钛负载纳米Pd粒子电极的电化学催化性能研究

采用电化学沉积法将纳米钯粒子负载在钛板上,制备钛负载纳米钯粒子的NanoPd/Ti电极.利用循环伏安法和线性扫描伏安法对比研究NanoPd/Ti电极与Ti电极的电化学性能,以及分别对氯苯和硝基苯模拟废水电化学催化性能,表明NanoPd/Ti电极循环伏安过程出现新的氧化峰和还原峰,反应电位明显正移,反应过程峰电流也明显增大.通过降解实验,NanoPd/Ti电极可以在更低电压,更短时间内达到更好CODcr去除效果.     

表面活性剂-Pd修饰Ti电极的制备及电化学性能表征

通过电沉积法在Ti网表面聚合表面活性剂SDBS和吡咯复合膜,从而制备Pd/PPy (SDBS)/Ti电极.CV测试表明,Pd/PPy (SDBS)/Ti电极可以在-500 my(以Hg/Hg2SO4为参比电极)左右获得-137.5 mA的氢吸附峰.SEM表明,钯颗粒在SDBS修饰的PPy复合膜表面沉积均匀,粒径在几个微米左右,甚至有纳米级颗粒存在.在高放大倍数下,可以看到细小的颗粒表面呈层叠的片状结构,空间延伸性好.在电催化还原脱氯领域有较大的应用潜力.     

酸性体系中Pd/PPy/foam-Ni电极电化学还原三氯甲烷

在沉积电流密度5 mA·cm^-2,沉积时间40 min条件下,通过电沉积方法制备Pd/PPy/泡沫镍(foam-Ni)电极,以Pd/PPy/foam-Ni电极为阴极研究酸性体系中三氯甲烷的电化学还原脱氯,实验在室温条件下进行.采用循环伏安法对电极进行测试,Pd/PPy/foam-Ni电极在-500 mV (vs Hg/Hg₂SO₄)左右获得很大的氢吸附峰电流值,峰电流值为－100 mA.扫描电镜(SEM)分析表明,聚吡咯的引入改变了Pd在电极表面的沉积形态,使电极表面具有很好的空间延伸性.在酸性体系中进行Pd/PPy/foam-Ni电极对三氯甲烷的电化学还原脱氯实验,结果表明,综合考虑三氯甲烷去除率及脱氯过程电流效率,在保证脱氯过程电流效率为44.17%的条件下,三氯甲烷的去除率为49.23%,此时最佳脱氯电流密度为0.05 mA·cm^-2,最佳脱氯时间为180 min,实现了在酸性水溶液体系中,低初始浓度三氯甲烷较好的脱氯效果.     

改性Ti/SnO2-Sb电极催化降解1,4-二氯苯废水试验研究

采用聚合物前驱体法制备了未掺杂、掺杂Cu、掺杂Bi、掺杂Ni的4种Ti/Sn O2-Sb电极,运用SEM和XRD分析电极表面形貌及结构,通过线性极化扫描、循环伏安等测试考察其电化学性能,同时进行1,4二氯苯(p-DCB)降解实验进一步探究电极的电催化氧化特性.SEM和XRD结果表明,掺杂金属可改善电极表面形貌,增大其比表面积;电化学测试表明,Ti/Sn O2-Sb电极的析氧电位并未因金属掺杂而有明显改变,掺杂金属后,Ti/Sn O2-Sb电极具有更优的电催化活性和稳定性.p-DCB降解实验表明,改性Ti/Sn O2-Sb电极对p-DCB的降解效率明显提高,其中Ti/Sn O2-Sb-Cu电极的电催化处理效果最优,电解2 h后p-DCB的去除率即达到87.6%,且p-DCB的降解反应遵循一级反应动力学规律.     

PbO_2/Ti改性电极电催化氧化酸性品红的试验研究

采用热氧化法制备了PbO2/Ti改性电极,以酸性品红为处理对象,采用未掺杂和掺杂Fe、Ni的改性电极电催化氧化降解酸性品红,比较不同电极的电催化效果,考察电流密度、电解质浓度对电催化氧化处理系统的影响。结果表明:在酸性品红初始浓度为100mg/L,电流密度为75mA/cm2,电解质(Na2SO4)浓度为12g/L的条件下,分别以掺杂Fe和Ni电极为阳极,1h后酸性品红的去除率分别为91.86%和93.04%;Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2-Fe和Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2-Ni电极,其电催化性能明显优于传统PbO2/Ti电极。     

