技术摘要：
本发明属于电极材料制备技术领域，公开了一种聚噻吩修饰金属铋掺杂的二氧化铅电极制备方法及其应用，将钛板进行初步超声清洗，在NaOH溶液中进行碱洗除油，将钛板浸渍到草酸溶液中进行表面粗糙化处理，酸蚀后，从溶液中取出钛板，用去离子水洗净，冷风吹干；以预处理后  全部
背景技术：
目前，我国水资源当前面临水资源短缺和水污染严重等问题。焦化厂、煤气发生 站、合成酚厂、制药厂、合成纤维厂等生产过程会产生大量的含酚废水，以苯酚及其衍生物 为代表。如不经处理直接排放会对人体、水体、鱼类、农作物、环境等带来严重危害。因此，含 酚废水的治理技术研究受到了国内外水处理技术工作者的广泛重视。电催化氧化法，可通 过电极表面的电催化作用或者由电场作用下而产生的自由基来使污染物氧化，具有十分广 阔的应用前景。制备出用于酚类废水处理的电催化电极材料是电催化技术的关键，钛基聚 噻吩修饰金属铋掺杂的二氧化铅电极由于其优越的耐腐蚀性以及导电性好等特点在含酚 废水处理中有广泛的应用。在电极的应用过程中，发现Ti/PbO2在电极稳定性与电催化活性 不够理想，因此很多学者故主要围绕表层与基体结合力、活性层稳定性、电极氧化活性等方 面对电极进行改性。 目前聚噻吩修饰金属铋掺杂的二氧化铅电极的修饰与掺杂改性主要有离子掺杂、 颗粒掺杂、表面活性剂掺杂。F、Fe、Co、Ce等非金属、金属离子的掺杂可有效抑制PbO2电极上 的析氧反应，减弱Pb与氧的结合能，从而提高电氧化催化活性。颗粒掺杂目的是增强电极的 机械强度、耐腐蚀性、催化活性及电极稳定性，研究者主要致力于稀土金属氧化物及纳米级 金属氧化物的掺杂。研究表明，聚四氟乙烯(PTFE)可以增加纯聚噻吩修饰金属铋掺杂的二 氧化铅电极的电催化活性点，另一方面PTFE的疏水性有利于气泡在电极表面的脱附。虽然 PbO2电极的性能可以通过各种掺杂修饰得到很大提高。但电极脱落、导电性不够好等问题， 使得电极在应用过程中电极稳定性与电催化活性不够理想。因此催化活性、稳定性和使用 寿命还需进一步得到提高。本方案在传统聚噻吩修饰金属铋掺杂的二氧化铅电极基础上掺 杂导电聚合物聚噻吩是由于聚噻吩具有导电性好、环境稳定性高、易制备等特点，用以提高 电极导电性及稳定性。金属铋的掺杂是为了改善电极表面结构，减缓“结瘤”现象，增加电极 表面活性位点。通过二者的共掺杂，实现协同作用。 解决以上问题及缺陷的难度为：通过一步沉积法成功将导电聚合物及铋成功掺 杂，实现二者的协同作用。改性后的电极对苯酚类有机物的降解高效快速，且实现电极的重 复使用率。 解决以上问题及缺陷的意义为：研究改性钛基聚噻吩修饰金属铋掺杂的二氧化铅 电极，引入新型的聚合物与金属粒子共掺杂活性层，以提高电极的稳定性及使用寿命。并在 此基础上对传统PbO2表层进行修饰改进，提高新型电极的电催化活性。 3 CN 111606395 A 说　明　书 2/6 页
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种聚噻吩修饰金属铋掺杂的二氧化铅 电极制备方法及其应用。 本发明是这样实现的，一种聚噻吩修饰金属铋掺杂的二氧化铅电极的制备方法， 所述聚噻吩修饰金属铋掺杂的二氧化铅电极的制备方法包括： 第一步，将钛板进行初步超声清洗，在NaOH溶液中进行碱洗除油，将钛板浸渍到草 酸溶液中进行表面粗糙化处理，酸蚀后，从溶液中取出钛板，用去离子水洗净，冷风吹干； 第二步，以预处理后的钛板为阳极，同等面积大小的钛网为阴极，以含Bi(NO3)3颗 粒、Pb(NO3)2、噻吩单体及浓度离子液体[BMIM]BF4混合溶液为电沉积液，制备得到电极。 进一步，所述第一步在质量分数为35％NaOH溶液中进行碱洗除油，除去钛基表面 油污及其他杂质。 进一步，所述第一步将钛板浸渍到温度为70℃～90℃且质量分数为10％～20％的 草酸溶液中进行表面粗糙化处理，处理时间为1.5～3h目的是除去钛基体表面的TiO2氧化 层。 