压力800-1000mpa下压片，置于箱式电阻炉内，在850-950℃下进行热处理4-8h，再将得到的产物置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到的粉体置于热压模具内，在热压压力700-900mpa下压片，置于箱式电阻炉内，在250-350℃下进行热处理4-8h，再将得到的产物置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到ag/sno2复合粉体；

(3)向烧杯中加入异丙醇和浓盐酸的混合液，其中异丙醇和浓盐酸的体积比为100:10-12，加入kf、ag/sno2复合粉体和ruo2，超声分散均匀，得到活性层的刷涂液，在预处理钛片基底的两面均匀刷涂刷涂液，进行处理过程，重复上述过程8-12次，将得到的钛片置于马弗炉中，在氮气氛围中，在400-600℃下烧结1-3h，得到ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极。

优选的，所述步骤(2)中行星球磨机包括主体，主体底部的中间活动连接有底座，底座的中间活动连接有公转电机，主体的内部活动连接有公转平台，公转平台的内部活动连接有四个对称的自转电机，自转电机的顶部活动连接有防脱外壳，防脱外壳的顶部活动连接有定位杆，防脱外壳的内部活动连接有球磨罐，球磨罐的顶部活动连接有螺杆。

优选的，所述步骤(2)中高能球磨工艺为转速270-330r/min，时间3-5h。

优选的，所述步骤(3)中处理过程为置于烘箱中，在80-100℃下干燥10-20min，再置于马弗炉中，在450-550℃下热处理8-12min。

优选的，所述步骤(3)中kf、ag/sno2复合粉体和ruo2的质量比为0.5-2:100:60-80。

(三)有益的技术效果

与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：

该一种ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极，以四氯化锡为锡源、氨水为胶凝剂，通过化学共沉淀法，得到sno2纳米粉体，增大比表面积，有利于暴露活性位点，以其为增强相、ag粉为基体相，采用高能球磨工艺，得到ag/sno2中间粉体，经冷压烧结、热压烧结，得到ag/sno2复合粉体，增强相sno2颗粒最小、分布均匀，结合性好，且韧窝数量多、分布均匀，增强了电极材料的韧性，同时sno2上修饰有单质ag，大大增强了电极材料整体的导电性。

该一种ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极，在异丙醇和浓盐酸的混合液中，超声分散kf、ag/sno2复合粉体、ruo2均匀得到刷涂液，刷涂在钛片基底的两面，经过处理得到ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极，在电极材料中引入ruo2，使得电极的表面呈“龟裂”结构，使得电极的比表面积增大，从而在降解过程中提供更多的活性位点，电极材料的主体为sno2，其具有四方金红石结构，f以替位的形式进入sno2晶格，降低了sno2的内电阻，提高其导电性，增强了ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极的效果。

附图说明

图1是行星球磨机俯视示意图；

图2是行星球磨机正面剖视示意图。

1、主体；2、底座；3、公转电机；4、公转平台；5、自转电机；6、防脱外壳；7、定位杆；8、球磨罐；9、螺杆。

具体实施方式

为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极，所述ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极制备方法如下：

(1)向烧杯中加入氨水作为胶凝剂，加入四氯化锡为锡源，采用化学共沉淀法，得到sno2纳米粉体；

(2)以sno2纳米粉体为增强相，ag粉为基体相，按照质量比为100:10-18混合并置于行星球磨机内，行星球磨机包括主体，主体底部的中间活动连接有底座，底座的中间活动连接有公转电机，主体的内部活动连接有公转平台，公转平台的内部活动连接有四个对称的自转电机，自转电机的顶部活动连接有防脱外壳，防脱外壳的顶部活动连接有定位杆，防脱外壳的内部活动连接有球磨罐，球磨罐的顶部活动连接有螺杆，采用高能球磨工艺，高能球磨工艺为转速270-330r/min，时间3-5h，得到ag/sno2中间粉体，置于台式电动压片机内，在冷压压力800-1000mpa下压片，置于箱式电阻炉内，在850-950℃下进行热处理4-8h，再将得到的产物置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到的粉体置于热压模具内，在热压压力700-900mpa下压片，置于箱式电阻炉内，在250-350℃下进行热处理4-8h，再将得到的产物置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到ag/sno2复合粉体；

(3)向烧杯中加入异丙醇和浓盐酸的混合液，其中异丙醇和浓盐酸的体积比为100:10-12，加入kf、ag/sno2复合粉体和ruo2，其中kf、ag/sno2复合粉体和ruo2的质量比为0.5-2:100:60-80，超声分散均匀，得到活性层的刷涂液，在预处理钛片基底的两面均匀刷涂刷涂液，再置于烘箱中，在80-100℃下干燥10-20min，随后置于马弗炉中，在450-550℃下热处理8-12min，重复上述过程8-12次，将得到的钛片置于马弗炉中，在氮气氛围中，在400-600℃下烧结1-3h，得到ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极。

