本發(fā)明屬于電化學水處理，具體涉及一種改性泡沫銅復合電極及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、泡沫銅是一種由銅基體和三維孔洞組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料，它與銅板、銅片等實體金屬材料相比，不僅具有金屬本身導電性好的優(yōu)良特性，而且還具有比表面積大、透過性能好、比強度高等優(yōu)點。近年來，泡沫銅作為一種新型功能和結(jié)構(gòu)材料在許多領(lǐng)域開展了廣泛的應(yīng)用研究，在電化學體系降解污染物的研究證明了其在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

2、采用常規(guī)的方式制備的改性泡沫銅電極，表面的氧化亞銅催化層在使用一段時間后極容易被腐蝕或磨損脫落，同時由于電極表面未經(jīng)過防腐及疏水性處理，電極應(yīng)用在含油廢水或有機物含量高的廢水中時，電極使用壽命短，處理成本高，電極表面極易被油污污染，嚴重影響反應(yīng)效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種改性泡沫銅復合電極及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明在保證電極催化性能的同時，通過優(yōu)化改性方法，使得電極不但具有優(yōu)異的耐腐蝕性、耐摩擦性能，同時具有良好的疏水性能，極大的提高了電極的適用范圍。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種改性泡沫銅復合電極的制備方法，包括以下步驟：

4、s1.將泡沫銅依次經(jīng)過預處理、煅燒得到中間電極a；

5、s2.將中間電極a作為陰極在電沉積溶液中進行電化學沉積然后經(jīng)過洗滌、干燥、煅燒、冷卻得到中間電極b；

6、s3.將中間電極b表面均勻涂刷金屬釕前驅(qū)體溶液然后進行烘干、燒結(jié)、冷卻；

7、s4.將步驟s3重復4～6次后在在280℃下熱處理3h，自然冷卻至室溫得到中間電極c；

8、s5.將中間電極c置于長鏈硫醇溶劑中進行浸泡，然后于常溫下自然垂直放置晾干，然后將電極置于等離體反應(yīng)裝置中進行接枝反應(yīng)；

9、s6.將步驟s5重復2～4次最終得到的改性泡沫銅復合電極。

10、作為優(yōu)選，所述s1中預處理方法為：將泡沫銅次用鹽酸、丙酮、無水乙醇和超純水浸泡超聲清洗，以去除泡沫銅表面的油污及氧化層，清洗完成后置于真空干箱中干燥。

11、作為優(yōu)選，所述s1中煅燒溫度為600～900℃，時間為1～2h。

12、作為優(yōu)選，所述s2中電沉積溶液包括銅離子和輔助配位劑。

13、作為優(yōu)選，所述銅離子濃度為0.1～0.3mol/l；所述輔助配位劑濃度為1～5g/l。

14、作為優(yōu)選，所述銅離子來源于硫酸銅或硝酸銅。

15、作為優(yōu)選，所述輔助配位劑為三乙醇胺、n，n-二甲基甲酰胺或有機胺酯tpp一種或多種的混合。

16、作為優(yōu)選，所述s2中陽極為鉑、鈀或鉑-鈀合金；

17、電極間距為1～5cm；

18、恒定電流范圍為300～1000ma；

19、沉積時間為2～10min。

20、作為優(yōu)選，所述s2中煅燒溫度為200～300℃，時間為1～2h；升溫速率為3℃/min。

21、作為優(yōu)選，所述s3中金屬釕前驅(qū)體溶液濃度為0.05～0.2mol/l；所述金屬釕前驅(qū)體溶液濃度為rucl3溶液或ru(no3)3溶液。

22、作為優(yōu)選，所述s3中烘干溫度為120℃，時間為30min。

23、作為優(yōu)選，所述s3中燒結(jié)溫度為350～500℃。

24、作為優(yōu)選，所述s5中長鏈硫醇溶劑為十二烷硫醇、十六烷硫醇或十八硫醇等溶劑的一種或多種混合。

25、作為優(yōu)選，所述s5中浸泡時間為2～10min。

26、作為優(yōu)選，所述s5中等離體反應(yīng)裝置的反應(yīng)條件為：電極放置后將裝置抽真空，接著充入氮氣或氬氣等惰性氣體，在1～3w/cm2輻照強度下反應(yīng)5～15min。