电催化氧化法处理生活污水研究

研究制作了3种金属氧化物修饰电极:Ti/SnO2-Sb2O3、Ti/RuO2-IrO2、Ti/SnO2-Sb2O3-MnO2/PbO2,用这3种电极电解葡萄糖溶液,筛选出了处理效果最好的电极——Ti/SnO2-Sb2O3-MnO2/PbO2电极。通过Ti/SnO2-Sb2O3-MnO2/PbO2电极电解葡萄糖溶液实验,研究了电解时间、电流密度、电解质浓度等因素对电解效果的影响。     

Pd/GO/Ni电极的制备及对2,4-二氯酚的降解研究

为去除持久性氯代有机污染物2,4-二氯酚(2,4-DCP),利用电化学沉积法制备了一种新型钯/氧化石墨烯/泡沫镍(Pd/GO/Ni)电极,并通过电化学法降解2,4-二氯酚,取得良好的效果。通过扫描电镜等表征手段观察其表面形貌。结果表明:氧化石墨烯浓度为10 mol/L是制备Pd/GO/Ni电极的最佳浓度,p H为3时,Pd/GO/Ni电极对2,4-二氯酚的去除率达到90.7%。     

GO/AC/Ti复合电极的制备及其对甲基橙的吸附电解性能

吸附和电解是2种去除水中有机物的有效方法,为发挥吸附和电解对有机物的协同作用,将具有优良吸附导电性能的还原氧化石墨烯（RGO）与活性炭（AC）复合得到复合材料并将其黏附在Ti极片上,得到RGO/AC/Ti复合电极用于电解水中的甲基橙。利用SEM、FT-IR、BET、XRD、C-V、EIS等对复合材料及电极进行表征,考察了Ti、RGO/Ti和RGO/AC/Ti对甲基橙的电化学性能。结果表明:与RGO相比,RGO/AC的比表面积由318.1 m2/g增加到405.1 m2/g。相对于RGO/Ti,RGO/AC/Ti电极比电容值略有下降,但电容保持率提升。在电解质浓度为0.15 mol/L,极距为15 mm,电流为100 mA,pH为6时,Ti、RGO/Ti和RGO/AC/Ti电极对甲基橙的去除率分别达到48.1%、79.5%和88.8%,去除效果较好。     

钛基氧化物电极的制备及其在水处理中的应用

介绍了钛基氧化物电极制备的理论基础 ,并综述了 Ti/Sn O2 和 Ti/Pb O2 系列电极在水处理中的应用     

PbO2/TiO2-NT/Ti电极的制备及电催化性能研究

采用阳极氧化法制备了TiO_2纳米管(TiO_2-NT),研究了阳极氧化时间对TiO_2-NT形貌与结构的影响.结果表明,氧化时间为180 min时,TiO_2-NT排列紧密,管口形状接近圆形,管径为93 nm左右.以TiO_2-NT为底层采用电沉积法制备PbO_2/TiO_2-NT/Ti电极,PbO_2/TiO_2-NT/Ti电极与传统PbO_2/SnO_2-Sb2O3/Ti电极形貌、结构、电化学性能、使用寿命对比分析结果表明,与PbO_2/SnO_2-Sb2O3/Ti电极相比,PbO_2/TiO_2-NT/Ti电极具有较小的晶粒尺寸、较高的催化氧化活性和较长的使用寿命.     

电沉积法制备Pd-TiO2NTs/Ti电极降解2,4-二氯苯酚的试验研究

氯酚类物质中,2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)是一种广泛存在于自然界中的含氯有机物,具有遗传毒性、致癌性,可能会造成严重的环境问题。目前用于去除2,4-DCP含氯有机污染物的方法均存在一定的缺陷。采用电沉积法将钯(Pd)负载在二氧化钛(TiO_2)纳米管上作为阴极,通过Ti片阳极氧化的方式合成TiO_2NTs/Ti载体作为阳极,制备了一种新型的载Pd电极Pd-TiO_2NTs/Ti,用于2,4-DCP的脱氯,并通过对2,4-DCP进行电催化加氢脱氯试验考察了不同pH值和电流条件下对2,4-DCP的脱氯效果。试验结果表明:在pH值为5、电流为50 mA的条件下,经过90 min反应,2,4-DCP的脱氯效率达到91.5%,可为实际废水处理中2,4-DCP等氯酚类物质的去除提供新的思路。     

