本發(fā)明涉及環(huán)境化學和光電催化，具體為一種tio2/聚苯胺有機無機雜化復合光電陽極及其制備方法。

背景技術：

1、目前，制藥企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)空前興起，藥物廢水污染物含量高、毒性大、生物降解性差、含鹽量高，未經(jīng)處理或未處理達標即排放的藥物廢水，會對生物體健康和環(huán)境構成潛在威脅。

2、藥物廢水的處理方法主要有物理法、化學氧化法和生物法，物理法雖操作簡單、成本較低，但僅用于分離廢水中的宏觀顆粒，多用于預處理；生物法雖降解效果好，但其易受到污染物濃度影響，并且成本較高等缺點；化學法即通過化學反應改變廢水中污染物的化學性質或者物理性質，從而實現(xiàn)去除污染物的廢水處理方法，其中，高級氧化技術(aops)是一種物理-化學相結合的過程，其過程易控制，適用范圍廣，無二次污染。例如專利cn201911227040.9公開了一種氣凝膠材料及其制備方法、催化劑磺胺類藥物廢水降解方法和應用，此發(fā)明采用氧化石墨烯水分散液與水合肼水溶液，經(jīng)過簡單的擠壓即可實現(xiàn)回收再利用，避免對環(huán)境的二次污染，但氣凝膠材料本身體積大，且易受潮、易燃，對儲備環(huán)境要求高；專利cn202310040260.0公開了一種光電一體催化電極的制備及抗病毒藥物廢水降解應用，此法制備出cmo電催化電極和wcn光催化電極，在其之間放置一個鎳泡沫，形成三明治結構的復合催化電極，此發(fā)明雖然降解率較高，具有一定可持續(xù)利用性，但其制備工藝復雜，成本高，實驗過程中會使用危險性較高的化學試劑，而且因為其獨特的結構將導致材料與水接觸面積增大，一定程度影響了光電轉換效率。

3、因此需要一種tio2/聚苯胺有機無機雜化復合光電陽極及其制備方法對上述問題做出改善。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種tio2/聚苯胺有機無機雜化復合光電陽極及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種tio2/聚苯胺有機無機雜化復合光電陽極，包括，該復合光電陽極以不銹鋼片為基底，表層為tio2/聚苯胺復合膜層，光電陽極復合層中tio2/聚苯胺與不銹鋼基底通過成膜助劑作用結合，復合光電陽極表面呈光滑平整設置。

4、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述的不銹鋼基底的厚度為0.5-1mm，tio2/聚苯胺復合層的厚度為700-800nm，tio2/聚苯胺粒徑為20-30nm。

5、一種tio2/聚苯胺有機無機雜化復合光電陽極的制備方法，包括以下步驟：

6、步驟1、將一定量精餾后的苯胺、一定量鹽酸溶液和一定量ptc依次加入到250ml三口燒瓶中，使其在冰水浴環(huán)境下以合適的轉速進行攪拌；

7、步驟2、用一定量的過硫酸銨和官能團試劑混合溶液滴加到三口燒瓶中，在一定時間內將其滴加到三口燒瓶中，此時溶液為藍黑色，繼續(xù)在冰水浴環(huán)境下攪拌一定時間后停止反應；

8、步驟3、反應后分別采用鹽酸、無水乙醇和大量蒸餾水依次進行洗滌抽濾，將抽濾完畢的產(chǎn)物放置在真空干燥箱中干燥，研磨過篩即得tio2/聚苯胺粉末；

9、步驟4、將一定量的催化劑加入到一定量的乙醇-水溶液中，再加入一定濃度的nafion溶液，充分攪拌一定時間；

10、步驟5、攪拌完成后將溶液均勻滴至干燥的不銹鋼片表面，在真空干燥箱特定溫度下干燥12小時，拿出備用；

11、步驟6、稱取一定量的目標污染物，將聚苯胺/tio2粉末光電陽極與不銹鋼陰極一起插入目標污染物溶液，設置不同電壓、時間、極板距離及能量來源。

12、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述步驟1中，精餾后的苯胺取1-5ml，鹽酸溶液與苯胺的摩爾比為1：1-6，ptc與苯胺的摩爾比為1：1-60，冰水浴環(huán)境為-5-0℃最佳。

13、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述ptc的制備方法為：將0.1mol無機鈦鹽溶于400ml蒸餾水中，再逐滴加入氨水，調節(jié)溶液ph至7，形成氫氧化鈦沉淀，將沉淀靜置過夜、分層、洗滌，配成0.2mol/l的溶液，再向溶液中加入340g質量分數(shù)30％過氧化氫溶液、1l蒸餾水，在100℃下反應1h。

14、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述步驟2中，量取過硫酸銨和官能團試劑的混合溶液取100ml，其中過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1:1-10，官能團試劑與ptc的摩爾比為1：1-10，將混合溶液滴加后，在冰水浴環(huán)境下攪拌0.5-10h后停止反應。

