CQDs-rGO/GF阴极电芬顿体系中过氧化氢的生成和对硝基苯酚的降解

对二维材料石墨烯进行表面修饰以提高其催化性能为目前较为重要的研究方向。利用水热法合成了直径5 nm的零维材料碳量子点(carbon quantum dots, CQDs),将其与还原石墨烯(reduced graphene oxide,rGO)进行结合,并载于石墨片(graphite flake,GF)表面制备了CQDs-rGO/GF复合电极。将该电极作为电芬顿体系的阴极,考察了CQDs对氧的二电子电化学还原生成过氧化氢的阴极反应的影响;以对硝基苯酚(p-nitrophenol,PNP)为目标污染物,考察了在Fe²⁺存在时该电芬顿体系对PNP的降解性能。结果表明：CQDs显著提高了阴极的活性,CQDs-rGO/GF阴极体系中过氧化氢的生成量是rGO/GF电极的1.9倍,是GF电极的2.4倍;在Fe²⁺存在时,该电芬顿体系对PNP的降解率达到90.6%,COD去除率为64.3%;羟基自由基是使PNP降解的主要活性物种。降解过程中PNP的UV-Vis谱图和COD去除率的变化均显示绝大部分PNP已被矿化,少量转化为小分子羧酸。以上研究结果表明,零维CQDs可用于提高二维材料rGO电极的催化性能。