进一步，所述第二步在电流密度为15mA/cm2～25mA/cm2电流密度下电沉积0.5h～ 1h，制备得到电极，在该电流密度下主要生成β-PbO2，抗腐蚀性能与导电性更好。 进一步，所述第二步电沉积温度在25℃～35℃，该温度有利于沉积反应的快速进 行。 进一步，所述钛板的纯度为不小于99.5％的工业纯钛，钛板尺寸使用切割机切割。 进一步，所述电沉积液中Bi(NO3)3浓度为1mmol/L～3mmol/L，Pb(NO3)2浓度为 0.2mol/L～0.5mol/L，NaF浓度为0.01mmol/L～0.04mmol/L、0.05mol/L～0.1mol/L离子液 体[BMIM]BF4，电沉积液的pH值为2～3。 本发明的另一目的在于提供一种由所述聚噻吩修饰金属铋掺杂的二氧化铅电极 的制备方法制备的聚噻吩修饰金属铋掺杂的二氧化铅电极。 本发明的另一目的在于提供一种所述聚噻吩修饰金属铋掺杂的二氧化铅电极在 降解苯酚类有机废水中的应用，将苯酚废水的pH值调整为3.0～7.0，浓度为1000mg/L；在以 Ti/PbO2-Bi-PTh电极为阳极，钛网为阴极的两电极体系中进行电催化氧化降解处理。 进一步，利用Ti/PbO2-Bi-PTh电催化氧化处理苯酚废水的电流密度为10mA/cm2- 40mA/cm2，电极间距为1cm～4cm，处理时间为20min～180min。 结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供聚噻 吩和金属铋共掺杂的聚噻吩修饰金属铋掺杂的二氧化铅电极(Ti/PbO2-Bi-PTh)制备方法 并将其用于苯酚废水的处理，采用电沉积法在钛基体上共掺杂沉积二氧化铅、聚噻吩及金 属铋，充分发挥电极的电催化氧化能力。所制备的电极对苯酚类有机废水有很好的降解作 用，在相同条件下与传统电极相比TOC去除率高出1.25倍。 本发明电极的电沉积过程中，聚噻吩(PTh)及金属铋的共掺杂使得电极表面更加 平整、均匀。与Pb的活性点相比，Bi活性点具有更高的氧表面活性，更易吸附有机物在电极 周围，难以发生析氧等副反应。本发明通过导电聚合物聚噻吩(PTh)与金属铋的共掺杂，与 未掺杂的聚噻吩修饰金属铋掺杂的二氧化铅电极相比显著提高了对苯酚废水的降解率， 100min降解时长内，改性后电极对苯酚废水降解率达100％，传统电极Ti/PbO2仅80.14％。 4 CN 111606395 A 说　明　书 3/6 页 本发明的电极适用于降解苯酚类有机废水，对苯酚的降解率可达100％，TOC去除 率达94.45％，通过槽电压测试，改性后电极能耗更低。此外，降解的最终产物为二氧化碳和 水，绿色经济。本发明电极的制备工艺简单，采用一步沉积法制备，可实现药剂的节省及耗 电，综合成本更低。与传统电极相比，对苯酚废水更快，完全降解在100min内完成。 附图说明 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使 用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的 附图。 图1是本发明实施例提供的聚噻吩修饰金属铋掺杂的二氧化铅电极的制备方法流 程图。 图2是本发明实施例提供的Ti/PbO2-Bi-PTh电极材料SEM分析图。 图3是本发明实施例提供的Ti/PbO2-Bi-PTh电极材料XRD分析图。 图4是本发明实施例提供的Ti/PbO2-Bi-PTh电极材料的LSV分析图。 图5是本发明实施例提供的Ti/PbO2-Bi-PTh电极材料的CV分析图。 图6是本发明实施例提供的噻吩浓度对制备的Ti/PbO2-Bi-PTh电极对苯酚废水降 解率的影响示意图。 图7是本发明实施例提供的不同电流密度对Ti/PbO2-Bi-PTh电极降解苯酚废水的 影响示意图。 图8是本发明实施例提供的不同电极间距对Ti/PbO2-Bi-PTh电极降解苯酚废水的 影响示意图。 图9是本发明实施例提供的不同苯酚废水初始pH对Ti/PbO2-Bi-PTh电极降解率的 影响示意图。