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具有非均相光電催化性能的Ru摻雜二氧化鈦電極材料的制作方法

942   編輯:中冶有色網(wǎng)   來源:福州大學(xué)  
2023-09-22 13:40:02
本發(fā)明屬于tio2電極材料制備領(lǐng)域,具體涉及一種具有非均相光電催化性能的ru摻雜二氧化鈦電極材料。 背景技術(shù): 對于光催化材料tio2的摻雜改性,摻雜元素的種類、數(shù)量和摻入晶格中的位置均對tio2的化學(xué)計(jì)量比和氧空位的濃度有影響,目前對其光催化的研究成果非常多。ruo2的工作電位寬,在1.2v的電勢范圍內(nèi)存在三個(gè)不同的氧化價(jià)態(tài),具有金屬導(dǎo)電性、質(zhì)子導(dǎo)電性、良好的熱穩(wěn)定性、高倍率特性、高比電容特性以及長循環(huán)壽命等性能優(yōu)點(diǎn)。ruo2在電化學(xué)、光化學(xué)、高電荷存儲設(shè)備等方面有很好的催化性。光催化和電催化氧化主要依賴于電子和空穴的產(chǎn)量。目前對ru-ti二元電極的研究主要集中在對電催化活性的研究上,貴金屬氧化物ru含量要高達(dá)30%,而較少關(guān)注低ru摻雜對tio2的非均相光電催化活性的影響。 本申請先利用第一性原理計(jì)算分析其氧化物的物理性能,然后采用熱分解法制備系列以ti/ruo2-tio2為主體的電極。在此基礎(chǔ)上,還可以摻雜其它過渡金屬氧化物以及活性炭、碳納米管、石墨烯等,進(jìn)一步提高其非均相光電催化性能。 本發(fā)明與形穩(wěn)陽極最根本的區(qū)別在于貴金屬ru量低和研究的出發(fā)點(diǎn)。對于形穩(wěn)陽極,添加非貴金屬氧化物的目的是降低貴金屬用量,一般貴金屬用量仍然要高達(dá)30%以上(貴金屬摩爾比),每平方厘米鈦上貴金屬量最少0.8mg。這樣才能保證活性和耐蝕性。另外形穩(wěn)陽極是應(yīng)用于電解、電冶金等電化學(xué)領(lǐng)域和能源領(lǐng)域。而本發(fā)明的貴金屬ru量控制在每平方厘米上重量為0.1~0.6mg就可以有光電催化效果,而且ru的摻雜量僅需0.625%。應(yīng)用領(lǐng)域是廢水處理。當(dāng)然,貴金屬ru量高于0.6mg/cm2光電催化效果更好,但制造價(jià)格顯著升高,不利于應(yīng)用開發(fā)。 技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素: 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種具有非均相光電催化性能的ru摻雜二氧化鈦電極材料。通過控制合適的ru摻雜量,能有效提高電極材料的光催化活性和導(dǎo)電性。 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的,采用如下技術(shù)方案: 一種具有非均相光電催化性能的ru摻雜二氧化鈦電極材料,所述的電極材料為ti/ruxti1-xo2,0.0625≤x≤0.1875;優(yōu)選的,所述的電極材料為ti/ru0.0625ti0.9375o2。 一種制備如上所述的具有非均相光電催化性能的ru摻雜二氧化鈦電極材料的方法,包括以下步驟: 1)將鈦板經(jīng)去脂、噴砂、20wt%沸騰
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