27、第二方面，本發(fā)明還提供了一種改性泡沫銅復合電極，由上述的制備方法制備得到。

28、第三方面，本發(fā)明還提供了上述的改性泡沫銅復合電極在近中性條件下進行原位催化氧化去除難降解有機廢水中的應(yīng)用。

29、至少含有以下有益技術(shù)效果：

30、1)本發(fā)明以泡沫銅作為電極基體，一方面是利用泡沫銅的三維多孔結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，無需特殊處理即可形成立體的孔隙，增大了傳質(zhì)效率。

31、2)本發(fā)明以高溫煅燒的方式在基體上原位生成氧化亞銅納米線，促進了電子氧還原產(chǎn)的能力，增大了泡沫銅孔隙間的比表面積，也提高了電極的催化能力。

32、3)本發(fā)明以電沉積的方式負載氧化亞銅，此方法制作簡單、方便可控，克服了傳統(tǒng)涂覆、浸漬、溶劑熱等方式易造成氧化物分散不均勻的問題。

33、4)本發(fā)明在電極表面涂覆氧化釕防腐涂層，能夠很好的增加電極的耐腐蝕性能，提高電極板的使用壽命。

34、5)本發(fā)明以等離子接枝的方式在電極最外層接枝長鏈硫醇，改善電極表面的疏水性能，增加其抗污染能力，此方法制作簡單、效果穩(wěn)定，大大拓展了電極的適用范圍。

35、6)本發(fā)明在近中性條件下對水體中的污染物降解有較好的效果。同時氧化亞銅與碳納米管直接負載在泡沫銅上作為陰極進行原位電催化，無需再外部投加過氧化氫與催化劑，不會造成二次污染，且無后續(xù)催化劑回收的問題。

技術(shù)特征：

1.一種改性泡沫銅復合電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述s1中煅燒溫度為600～900℃，時間為1～2h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述s2中電沉積溶液包括銅離子和輔助配位劑；所述銅離子濃度為0.1～0.3mol/l；所述輔助配位劑濃度為1～5g/l。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述輔助配位劑為三乙醇胺、n，n-二甲基甲酰胺或有機胺酯tpp一種或多種的混合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述s2中煅燒溫度為200～300℃，時間為1～2h；升溫速率為3℃/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述s3中金屬釕前驅(qū)體溶液濃度為0.05～0.2mol/l；所述金屬釕前驅(qū)體溶液濃度為rucl3溶液或ru(no3)3溶液。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述s3中燒結(jié)溫度為350～500℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述s5中長鏈硫醇溶劑為十二烷硫醇、十六烷硫醇或十八硫醇等溶劑的一種或多種混合。

9.一種改性泡沫銅復合電極，其特征在于，由權(quán)利要求1-8任一項所述的制備方法制備得到。

10.權(quán)利要求9所述的改性泡沫銅復合電極在近中性條件下進行原位催化氧化去除難降解有機廢水中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種改性泡沫銅復合電極及其制備方法和應(yīng)用，屬于電化學水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述改性泡沫銅復合電極的制備方法，包括以下步驟：S1.將泡沫銅依次經(jīng)過預處理、煅燒得到中間電極A；S2.將中間電極A作為陰極在電沉積溶液中進行電化學沉積然后經(jīng)過洗滌、干燥、煅燒、冷卻得到中間電極B；S3.將中間電極B表面均勻涂刷金屬釕前驅(qū)體溶液然后進行烘干、燒結(jié)、冷卻；S4.將步驟S3重復4～6次后在在280℃下熱處理3h，自然冷卻至室溫得到中間電極C；S5.將中間電極C置于長鏈硫醇溶劑中進行浸泡，然后于常溫下自然垂直放置晾干，然后將電極置于等離體反應(yīng)裝置中進行接枝反應(yīng)；S6.將步驟S5重復2～4次最終得到的改性泡沫銅復合電極。本發(fā)明在保證電極催化性能的同時，通過優(yōu)化改性方法，使得電極不但具有優(yōu)異的耐腐蝕性、耐摩擦性能，同時具有良好的疏水性能，極大的提高了電極的適用范圍。

技術(shù)研發(fā)人員：李法鴻,李小琴,黃全江,李嘉茵
受保護的技術(shù)使用者：廣州桑尼環(huán)?？萍加邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15