本发明涉及电化学材料,尤其涉及一种二氧化钛纳米管负载氧化钌颗粒阳极材料及其制备方法和应用。
背景技术:
1、析氯反应在工业电化学反应中占据核心地位,其产物氯气年产量逾7000万吨,广泛用于水处理、有机合成及聚氯乙烯生产等领域。当前,工业析氯反应多依赖“尺寸稳定阳极”,如钌/钛混合氧化物或钌/铱/钛混合氧化物等电极材料。然而,目前商业阳极使用了大量的贵金属或贵金属氧化物作为活性层,制造成本较高,限制了其商业化和大规模应用;此外形稳阳极的活性层是通过涂敷煅烧工艺附着在钛基板上,结合力较弱,导致在长期使用过程中,活性层容易受到电解液的冲蚀和化学腐蚀,从而逐渐磨损,稳定性不足。因此,开发含有较少贵金属且具有优异稳定性的析氯电催化剂尤为关键。
技术实现思路
1、本发明的目的在于,针对现有技术的上述不足,提出一种二氧化钛纳米管负载氧化钌颗粒阳极材料及其制备方法和应用。
2、本发明的一种二氧化钛纳米管负载氧化钌颗粒阳极材料的制备方法,包括如下步骤:
3、一种二氧化钛纳米管负载氧化钌颗粒阳极材料的制备方法,包括如下步骤:
4、s1、清洗钛箔;
5、s2、阳极氧化法在钛箔上生长二氧化钛纳米管阵列;
6、s3、将步骤s2得到的钛箔在马弗炉中煅烧一段时间,形成锐钛矿二氧化钛晶体结构;
7、s4、将步骤s3得到的钛箔浸渍在钌盐溶液中,取出后晾干,将钛箔保持水平旋转煅烧,得所述二氧化钛纳米管负载氧化钌颗粒阳极材料。
8、进一步的,步骤s2中,所述的阳极氧化电压为20~30v,时间为1~2h。
9、进一步的,所述的阳极氧化电解液为含有氟化铵和少量去离子水的乙二醇溶液,所述的氟化铵含量为0.13~0.14m/l,所述的去离子水与乙二醇溶液的体积比为5~10ml:50~100ml。
10、进一步的,步骤s3中,所述的煅烧温度为400~500℃,煅烧时间为1~2h。
11、进一步的,步骤s4中,所述的钌盐为无水三氯化钌或含水三氯化钌,所述的钌盐溶液为乙醇和水的混合溶液,乙醇:水为2~3:2~1。
12、进一步的,所述的钌盐浓度为0.05~0.08m/l。
13、进一步的,所述煅烧温度为400~500℃,煅烧时间为0.5~1h。
14、一种如上述的制备方法制备的二氧化钛纳米管负载氧化钌颗粒阳极材料。
15、一种如上述的二氧化钛纳米管负载氧化钌颗粒阳极材料在电解盐水制备次氯酸钠溶液方面的应用。
16、进一步的,在温度为室温、电解质为6mol/l的氯化钠溶液的条件下进行电解盐水制备次氯酸钠溶液。
17、本发明通过阳极氧化原位生长的二氧化钛纳米管阵列与基底有较强的结合力,极大提高了催化剂的稳定性,从而延长催化剂的使用寿命。
18、此外,二氧化钛纳米管阵列,由于空心管状结构的形态,有利于氧化钌颗粒的分散,减少聚集,催化剂分布均匀,能够提供更多的活性表面用于催化反应,提高了催化剂的稳定性和活性,同时通过水平旋转煅烧,纳米管垂直向下时,蒸汽可以使表面的氧化钌纳米颗粒分散均匀且推动更多的颗粒进入纳米管内部,增加了活性位点,使反应活性面积增大,提高了催化活性,极大地提高了二氧化钛纳米管负载氧化钌颗粒阳极材料的析氯活性和选择性,而且表面的氧化钌纳米颗粒分散均匀,减小电极表面的接触角,有利于电解液的浸润。
19、本发明的合成过程工序简单、操作方便、反应时间较短、重复性可靠,生产成本低,非常适合于规模化工业生产。
1.一种二氧化钛纳米管负载氧化钌颗粒阳极材料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s2中,所述的阳极氧化电压为20~30v,时间为1~2h。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的阳极氧化电解液为含有氟化铵和少量去离子水的乙二醇溶液,所述的氟化铵含量为0.13~0.14m/l,所述的去离子水与乙二醇溶液的体积比为5~10ml:50~100ml。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s3中,所述的煅烧温度为400~500℃,煅烧时间为1~2h。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s4中,所述的钌盐为无水三氯化钌或含水三氯化钌,所述的钌盐溶液为乙醇和水的混合溶液,乙醇:水为2~3:2~1。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的钌盐浓度为0.05~0.08m/l。
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述煅烧温度为400~500℃,煅烧时间为0.5~1h。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的制备方法制备的二氧化钛纳米管负载氧化钌颗粒阳极材料。
9.一种如权利要求8所述的二氧化钛纳米管负载氧化钌颗粒阳极材料在电解盐水制备次氯酸钠溶液方面的应用。
10.一种如权利要求9所述的应用,其特征在于:在温度为室温、电解质为6mol/l的氯化钠溶液的条件下进行电解盐水制备次氯酸钠溶液。
