新型Ti/TiO_xH_y/Sb-SnO_2电极上苯胺电化学氧化反应（英文）

苯胺是一种重要的化工原料,广泛应用于印染、制药、造纸、橡胶等领域.随着化工行业的迅速发展,苯胺的需求量越来越大.然而,苯胺毒性高,大量使用势必造成水体中苯胺浓度的升高,给人类健康及生态环境造成危害.因此,急需一种高效、洁净、经济的方法处理含苯胺废水.电化学氧化法比较新颖,相比传统废水处理方法,它具有高效、简单、清洁等优点,因此被应用于很多废水处理当中,但过多的能耗限制了其进一步广泛应用.阳极作为电化学氧化技术的核心部件,直接影响到电化学氧化反应性能.因此开发出一种高效、经济的阳极材料很有必要.此外,对苯胺降解条件的优化也同样重要.关于苯胺电化学氧化,已有的研究包括Pt电极、PbO_2电极和石墨电极等阳极材料.比较而言,Ti/Sb-SnO_2电极具有制备工艺简单,析氧过电位较高,材料廉价和电催化性能较强等优点.然而,它的稳定性仍有待提高.因此本文制备了一种高稳定性的Ti/TiO_xH_y/Sb-SnO_2电极,并用于处理苯胺废水.较为系统地研究了电流密度、苯胺初始浓度、pH、NaCl投加量及反应器类型对苯胺电催化氧化性能的影响,同时采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电化学测试对该电极进行了表征,并应用紫外-可见光谱、化学需氧量、电流效率及能耗对不同参数进行评定和优化.SEM及XRD结果表明,Ti/TiO_xH_y/Sb-SnO_2电极涂层覆盖比较完全、紧实,未出现裂缝的发生,因而有利于提高电极稳定性.循环伏安测试结果表明,此电极具备较高的析氧过电位(2.0 V vs Ag/AgCl)及电化学孔隙度(76.31%),因此有利于电极催化性能的提高.苯胺电化学氧化实验结果发现,该反应符合准一级动力学模型,且高电流密度、酸性环境、适当NaCl投加量(0.2 wt%)更有利于苯胺的降解.另外,Ti/TiO_xH_y/Sb-SnO_2电极在三维反应器中对苯胺的处理效果要远远好于在二维反应器中.可以看出,Ti/TiO_xH_y/Sb-SnO_2电极具有较好的处理苯胺性能,可为苯胺废水处理的应用提供了一定的理论指导.     

苯胺在SnO_2/Ti电极上的电化学氧化

研究了以SnO_2/Ti为阳极降解苯胺的电化学降解特性.实验结果表明,同Pt电极比较,掺F的SnO_2/Ti电极对苯胺的降解表现了明显的效果.苯胺在SnO_2/Ti电极上氧化降解速率主要决定于其中间产物的阳极溶解行为.由中间产物构成的有机膜的阳极溶解是反应的慢步骤.研究了苯胺溶液的浓度、pH和电流密度对苯胺降解速率的影响规律,对反应中间产物的复杂性及构成“膜”的理化性质进行了初步分析.     

苯胺在SnO2/Ti电极上的电化学氧化

研究了以SnO2/Ti为阳极降解苯胺的电化学降解特性.实验结果表明,同Pt电极比较,掺 F的SnO2/Ti电极对苯胺的降解表现了明显的效果.苯胺在SnO2/Ti电极上氧化降解速率主要决 定于其中间产物的阳极溶解行为.由中间产物构成的有机膜的阳极溶解是反应的慢步骤.研究 了苯胺溶液的浓度、pH和电流密度对苯胺降解速率的影响规律,对反应中间产物的复杂性及 构成“膜”的理化性质进行了初步分析.     

镧掺杂对Ti/Sb-SnO2阳极电催化性能影响的研究

元素掺杂是一种有效改善电极性能的手段。为了提高钛基锡系形稳阳极的催化活性,La被作为一种改性剂掺杂在Ti/Sb-SnO2电极的涂层中。掺杂改性后电极涂层的形貌通过SEM及XRD进行了检测;并通过EDS检测了涂层中各元素的组成比例;利用电化学阳极极化曲线(LSV)测试了电极的电化学性能。利用掺杂改性后的电极和未改性电极电解处理模拟对硝基苯酚(p-NP)废水,在相同条件下,掺杂La改性后电极处理废水的降解率为92.8%,远高于未改性电极处理废水的降解率(72%)。实验表明,稀土La改性后的Ti/Sb-SnO2电极在处理p-NP废水的优越性相当明显。     

Ti/α-PbO2/β-PbO2电极电化学降解2-氯酚

采用电化学沉积法在Ti基底上制备了复合电极Ti/α-PbO2/β-PbO2,扫描电镜结果表明电极呈现由β-PbO2小晶体组成的菜花状微观形貌.所制电极在电化学降解环境污染物2-氯酚时表现出较高的电催化效率、较好的电极稳定性和较长的电极寿命.用正交实验优化了电化学降解2-氯酚的实验条件.在最优的实验条件(2-氯酚初始浓度50 mg/L,电解质0.1 mol/L Na2SO4,温度35oC,阳极电流密度20 mA/cm2)下电化学降解180 min后,2-氯酚的去除率达100%.动力学结果表明, Ti/α-PbO2/β-PbO2电极上2-氯酚的电化学氧化符合准一级动力学过程.     