15、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述步驟4中，催化劑取1-100mg，乙醇水溶液(水和乙醇體積比為1:3)取1-10ml，nafion溶液濃度為5％取1-100ul，充分攪拌的時間為1-24h。

16、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述步驟6中，目標污染物為對乙酰氨基酚目標污染物溶液濃度為10-100mg/l并且取1000ml溶液，其中設置的電壓為5v-30v，時間為0.5h-8h，極板距離為1cm-10cm。

17、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

18、1、本發(fā)明中，tio2/聚苯胺復合光電陽極成本較低，化學試劑危險性小，對環(huán)境的危害少而且具有增強的可見光吸收，可改善復合陽極在可見光區(qū)域的吸收能力，充分提高對太陽能的利用效率，而且tio2與聚苯胺之間的界面相互作用可能有助于促進電荷分離，并提供更有效的電荷傳輸通道，減少電荷復合損失，從而提升光電轉換效率。

19、2、本發(fā)明中，聚苯胺可以在一定程度上保護tio2免受儲存環(huán)境的影響，提高光電陽極的長期穩(wěn)定性。

20、3、本發(fā)明中，這種雜化復合光電陽極在太陽能電池、光電催化等領域具有更廣泛的應用前景，為相關技術的發(fā)展提供新的思路和材料選擇。

技術特征：

1.一種tio2/聚苯胺有機無機雜化復合光電陽極，包括，其特征在于：該復合光電陽極以不銹鋼片為基底，表層為tio2/聚苯胺復合膜層，光電陽極復合層中tio2/聚苯胺與不銹鋼基底通過成膜助劑作用結合，復合光電陽極表面呈光滑平整設置。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種tio2/聚苯胺有機無機雜化復合光電陽極，其特征在于：所述的不銹鋼基底的厚度為0.5-1mm，tio2/聚苯胺復合層的厚度為700-800nm，tio2/聚苯胺粒徑為20-30nm。

3.一種tio2/聚苯胺有機無機雜化復合光電陽極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權利要求1所述的一種tio2/聚苯胺有機無機雜化復合光電陽極的制備方法，其特征在于：所述步驟1中，精餾后的苯胺取1-5ml，鹽酸溶液與苯胺的摩爾比為1：1-6，ptc與苯胺的摩爾比為1：1-60，冰水浴環(huán)境為-5-0℃最佳。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種tio2/聚苯胺有機無機雜化復合光電陽極及其制備方法，其特征在于：所述ptc的制備方法為：將0.1mol無機鈦鹽溶于400ml蒸餾水中，再逐滴加入氨水，調節(jié)溶液ph至7，形成氫氧化鈦沉淀，將沉淀靜置過夜、分層、洗滌，配成0.2mol/l的溶液，再向溶液中加入340g質量分數(shù)30％過氧化氫溶液、1l蒸餾水，在100℃下反應1h。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種tio2/聚苯胺有機無機雜化復合光電陽極及其制備方法，其特征在于：所述步驟2中，量取過硫酸銨和官能團試劑的混合溶液取100ml，其中過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1:1-10，官能團試劑與ptc的摩爾比為1：1-10，將混合溶液滴加后，在冰水浴環(huán)境下攪拌0.5-10h后停止反應。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種tio2/聚苯胺有機無機雜化復合光電陽極及其制備方法，其特征在于：所述步驟4中，催化劑取1-100mg，乙醇水溶液(水和乙醇體積比為1:3)取1-10ml，nafion溶液濃度為5％取1-100ul，充分攪拌的時間為1-24h。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種tio2/聚苯胺有機無機雜化復合光電陽極及其制備方法，其特征在于：所述步驟6中，目標污染物為對乙酰氨基酚目標污染物溶液濃度為10-100mg/l并且取1000ml溶液，其中設置的電壓為5v-30v，時間為0.5h-8h，極板距離為1cm-10cm。

技術總結
本發(fā)明涉及環(huán)境化學和光電催化技術領域，尤其為一種TiO<subgt;2</subgt;/聚苯胺有機無機雜化復合光電陽極，包括，該復合光電陽極以不銹鋼片為基底，表層為TiO<subgt;2</subgt;/聚苯胺復合膜層，光電陽極復合層中TiO<subgt;2</subgt;/聚苯胺與不銹鋼基底通過成膜助劑作用結合，復合光電陽極表面呈光滑平整設置，TiO<subgt;2</subgt;/聚苯胺復合光電陽極成本較低，化學試劑危險性小，對環(huán)境的危害少而且具有增強的可見光吸收，可改善復合陽極在可見光區(qū)域的吸收能力，充分提高對太陽能的利用效率，而且TiO<subgt;2</subgt;與聚苯胺之間的界面相互作用可能有助于促進電荷分離，并提供更有效的電荷傳輸通道，減少電荷復合損失，從而提升光電轉換效率。

技術研發(fā)人員：畢祥,仇鈺豪,李欣穎,陳昱蒙,宋治峰,陸迎春,錢佳,張文華,王立中
受保護的技術使用者：泰州職業(yè)技術學院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9