电化学氧化PFOA阳极材料筛选及其机制研究

全氟辛酸(PFOA)具有环境持久性及内分泌干扰性,传统的生物降解及高级氧化法对PFOA的去除效果微弱.本研究采用电化学氧化法降解PFOA,选取BDD(掺硼金刚石电极)、Pt、Ti、Ti/RuO2、Ti/RuO2-IrO2、Ti/In2O3、Ti/SnO2-Sb2O5-IrO2、Ti/SnO2-Sb2O5-RhO2、Ti/SnO2-Sb2O5、Ti/SnO2-Sb2O5-CeO2和Ti/SnO2-Sb2O5-Bi2O3这11种阳极材料为备选电极.采用线性扫描伏安法测试析氧电位(OEP),评价11种电极对PFOA的降解效果和脱氟效果,并采用超声-电化学协同方法间接证明PFOA分子在电极表面的直接电子转移是降解反应的第一步.Ti/SnO2-Sb2O5-Bi2O3、Ti/SnO2-Sb2O5-CeO2、Ti/SnO2-Sb2O5和BDD对PFOA有较好的电氧化效果,降解率分别是89.8%、89.8%、93.3%和98.0%.Pt、Ti/SnO2-Sb2O5-RhO2、Ti/SnO2-Sb2O5-IrO2和Ti/In2O3对PFOA的电氧化效果微弱,降解率分别是2.1%、2.3%、12.5%和3.1%.而Ti、Ti/RuO2和Ti/RuO2-IrO2对PFOA没有电氧化能力.PFOA分子经过电极表面的直接电化学氧化发生脱羧反应,后经过逐步脱掉CF2单元的循环生成短链的全氟羧酸类化合物C6F13COO-、C5F11COO-、C4F9COO-和C3F7COO-.     

La-PTFE共掺杂二氧化铅电极的制备及其性能研究

以Ti为基体,掺杂La2O3和聚四氟乙烯(PTFE),通过电沉积法制备了Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+La2O3+β-PbO2电极,并将所制备的电极应用于亚甲基蓝模拟染料废水的降解.结果发现,与常规的Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+β-PbO2电极相比,Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+La2O3+β-PbO2电极对亚甲基蓝及COD有较好的去除效果.含有La2O3活性层的Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+La2O3+β-PbO2电极在电解质浓度为0.15mol.L-1,电极极距为6.0cm的酸性条件下降解亚甲基蓝的效果最佳.降解3.0h后,对100mg.L-1亚甲基蓝的去除率可达到97.92%,对COD去除率为93.39%.SEM结果显示,Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+La2O3+β-PbO2电极表面颗粒鲜明,比表面积增大,改善了电极的微观结构和催化效果.电化学测试表明,La2O3的掺杂显著提高了二氧化铅电极的析氧过电位,显示出较好的应用前景.     

改性钛基PbO2电极对有机污染物的降解性能——以甲基橙和4-硝基苯酚为例

采用溶胶-凝胶法和电化学沉积法制备了Ti/SnO₂-Sb/Ce-PbO₂电极,并对制备的电极表面形貌、晶体结构和电化学性能进行了分析,进一步探究了该电极对甲基橙和4-硝基苯酚的降解效果.结果表明,由Ce改性的Ti/SnO₂-Sb/Ce-PbO₂电极具有稳定的结构和更好的电化学活性,析氧电位可达1.56V.在电极间距为2cm,电流密度为30mA/cm²,目标污染物的浓度为100mg/L,电解质浓度为0.10mol/L时,作用120min后,Ti/SnO₂-Sb/Ce-PbO₂电极对甲基橙和4-硝基苯酚的降解率分别达到了99.59%和96.16%,180min后TOC的去除率分别达到了56.71%和54.87%,研究结果为该电极降解有机污染物提供了一定的技术支撑.     

Pd/Al2O3粒子电极电催化还原BrO3-的研究

针对常规方法难以去除水中Br_3~-的问题,采用浸渍煅烧法制备了负载型纳米Pd/Al_2O_3粒子电极,研究了该电极电催化还原Br O-3的效果.催化剂的结构表征表明该反应实现了Pd纳米晶的均匀负载,纳米Pd/Al_2O_3具有较高的电催化活性和较低的能耗,其最佳反应条件为3%Pd负载量,0.9 m A·cm-2电流密度和1 g·L催化剂投量,酸性条件可促进Br O-3的直接或间接还原.ESR检测证实了Pd的负载增强了反应体系活性物种[H]的生成,进而促进了Br O-3的间接电催化还原.     

