一种亚氧化钛DSA阳极的制备方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种亚氧化钛DSA阳极的制备方法以及用途。

背景技术

电催化氧化技术是一种新型的高级氧化技术，利用电催化阳极材料的直接催化氧化性能和电催化过程产生的强氧化性羟基自由基，将水中有机物进行分解和去除。然而电催化阳极材料是实现高效电催化氧化的关键，目前商用电阳极的制备成本较高，因此开发低成本、高效率的电催化阳极材料是实现电催化氧化技术广泛应用的关键。近年来，国内外很大研究者都在努力通过各种手段获得具有高效、高电势窗的电催化阳极材料，如BDD电极、Sb-SnO

发明内容

本发明目的在于，提供一种亚氧化钛DSA阳极的制备方法以及用途，该方法通过高温等离子喷涂法，以亚氧化钛为原料，通过控制喷涂条件和喷涂遍数，制备具有一定厚度的亚氧化钛DSA阳极材料，利用亚氧化钛本身的特性，获取具有高活性和高稳定性的亚氧化钛DSA阳极。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种亚氧化钛DSA阳极的制备方法，其特征在于，以钛材为载体，采用高温等离子喷涂法，将亚氧化钛负载于钛电极上，形成亚氧化钛DSA阳极，具体操作按下列步骤进行：

a、将等离子喷涂设备置入等离子喷涂房内，将亚氧化钛粉体放入等离子喷涂设备的送粉器内；

b、设定喷枪工作电压与工作电流；

c、将钛载体放入所述等离子喷涂房内；

d、设置喷涂程序，控制喷涂遍数，喷涂得到亚氧化钛DSA阳极。

优选地，所述亚氧化钛粉体的用量为3kg，喷枪工作电压为20-85V，工作电流为200-800A，喷涂遍数为1-20遍。

优选地，所述钛载体为钛板、钛网或多孔钛。

优选地，在钛载体表面喷涂亚氧化钛前，钛载体经喷砂、酸处理和洗涤。

优选地，所述步骤d得到的亚氧化钛DSA阳极表面亚氧化钛的厚度为10-200微米。

本发明制备所得亚氧化钛DSA阳极可用于去除污水中COD、氨氮。

在步骤b中，在钛载体为钛板、钛网、多孔钛。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

1、本发明通过原位脉冲电还原法，以亚氧化钛表面氧缺陷为活性位点，制备金属单原子分散的电催化电极材料，利用缺陷位实现金属原子的单原子分散和固定，获取具有高活性和高稳定性的亚氧化钛DSA阳极。

2、本发明通过控制电极亚氧化钛层的厚度，可增加电催化去除污水中COD和氨氮的效率，进而利用亚氧化钛的氧缺陷作用增强电极的稳定性。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例1

a、将等离子喷涂设备置入等离子喷涂房内，将3kg亚氧化钛放入等离子喷涂设备的送粉器内；

b、设定喷枪工作电压为20V，工作电流为200A；

c、将钛板经喷砂、酸处理和洗涤后，放入等离子喷涂房内；

d、设置喷涂程序，控制喷涂遍数为5遍，喷涂得到亚氧化钛DSA阳极，其中亚氧化钛的厚度为50微米。

实施例2

a、将等离子喷涂设备置入等离子喷涂房内，将3kg亚氧化钛放入等离子喷涂设备的送粉器内；

b、设定喷枪工作电压为40V，工作电流为400A；

c、将步骤b中的钛板经喷砂、酸处理和洗涤后，放入等离子喷涂房内；

d、设置喷涂程序，控制喷涂遍数为8遍，喷涂得到亚氧化钛DSA阳极，其中亚氧化钛的厚度为80微米。

实施例3

a、将等离子喷涂设备置入等离子喷涂房内，将3kg亚氧化钛放入等离子喷涂设备的送粉器内；

b、设定喷枪工作电压为85V，工作电流为800A；

c、将步骤b中的钛板经喷砂、酸处理和洗涤后，放入等离子喷涂房内；

d、设置喷涂程序，控制喷涂遍数为20遍，喷涂得到亚氧化钛DSA阳极，其中亚氧化钛的厚度为200微米。

实施例4

a、将实施例1所制备的亚氧化钛DSA阳极和不锈钢阴极交错放入电催化氧化反应装置内，用于处理印染废水；

b、将步骤a中的电催化氧化反应装置中通入COD为500mg/L、氨氮为25mg/L的待处理水样；

c、将步骤a中的电催化氧化反应装置通入电流，电流为1000A，电压为5V，停留时间为1小时；

d、待步骤a中的电催化氧化反应装置连续运行一个小时后，采集出水水样，测定出水COD；

e、出水COD值<50mg/L，氨氮<2mg/L，即，达到了污水综合排放标准一级A。