Co3O4/Ti电催化膜电极制备及其苯甲醇催化氧化性能

本文采用浸渍涂覆法成功制备出多孔Ti负载纳米Co₃O₄电催化膜电极（Co₃O₄/Ti）,以该膜电极为阳极,辅助电极为阴极,构建电催化膜反应器（electrocatalytic membrane reactor,ECMR）用于可控催化氧化苯甲醇制备苯甲醛和苯甲酸,并考察了 Co₃O₄/Ti 膜电极结构、电化学性能以及ECMR不同操作参数对苯甲醇转化率、苯甲醛和苯甲酸选择性的影响. 结果表明,负载Co₃O₄纳米颗粒可以显著提高Ti膜电极的电化学性能和催化活性. 在常温常压下,当反应物苯甲醇浓度为10 mmol·L^-1,pH为7.0,停留时间为5.0 min,电流密度为2.5 mA·cm^-2,苯甲醇的转化率达到49.8%,苯甲醛选择性为51.5%,苯甲酸选择性为23.6%.     

纳米氧化锰负载钛基电催化膜制备及处理含酚废水性能研究北大核心CSCD

以多孔钛膜为基膜,醋酸锰为锰源,采用溶胶-凝胶法制备出负载纳米氧化锰的钛基电催化膜(nano-MnO_x/Ti膜).运用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)和计时电流法(CA)等测试手段,对MnO_x/Ti膜电极的微观形貌、晶型、电化学性能等进行表征.结果表明,所得催化剂是由直径为50 nm的γ-Mn O2和Mn2O3纳米棒所组成,且均匀分布于Ti膜上,负载催化剂后钛膜电极电化学性能和催化性能明显提高,催化剂与基体之间键合的形成提高其稳定性.以棒状nano-MnO_x/Ti膜电极为阳极构建电催化膜反应器(ECMR)处理含酚废水,当苯酚溶液浓度为10 mmol·L-1、电流密度为0.25 m A·cm-2、停留时间为15 min时,COD去除率可达95.1%.     

间歇电沉积法制备纳米MnOx/Ti膜电极及其催化氧化环己烷性能

高选择性氧化环己烷（CHA）制备环己酮和环己醇（KA油）具有重要的工业价值和应用前景. 本文提出采用间歇电沉积法制备纳米MnO_x催化剂负载多孔管式钛膜,构建电催化膜反应器（ECMR）催化氧化环己烷制备环己醇和环己酮. 利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射仪（XRD）和电化学工作站等表征手段对催化剂的结构与性能进行表征. 结果表明,间歇电沉积法制备的催化剂为纳米花球状γ-MnO₂. 与基体钛膜相比,MnO_x/Ti膜电极具有更优的电化学性能和传质性能. 此外,以MnO_x/Ti电催化膜为阳极,不锈钢网为阴极构建ECMR. 当环己烷初始浓度30 mmol·L^-1、反应温度30^oC、停留时间34.3 min、电流密度2.3 mA·cm^-2等条件下,ECMR环己烷转化率达25.6%,KA油总选择性高于99%. 同时,ECMR重复使用8次后表现较高催化稳定性.     

纳米氧化锰负载钛基电催化膜制备及处理含酚废水性能研究

以多孔钛膜为基膜,醋酸锰为锰源,采用溶胶凝胶法制备出负载纳米氧化锰的钛基电催化膜（nano-MnO_x/Ti膜）. 运用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、循环伏安法(CV)、交流阻抗法（EIS）和计时电流法(CA)等测试手段,对MnO_x/Ti膜电极的微观形貌、晶型、电化学性能等进行表征. 结果表明：所得催化剂是由直径为50 nm的γ-MnO₂和Mn₂O₃纳米棒所组成,且均匀分布于Ti膜上,负载催化剂后钛膜电极电化学性能和催化性能明显提高,催化剂与基体之间键合的形成提高其稳定性. 以棒状nano-MnO_x/Ti膜电极为阳极构建电催化膜反应器(ECMR)处理含酚废水,当苯酚溶液浓度为10mmol·L^-1,电流密度为0.25mA·cm^-2、停留时间为15 min时,COD去除率可达95.1%.     