实施例1

(1)向烧杯中加入氨水作为胶凝剂，加入四氯化锡为锡源，采用化学共沉淀法，得到sno2纳米粉体；

(2)以sno2纳米粉体为增强相，ag粉为基体相，按照质量比为100:10混合并置于行星球磨机内，行星球磨机包括主体，主体底部的中间活动连接有底座，底座的中间活动连接有公转电机，主体的内部活动连接有公转平台，公转平台的内部活动连接有四个对称的自转电机，自转电机的顶部活动连接有防脱外壳，防脱外壳的顶部活动连接有定位杆，防脱外壳的内部活动连接有球磨罐，球磨罐的顶部活动连接有螺杆，采用高能球磨工艺，高能球磨工艺为转速270r/min，时间3h，得到ag/sno2中间粉体，置于台式电动压片机内，在冷压压力800mpa下压片，置于箱式电阻炉内，在850℃下进行热处理4h，再将得到的产物置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到的粉体置于热压模具内，在热压压力700mpa下压片，置于箱式电阻炉内，在250℃下进行热处理4h，再将得到的产物置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到ag/sno2复合粉体；

(3)向烧杯中加入异丙醇和浓盐酸的混合液，其中异丙醇和浓盐酸的体积比为100:10，加入kf、ag/sno2复合粉体和ruo2，其中kf、ag/sno2复合粉体和ruo2的质量比为0.5:100:60，超声分散均匀，得到活性层的刷涂液，在预处理钛片基底的两面均匀刷涂刷涂液，再置于烘箱中，在80℃下干燥10min，随后置于马弗炉中，在450℃下热处理8min，重复上述过程8次，将得到的钛片置于马弗炉中，在氮气氛围中，在400℃下烧结1h，得到ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极。

实施例2

(1)向烧杯中加入氨水作为胶凝剂，加入四氯化锡为锡源，采用化学共沉淀法，得到sno2纳米粉体；

(2)以sno2纳米粉体为增强相，ag粉为基体相，按照质量比为100:14混合并置于行星球磨机内，行星球磨机包括主体，主体底部的中间活动连接有底座，底座的中间活动连接有公转电机，主体的内部活动连接有公转平台，公转平台的内部活动连接有四个对称的自转电机，自转电机的顶部活动连接有防脱外壳，防脱外壳的顶部活动连接有定位杆，防脱外壳的内部活动连接有球磨罐，球磨罐的顶部活动连接有螺杆，采用高能球磨工艺，高能球磨工艺为转速300r/min，时间4h，得到ag/sno2中间粉体，置于台式电动压片机内，在冷压压力900mpa下压片，置于箱式电阻炉内，在900℃下进行热处理6h，再将得到的产物置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到的粉体置于热压模具内，在热压压力800mpa下压片，置于箱式电阻炉内，在300℃下进行热处理6h，再将得到的产物置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到ag/sno2复合粉体；

(3)向烧杯中加入异丙醇和浓盐酸的混合液，其中异丙醇和浓盐酸的体积比为100:11，加入kf、ag/sno2复合粉体和ruo2，其中kf、ag/sno2复合粉体和ruo2的质量比为1.25:100:70，超声分散均匀，得到活性层的刷涂液，在预处理钛片基底的两面均匀刷涂刷涂液，再置于烘箱中，在90℃下干燥11min，随后置于马弗炉中，在500℃下热处理10min，重复上述过程10次，将得到的钛片置于马弗炉中，在氮气氛围中，在500℃下烧结2h，得到ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极。

实施例3

(1)向烧杯中加入氨水作为胶凝剂，加入四氯化锡为锡源，采用化学共沉淀法，得到sno2纳米粉体；

(2)以sno2纳米粉体为增强相，ag粉为基体相，按照质量比为100:16混合并置于行星球磨机内，行星球磨机包括主体，主体底部的中间活动连接有底座，底座的中间活动连接有公转电机，主体的内部活动连接有公转平台，公转平台的内部活动连接有四个对称的自转电机，自转电机的顶部活动连接有防脱外壳，防脱外壳的顶部活动连接有定位杆，防脱外壳的内部活动连接有球磨罐，球磨罐的顶部活动连接有螺杆，采用高能球磨工艺，高能球磨工艺为转速290r/min，时间5h，得到ag/sno2中间粉体，置于台式电动压片机内，在冷压压力890mpa下压片，置于箱式电阻炉内，在910℃下进行热处理5h，再将得到的产物置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到的粉体置于热压模具内，在热压压力820mpa下压片，置于箱式电阻炉内，在290℃下进行热处理7h，再将得到的产物置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到ag/sno2复合粉体；

