公布日：2022.03.08
申請(qǐng)日：2021.12.15
分類(lèi)號(hào)：C02F1/461(2006.01)I;C02F1/467(2006.01)I
摘要
一種難生化廢水電化學(xué)高級(jí)氧化EAOPs多孔電極制備方法及多孔電極板，解決了如何制備穩(wěn)定高比表面積與高表面活性的電極的問(wèn)題。依據(jù)提供的方法制備的多孔電極板具有四級(jí)結(jié)構(gòu)，極板上的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為第一級(jí)結(jié)構(gòu)，3D打印時(shí)半熔融顆粒附著在網(wǎng)上形成突觸第二級(jí)結(jié)構(gòu)，極板振篩第一異種催化劑形成第三級(jí)結(jié)構(gòu)，極板經(jīng)沉積處理形成第四級(jí)結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種難生化廢水電化學(xué)高級(jí)氧化EAOPs多孔電極制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：S1：通過(guò)3D打印技術(shù)將催化活性金屬打印成多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的極板；S2：清理極板，去除極板中的游離顆粒；S3：以極板為篩網(wǎng)，振篩引入第一異種催化劑，隨后對(duì)極板進(jìn)行振實(shí)處理；S4：將極板進(jìn)行沉積處理，引入第二異種催化劑，隨后進(jìn)行高溫?zé)崽幚�，獲得最終成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難生化廢水電化學(xué)高級(jí)氧化EAOPs多孔電極制備方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：所述3D打印技術(shù)為選擇性激光熔化或電子束熔融成型，所述催化活性金屬為金屬鈦，極板的孔徑為0.2-5mm，極板厚度為5-50mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的難生化廢水電化學(xué)高級(jí)氧化EAOPs多孔電極制備方法，其特征在于，所述金屬鈦為鈦球形顆粒，顆粒直徑為40-100μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難生化廢水電化學(xué)高級(jí)氧化EAOPs多孔電極制備方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：清理極板先采用超聲波震蕩清洗，然后采用高壓氣體吹掃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的難生化廢水電化學(xué)高級(jí)氧化EAOPs多孔電極制備方法，其特征在于，超聲波震蕩清洗頻率為25-80KHz，清洗時(shí)間10-30min，高壓氣體吹掃的氣壓為0.1-0.6MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難生化廢水電化學(xué)高級(jí)氧化EAOPs多孔電極制備方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：第一異種催化劑為不規(guī)則顆粒，顆粒顆粒尺寸為18-1700μm，振實(shí)處理的振動(dòng)幅度為0.5-3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的難生化廢水電化學(xué)高級(jí)氧化EAOPs多孔電極制備方法，其特征在于，所述步驟3還包括：振實(shí)處理后，計(jì)算極板所負(fù)載的第一異種催化劑顆粒與極板質(zhì)量比，控制質(zhì)量比為0.1％-5％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難生化廢水電化學(xué)高級(jí)氧化EAOPs多孔電極制備方法，其特征在于，所述步驟4具體包括：所述沉積處理采用物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或電化學(xué)沉積。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難生化廢水電化學(xué)高級(jí)氧化EAOPs多孔電極制備方法，其特征在于，所述步驟4具體包括：所述高溫?zé)崽幚淼奶幚頊囟葹?00-1600℃。
10.一種由權(quán)利要求1-9任一權(quán)利所述方法制得的多孔電極板，其特征在于，所述電極板具有四級(jí)結(jié)構(gòu)，極板上的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為第一級(jí)結(jié)構(gòu)，3D打印時(shí)半熔融顆粒附著在網(wǎng)上形成突觸第二級(jí)結(jié)構(gòu)，極板振篩第一異種催化劑形成第三級(jí)結(jié)構(gòu)，極板經(jīng)沉積處理形成第四級(jí)結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容
基于現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種難生化廢水電化學(xué)高級(jí)氧化EAOPs多孔電極制備方法，解決了如何制備穩(wěn)定高比面積與高表面活性的電極的問(wèn)題，并提供一種依據(jù)提供的方法制備的具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的多孔電極板。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種難生化廢水電化學(xué)高級(jí)氧化EAOPs多孔電極制備方法，包括以下步驟：
S1：通過(guò)3D打印技術(shù)將催化活性金屬打印成多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的極板；
S2：清理極板，去除極板中的游離顆粒；
S3：以極板為篩網(wǎng)，振篩引入第一異種催化劑，隨后對(duì)極板進(jìn)行振實(shí)處理；
S4：將極板進(jìn)行沉積處理，引入第二異種催化劑，隨后進(jìn)行高溫?zé)崽幚�，獲得最終成品。
作為一種優(yōu)選方案，3D打印技術(shù)為選擇性激光燒結(jié)或電子束熔融成型，催化活性金屬為金屬鈦，極板的孔徑為0.2-5mm，極板厚度為5-50mm。
進(jìn)一步的，金屬鈦為鈦球形顆粒，顆粒直徑為40-100μm。
作為一種優(yōu)選方案，清理極板先采用超聲波震蕩清洗，然后采用高壓氣體吹掃。
進(jìn)一步的，超聲波震蕩清洗頻率為25-80KHz，清洗時(shí)間10-30min，高壓氣體吹掃的氣壓為0.1-0.6MPa。
作為一種優(yōu)選方案，第一異種催化劑為不規(guī)則顆粒，顆粒顆粒尺寸為18-1700μm，振實(shí)處理的振動(dòng)幅度為0.5-3mm。
進(jìn)一步的，振實(shí)處理后，計(jì)算極板所負(fù)載的第一異種催化劑顆粒與極板質(zhì)量比,控制質(zhì)量比為0.1％-5％。
作為一種優(yōu)選方案，沉積處理采用物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或電化學(xué)沉積。
作為一種優(yōu)選方案，高溫?zé)崽幚淼奶幚頊囟葹?00-1600℃。
本發(fā)明的第二方面提供一種電芬頓電極板，依照上述任意一種方法制得，電極板具有四級(jí)結(jié)構(gòu)，極板上的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為第一級(jí)結(jié)構(gòu)，3D打印時(shí)半熔融顆粒附著在網(wǎng)上形成突觸第二級(jí)結(jié)構(gòu)，極板振篩第一異種催化劑形成第三級(jí)結(jié)構(gòu)，極板經(jīng)沉積處理形成第四級(jí)結(jié)構(gòu)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)本發(fā)明提供的方法，其有益效果在于：
1)通過(guò)制備擁有宏觀-中觀-微觀四級(jí)的，微-納米復(fù)合的電芬頓催化極板，顯著提高材料的比表面積，增加形成極板與溶液的接觸反應(yīng)面積，有利于電芬頓催化反應(yīng)H2O2的生成。
2)采用特定工藝，減少3D打印球形顆粒的熔融程度及熔池深度，獲得更多的半熔融顆粒粘結(jié)在多孔骨架表面，從而增加了半熔融顆粒比例，形成更多的微米級(jí)球形突觸結(jié)構(gòu)。
3)通過(guò)清理及去除極板貫通孔中的游離球形顆粒，釋放3D打印極板骨架中貫通孔的中空結(jié)構(gòu)，防止未熔融的球形顆粒堵塞骨架中貫通孔，接著通過(guò)振篩處理，增加不規(guī)則顆粒的嵌入，既保證了宏觀孔的整體貫通，也提高了比表面積。
4)先后引入兩種異種催化劑，從而提高極板表面的電化學(xué)催化活性。
（發(fā)明人：劉超;丁玉梅;陳會(huì)清）