PbO2/Sb-SnO2/TiO2纳米管阵列电极电化学氧化降解罗丹明B

罗丹明B(RhB)在印染废水中广泛存在,具有难降解和易积累等特点,严重威胁生态系统和人类健康,因此寻找一种高效、清洁、经济的处理方法引起人们的广泛关注.电化学氧化法因其操作简单、环境友好等特点而广泛应用于难处理废水或有毒废水的降解,但过多的能源消耗限制了其进一步应用.在电化学氧化过程中,电极材料的选择是影响电催化性能的重要因素之一,目前的电极材料主要有硼掺杂金刚石电极、IrO_2电极、Ru O_2电极和PbO_2电极等.在这些电极材料中,PbO_2电极因价格低廉、导电性良好、化学稳定性好及析氧电位高等优点而成为具有潜力的电极材料之一.近年来,为了提高PbO_2电极的电催化活性和稳定性,研究者对其进行了一系列掺杂改性,如Cu, Bi, Ce, Fe和F等金属或非金属掺杂,以及与TiO_2, SnO_2, ZrO_2, Co3O4和TiN等其他化合物复合等.相比于传统的PbO_2电极基底Ti, TiO_2纳米管阵列具有高度有序、垂直取向、表面积大及亲水性良好等优势,这些特性可使其成为一个更好的载体,关于其做基底负载电催化活性层的研究引起了人们的广泛关注.本文以TiO_2纳米管阵列作为基体,通过微波法沉积Sb-SnO_2中间层,电沉积法沉积PbO_2b表层(含α-PbO_2内层和β-PbO_2外层),制得一种复合DSA阳极材料,并将其用于处理Rh B废水.通过扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)和电化学测试等手段对该复合电极进行了表征,系统探讨了RhB初始浓度、电流密度、pH值、温度和氯离子浓度等因素对电化学氧化降解过程的影响,并对电极稳定性及Rh B降解机理进行了深入研究.SEM和XRD结果表明, PbO_2/Sb-SnO_2/TiO_2纳米管阵列电极表面涂层覆盖紧密,电化学测试结果表明该电极寿命达815h.RhB电化学氧化实验结果发现, RhB降解过程遵循准一级动力学模型,且高的电流密度、中性环境、低温和氯离子的添加均有利于其降解,但电流密度过高以及人工降温均会造成能耗过大,而氯离子的加入会带来潜在的二次污染,故在实际应用中需根据实际情况进行调节.此外,通过系统研究不同参数的影响,发现该复合电极对外界环境具有较强的适应性及催化能力,而降解机理的提出有利于我们更好地研究降解过程中变化.综上可知,该复合电极较强的稳定性及催化活性使其在电化学氧化降解废水中具有较大潜在应用前景.     

苯酚在热氧化法制备的SnO2/Ti电极上的电氧化研究

以热氧化法制备的ＳｎＯ２／Ｔｉ电极作为阳极用于含苯酚酸性溶液的恒电流电解,测定了苯酚浓度、溶液中化学需氧量（ＣＯＤ）以及瞬时电流效率等随电解时间的变化。结果表明,用ＳｎＯ２／Ｔｉ电极代替铂作为阳极可使相同氧化电量下的ＣＯＤ明显下降,而平均电流效率提高了３倍,讨论了两种电极上苯酚氧化的反应机理。     

印染废水的电化学深度处理及回用研究

针对印染废水水质特性,在PbO₂/Ti阳极、不锈钢板阴极的电解反应器中研究了电化学氧化对印染废水生化出水的处理效果. 试验结果表明,电氧化工艺可以实现化学需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）、氨氮和色度的同步去除. 在电流密度10 mA·cm^-2时电解60 min,废水中COD、氨氮、色度、氯离子浓度以及pH值等指标均可达到GB/T 19923-2005《城市污水再生利用工业用水水质》中工艺与产品用水标准,电流效率达45.6%,吨水能耗4.1 kW·h.     

TiO<Subscript>2</Subscript> nanotube arrays based DSA electrode and application in treating dye wastewater

Dimensionally stable anode (DSA) of antimony-doped tin dioxide electrode based on TiO₂-nanotube arrays (NTs) has been successfully fabricated through thermal decomposition. The surface morphology and composition of the electrodes were characterized by using scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Methyl orange (MO) was used as a model pollutant to investigate the electrochemical properties of these two electrodes. The optimized anodic oxidation voltage and time for TiO₂-nanotubes array based DSA electrode is 60 V and 10 min, respectively. The results show that Ti/TiO₂–NTs/Sb–SnO2 electrode has an increase of 100 mV in oxygen evolution overpotential and the service life is 56% longer than that of the traditional DSA electrode. Under the optimum conditions, MO solution decolorization rate and TOC removal rate reached approximately 100 and 80%, respectively. Study suggested that the as-prepared Ti/TiO₂–NTs/Sb–SnO2 DSA electrode exhibits high activity for degradation of organic pollutant with high concentration.     