声电氧化处理亚甲基蓝废水的研究

采用电沉积法制备了稀土和氟树脂等共掺杂的新型二氧化铅电极,并用于声电氧化体系中作为阳极处理典型模拟染料废水.考察了声电耦合氧化条件下的协同因子变化,发现PbO2/Ti电极和La-PbO2/Ti电极作阳极时,协同因子分别为1.29、1.36.考察并优化了该氧化镧掺杂电极用于声电氧化体系的作用因素,结果表明,在功率为49.58W/cm2、频率为50Hz、阳极电极为La-PbO2/Ti电极、电流密度为71.43mA/cm2、硫酸钠为14.2g/L的条件下,200mg/L的亚甲基蓝模拟废水经过2h后去除率达到89.51%.通过GC-MS、IC等分析手段检测了中间产物,提出了亚甲基蓝可能的降解途径.     

强化电化学阳极去除二氯甲烷行为的探究

采用N117型杜邦质子交换膜为隔离材料制作双室电化学反应器以强化阳极氧化反应,利用Ti基电极在阳极反应室内对二氯甲烷进行电化学氧化处理。研究表明:Ti电极对DCM有优于TiO2电极和IrO2-RuO2/Ti电极的氧化活性;双室反应器中电化学氧化去除二氯甲烷反应符合一级反应动力学方程;基于节能高效原则,选取最优参数为:槽电压30 V、25 mmol/L K2SO4、反应温度为25℃、初始pH为7,在240 min时DCM(10 mg/L)去除率为93.8%,TOC的去除率为55.1%。     

新型二氧化铅电极性能及掺杂机理研究

利用热分解-电镀法制备了新型Ti基聚四氟乙烯(PTFE)、F-共掺杂β-PbO2阳极(Ti/PTFE-F--β-PbO2)处理对甲基苯磺酸(p-TSA),确定了初始pH值为2、P-TSA初始质量浓度500 mg·L-1和电流密度30 mA·cm-2是该种电极催化氧化p-TSA的优化操作工艺条件.在优化工艺条件下,Ti/PTFE-F--β-PbO2电极3h内的p-TSA降解率达到94.46％,TOC降解率达到了36.43％.结合SEM和XRD分析表征,探讨了新型Ti基聚四氟乙烯(PTFE)、F-共掺杂β-PbO2电极的掺杂机理,为该电极用于化工废水污染控制提供技术支撑.     

花状CoMOF中间层修饰钯/泡沫镍电极对三氯乙酸脱氯研究

针对常规污染控制技术难以去除饮用水中三氯乙酸(Trichloroacetic acid,TCAA)的问题,制备了花状CoMOF中间层修饰钯/泡沫镍电极(Pd/CoMOF/RNF),采用SEM、TEM、XRD、XPS等方法对其进行表征分析,探究了Pd/CoMOF/RNF电极对TCAA的还原脱氯影响因素和实际潜在应用及脱氯强化机制.结果表明：所制备电极具有中空微米花结构,Pd纳米颗粒均匀分布在CoMOF纳米片上;当阴极电位为-1.0 V、TCAA初始浓度为1 mg·L^-1、初始pH值为5.5时,反应90 min后,TCAA降解效率达到最高98.2%,且经过5次循环实验后,TCAA脱氯效率基本不变,具有较好的稳定性;氯乙酸(Chloroacetic acid,CAAs)在60 min后就可降至60μg·L^-1以下;结合电化学测试、电子自旋共振谱(Electron spin resonance,ESR)测试和密度泛函理论(Density functional theory,DFT)计算,花状CoMOF中间层的引入增加了电极活性面积,提供更多的活性位点...     

La/Ce掺杂钛基二氧化铅电极的制备及电催化性能研究

采用电沉积法制备了稀土La、Ce改性的钛基二氧化铅(Ti/PbO2)电极.利用SEM和XRD分析了电极的表面形貌和晶体结构,结果表明,稀土La、Ce掺杂后改变了电极表面的微观结构和晶面取向,使电极表面变得更加致密、均匀;用LS和CV测试了电极的电化学性能,分析表明,稀土La、Ce的掺杂提高了电极的析氧过电位和峰电流密度,改善了电极的催化性能.用所制备的不同掺杂量下的改性电极降解亚甲基蓝模拟染料废水(methylene blue,MB),结果表明,当La、Ce掺杂量分别为8.0g.L-1和5.0 g.L-1时,电极对MB及其COD的去除率达到最佳,分别为83.85%、79.95%和79.18%、76.21%,显示了良好的去除效果和催化性能,并在此基础上进一步分析了MB可能的降解路径和机制.