北京师范大学殷立峰获国家专利权
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龙图腾网获悉北京师范大学申请的专利一种兼具电催化和光催化活性的纳晶电极获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119285033B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411411835.6,技术领域涉及:C02F1/30;该发明授权一种兼具电催化和光催化活性的纳晶电极是由殷立峰;林源忠;郭涛;杨博轩;郭文卿设计研发完成,并于2024-10-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种兼具电催化和光催化活性的纳晶电极在说明书摘要公布了:本发明公开了一种兼具电催化和光催化活性的纳晶电极。其制备方法包括:先对钛基板进行打磨、碱液和草酸浸泡处理;采用非平衡火焰气溶胶法制备中间层,设置特定射频功率、载气等参数在钛板表面形成高熵陶瓷层;配置特定混合物经球磨等处理作为表面活性层起始材料,通过等离子定向爆炸法制备表面活性层,多次重复并调整参数提高致密性;最后进行退火处理。该新型的纳晶电极具有超稳定防氯离子浸彻能力、高机械强度、良好电导率和稳定均一的特性以及突出的电催化和光催化性能,为工业污废水深度处理领域提供新的解决方案。
本发明授权一种兼具电催化和光催化活性的纳晶电极在权利要求书中公布了:1.一种兼具电催化和光催化活性的纳晶电极,其特征在于,其制备方法包括以下步骤: 步骤1,选择纯度不低于99.9%的钛基板,首先使用线切割剪裁钛基板,选用200~400目的粗砂纸将钛基板打磨至平滑,然后选用800目以上的细砂纸抛光去除基板表面氧化层,将打磨好的钛基板放入沸腾的质量浓度为5%的氢氧化钠溶液中浸泡0.5小时,清洗后在含有质量浓度为1%的草酸沸腾溶液中浸泡2小时,再放入质量浓度为0.1%的草酸溶液中浸泡备用,防止钛基板二次氧化; 步骤2,纳晶电极中间层采取非平衡火焰气溶胶法制备,将步骤1中预处理后的钛基板经去离子水清洗后用氮气吹干,置于非平衡火焰气溶胶合成反应器中央,设置非平衡火焰气溶胶设备射频为3兆赫兹,功率45千瓦,氩气为载气,流率为30标准升分钟,鞘气为氩气和氢气等体积混合气,流率为120标准升分钟; 步骤3,配置质量比为17:3:2:1:0.02的金属锡、硝酸锆、单质硅、氟化钙、氯化钆的混合物,经球磨破碎至颗粒度小于200纳米并充分混匀,通过振动粉末进料器连续进料,并通过氩气载气输送到非平衡火焰气溶胶反应器的注射喷口持续均匀喷射到钛板表面,设置粉末混合物的进料速率1.2~2.0克分钟,在合成过程中,反应器压力保持在66.7千帕,温度保持在1200°C,反应持续200秒后,获得具有超稳定防氯离子浸彻能力的高熵陶瓷层的钛基板; 步骤4,配置质量比为120:28:19:2:1的氮化硼、金属铅、金属钛、金属锰、金属锌的混合物作为表面活性层的起始材料,将该混合物置于正庚烷中,在氩气保护下,经球磨40小时获得颗粒度小于50纳米的混合纳米颗粒; 步骤5,纳晶电极表面活性层采取等离子定向爆炸法制备,将步骤3中得到的带有高熵陶瓷层的钛基板置于放电等离子烧结设备中心,将步骤4中得到的混合纳米颗粒在氩气输送下高速溅射在钛基板表面,同时在基板两侧施加电压为1.2千伏,周期为100毫秒,占空比为5:1的脉冲直流电场,由于金属铅、金属钛、金属锰、金属锌均为活泼金属,在溅射过程中发生烧结反应,与钛基板表面的高熵陶瓷层形成机械强度高,电导率好,稳定均一,且膨胀率相近的表面活性层,持续反应10秒后停止; 步骤6,进行二次等离子定向爆炸步骤,调整脉冲直流电压为0.8千伏,周期为10毫秒,占空比为5:1,以提高表面活性层致密性,持续反应5秒后停止; 步骤7,再次顺序重复步骤5和步骤6,重复操作3~5次,获得带多级稳定结构的表面活性层的钛基板; 步骤8,退火处理,在0.1~1帕的真空氛围下,将步骤7中得到的带多级稳定结构的表面活性层的钛基板在350°C进行退火,以进一步优化材料的晶体结构和表面化学状态,提升电极的电催化和光催化性能,最终获得兼具电催化和光催化活性的纳晶电极。
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