氯离子对苯酚电化学氧化降解过程的影响

本文用Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2和Ti/Ru-Ti-Sn氧化物涂层阳极研究了氯离子对苯酚电化学氧化降解过程的影响. 结果表明,在电解液中加入氯离子能提高苯酚的去除效率并完全降解. 在无氯离子存在下,有机物电化学降解主要以直接电氧化方式进行;在氯离子存在下,不仅可发生间接电化学氧化,而且也同时发生直接电氧化. 对于析氯阳极体系,如Ti/Ru-Ti-Sn阳极,主要发生有机物的间接电氧化;对于高氧超阳极体系,如Ti/PbO2阳极,有机物的间接电氧化和直接电氧化可能同时发生. 氯离子对于有机物的间接电氧化起到类似催化剂的作用,这种催化作用主要是由于氯离子在有机物氧化过程中阳极表面层和溶液本体电生成了Cl-/活性氯的氧化还原媒介.     

电合成2,2-二羟甲基丙酸

制备Ti/SnO2+Sb2O4/PbO2电极,电极的组分及其价态由XRD和XPS表征;该电极可将2,2-二羟甲基丙醛直接电合成2,2-二羟甲基丙酸.应用高效液相色谱分析原料和产物,电化学方法研究电合成影响因素,包括:2,2-二羟甲基丙醛浓度、溶液pH值、反应温度和氧化电位等.在优化条件下(pH=1,C醛=0.10 mol.L-1,t=15℃,E=1.8 V)电合成2,2-二羟甲基丙酸的转化率为58%,选择性36%,电流效率28%.本法为该产物的合成提供了一种新的途径.     

刷涂热分解法制备Ti/SnO2-Sb2O5阳极及其性能

通过刷涂热分解法制备了锑掺杂的钛基二氧化锡(Ti/SnO2-Sb2O5)涂层电极. 在酸性介质中, 用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、循环伏安和快速寿命测试等方法研究了Ti/SnO2-Sb2O5电极制备条件、电极结构、性能和寿命. 结果表明, Ti/SnO2-Sb2O5电极涂层具有“干泥”结构, 用锡锑摩尔比为9:1的涂液组成、在550 ℃烧结温度下制备的Ti/SnO2-Sb2O5的电极涂层平整致密,龟裂小, 电极孔隙率小, 稳定性最好.     

硫酸介质中Ti／SnO2／PbO2析氧阳极的研究

由于硫酸溶液具有高的电导、一般条件下性质稳定、价格相对低廉等优点，所以电化学合成大多在硫酸溶液中进行．阳极析氧是电化学合成不可避免的阳极过程．但因硫酸的强腐蚀性，以及从阳极析出的氧的强氧化性，使得能满足工业生产的阳极材料很缺乏．自１９５０年荷兰Ｈｅｎ...     

钛基RuOx-PdO电极光电降解活性艳红K-2BP的研究

以自制钛基RuOx-PdO电极为阳极, 钛片为阴极, NaCl、NaNO3、Na2SO4等为支持电解质, 研究了活性艳红K-2BP的光电降解行为. 结果表明, 钛基RuOx-PdO 电极光电降解活性艳红K-2BP时, 其适用性较强, 可在低电流密度、较大的pH值区间和较宽的废污物浓度范围内达到较好的脱色效果；在pH≈6.0、NaCl浓度为0.02 mol·L-1、电流密度为0.25 mA·cm-2及室温条件下, 20 mg·L-1活性艳红K-2BP溶液经光电降解30 min, 脱色率可以达到91.6%. 在本实验条件下, 活性艳红K-2BP的脱色降解主要是光电降解与电生活性氯在紫外光照下生成HO?誗、O-和Cl?誗等强活性物种共同作用的结果.     

NanoTiO2-聚苯胺复合膜电极电化学降解2,4,6-三硝基苯酚

利用溶胶-凝胶法和电化学聚合制得Ti/nanoTiO2-聚苯胺(PAn)复合膜电极,用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及循环伏安法对电极的结构、表面形貌和电催化性能进行了表征。SEM测试表明,Ti/nanoTiO2-PAn电极上聚合的苯胺呈短纤维形貌,短纤维的直径较为均匀,为150 nm左右。以此电极进行电化学降解2,4,6-三硝基苯酚,在25℃,电解时间为180 min,电极间距离为2 cm,废水pH值在7～8之间,浓度为50 mg/L的2,4,6-三硝基苯酚模拟废水中COD,降解效率可达到41.2%。