(3)向烧杯中加入异丙醇和浓盐酸的混合液，其中异丙醇和浓盐酸的体积比为100:10，加入kf、ag/sno2复合粉体和ruo2，其中kf、ag/sno2复合粉体和ruo2的质量比为0.5:100:60，超声分散均匀，得到活性层的刷涂液，在预处理钛片基底的两面均匀刷涂刷涂液，再置于烘箱中，在100℃下干燥10min，随后置于马弗炉中，在450℃下热处理10in，重复上述过程10将得到的钛片置于马弗炉中，在氮气氛围中，在49℃下烧结3h，得到ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极。

实施例4

(1)向烧杯中加入氨水作为胶凝剂，加入四氯化锡为锡源，采用化学共沉淀法，得到sno2纳米粉体；

(2)以sno2纳米粉体为增强相，ag粉为基体相，按照质量比为100:18混合并置于行星球磨机内，行星球磨机包括主体，主体底部的中间活动连接有底座，底座的中间活动连接有公转电机，主体的内部活动连接有公转平台，公转平台的内部活动连接有四个对称的自转电机，自转电机的顶部活动连接有防脱外壳，防脱外壳的顶部活动连接有定位杆，防脱外壳的内部活动连接有球磨罐，球磨罐的顶部活动连接有螺杆，采用高能球磨工艺，高能球磨工艺为转速330r/min，时间5h，得到ag/sno2中间粉体，置于台式电动压片机内，在冷压压力1000mpa下压片，置于箱式电阻炉内，在950℃下进行热处理8h，再将得到的产物置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到的粉体置于热压模具内，在热压压力900mpa下压片，置于箱式电阻炉内，在350℃下进行热处理8h，再将得到的产物置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到ag/sno2复合粉体；

(3)向烧杯中加入异丙醇和浓盐酸的混合液，其中异丙醇和浓盐酸的体积比为100:12，加入kf、ag/sno2复合粉体和ruo2，其中kf、ag/sno2复合粉体和ruo2的质量比为2:100:80，超声分散均匀，得到活性层的刷涂液，在预处理钛片基底的两面均匀刷涂刷涂液，再置于烘箱中，在100℃下干燥20min，随后置于马弗炉中，在550℃下热处理12min，重复上述过程12次，将得到的钛片置于马弗炉中，在氮气氛围中，在600℃下烧结3h，得到ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极。

对比例1

(1)向烧杯中加入氨水作为胶凝剂，加入四氯化锡为锡源，采用化学共沉淀法，得到sno2纳米粉体；

(2)以sno2纳米粉体为增强相，ag粉为基体相，按照质量比为100:9合并置于行星球磨机内，行星球磨机包括主体，主体底部的中间活动连接有底座，底座的中间活动连接有公转电机，主体的内部活动连接有公转平台，公转平台的内部活动连接有四个对称的自转电机，自转电机的顶部活动连接有防脱外壳，防脱外壳的顶部活动连接有定位杆，防脱外壳的内部活动连接有球磨罐，球磨罐的顶部活动连接有螺杆，采用高能球磨工艺，高能球磨工艺为转速26r/min，时间3h，得到ag/sno2中间粉体，置于台式电动压片机内，在冷压压力700mpa下压片，置于箱式电阻炉内，在800℃下进行热处理9h，再将得到的产物置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到的粉体置于热压模具内，在热压压力600mpa下压片，置于箱式电阻炉内，在200℃下进行热处理8h，再将得到的产物置于行星球磨机内，采用高能球磨工艺，得到ag/sno2复合粉体；

(3)向烧杯中加入异丙醇和浓盐酸的混合液，其中异丙醇和浓盐酸的体积比为100:13，加入kf、ag/sno2复合粉体和ruo2，其中kf、ag/sno2复合粉体和ruo2的质量比为2:100:90，超声分散均匀，得到活性层的刷涂液，在预处理钛片基底的两面均匀刷涂刷涂液，再置于烘箱中，在80℃下干燥10min，随后置于马弗炉中，在450℃下热处理8min，重复上述过程8次，将得到的钛片置于马弗炉中，在氮气氛围中，在600℃下烧结1h，得到ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极。

将10.0mg龙胆紫与nacl电解质溶于蒸馏水中，转入到100ml容量瓶中定容，配成龙胆紫废水，并调节ph为7，以实施例和对比例中得到的ag修饰ti/sno2-ruo2电催化降解龙胆紫的复合电极为阳极，不锈钢片为阴极，在电流密度为2.5ma/cm²、nacl含量为2.5g/l、温度为25℃下，进行电催化降解龙胆紫废水，降解1h后，采用紫外可见分光光度计测试龙胆紫废水的光密度，测试标准为gb/t36700.4-2018。