Ti/α-PbO_2/β-PbO_2电极电化学降解2-氯酚（英文）

采用电化学沉积法在Ti基底上制备了复合电极Ti/α-PbO 2/β-PbO 2,扫描电镜结果表明电极呈现由β-PbO 2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35 oC,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-PbO 2/β-Pb O2电极上2-氯酚的电化学氧化符合准一级动力学过程.     

β-PbO2/TiO2纳米管电极的制备及其电催化降解苯酚

采用阳极氧化法和脉冲电沉积制备出β-PbO2改性TiO2纳米管(β-PbO2/TiO2-NTs)电极,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术手段对制备的β-PbO2/TiO2-NTs电极的表面形貌和结构进行了表征。结果表明,该方法成功地将β-PbO2纳米颗粒分散在TiO2纳米管中,通过电催化降解苯酚评价了β-PbO2/TiO2-NTs电极的电催化活性,实验结果表明,在TiO2-NTs中电沉积β-PbO2提高了电极的电催化活性,对苯酚的降解达到83%。     

不锈钢基/β-PbO2-TiO2-Co3O4复合镀层制备及其性能表征

使用直流复合电沉积方法制备不锈钢基β-PbO2、TiO2掺杂β-PbO2、Co3O4掺杂β-PbO2、TiO2和Co3O4共掺杂β-PbO2复合镀层材料.采用SEM、EDS、XRD和电化学测试等对复合电极进行形貌、成分、组成和催化活性表征,并且将不锈钢基/β-PbO2-TiO2-Co3O4电极应用到锌电积实验中.结果表明,添加Co3O4能提高PbO2电极的催化活性;添加TiO2可以起到细化晶粒,增大比表面积的作用;不锈钢基β-PbO2-TiO2-Co3O4复合镀层阳极与Pb-Ag合金阳极相比,锌电积槽电压降低为2.97V,电流效率提高到91.2％,使用寿命延长.     

α型和β型PbO2正极的充放电性能比较

利用化学合成法分别制得α-PbO2和β-PbO2样品,采用XRD、SEM表征与观察两种不同晶型的PbO2样品.由两种晶型PbO2粉末做成铅酸电池的活性正极,采用循环伏安、恒电流充放电以及电化学阻抗谱等电化学方法研究了其电化学性能.结果表明,α-PbO2电极的放电容量较低,β-PbO2电极的放电容量较高,两种晶型PbO2粉末按不同配比制成复合电极有利于提高铅酸电池正极的充放电性能.     

β-PbO2/Sb-SnO2/Ti电极的苯酚电催化性能研究

采用刷涂热解和电镀制得了β-PbO₂/Sb-SnO₂/Ti电极. 采用X射线衍射（X-ray Diffraction,XRD）和扫描电镜（Scanning Electron Microscope,SEM）进行分析与观察,Sb-SnO₂中间层抑制PbF₂的生成,NaF促进二氧化铅晶粒的成型与分散,消除了β-PbO₂聚团. 据谢乐公式（Scherrer）计算晶粒尺寸为25.2 nm,电极表面结晶度高达100%. 极化测试显示,β-PbO₂/Sb-SnO₂/Ti电极扩散段电位区、析氧电位和Tafel斜率分别为1.85 ~ 2.15 V、2.08 V和0.84,优于β-PbO₂/Ti电极的1.40 ~ 1.80 V、1.75 V和0.36. 使用β-PbO₂/Sb-SnO₂/Ti、β-PbO₂/Ti电极在9 mA·cm^-2电流密度对苯酚模拟废水处理240 min,前者COD（Chemical Oxygen Demand）去除率、电流效率（Instant Current Efficiency）高达90.1%和63.28%,优于后者66.9%和44.96%. 寿命测试表明,β-PbO₂/Sb-SnO₂/Ti电极与β-PbO₂/Ti电极相比延长10倍,工业寿命可达8.6a,有较高的工程应用价值.     

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.     

IrO2电极在4-氯苯酚水溶液中的电化学活性

研究了在4-氯苯酚(简称氯酚)电化学稳定窗口内氯酚对Ti基IrO2电极在酸性水溶液中电化学活性的影响. 循环伏安(CV)与电化学阻抗谱(EIS)测试均显示, 几乎在整个氯酚的电化学稳定电位区间内, 氯酚对氧化物电极均起到活化作用. 以金属Ir电极为对比试样的测试结果却显示, 由于氯酚易于在金属表面吸附, 氯酚在其电化学稳定窗口内对金属电极的活性产生抑制作用. 基于氯酚对上述两类电极电化学行为影响的差异, 提出活性氧化物自身在上述电位区间内发生从低价态到高价态的转变, 进而用于氧化去除吸附在电极表面的有机分子, 可能是氯酚对IrO2电极造成活化的主要原因.     

TiO_2光电化学电池催化氧化甲基红

以钛基TiO2薄膜为光阳极,研究了光电化学电池中阳极光催化降解偶氮染料甲基红的动力学.结果表明,短接光电化学电池分隔了光催化过程的阴、阳极反应,有利于抑制光生载流子的复合,提高光催化氧化速率.相同实验条件下短路光电流越大,则甲基红降解速率越高.在基底和TiO2薄膜之间夹层SnO2得到组装电极Ti/SnO2/TiO2,进一步提高了光生载流子的分离效率;同时采用电化学阻抗谱(EIS)评价了电极的光催化性能.     

Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2电极电催化性能研究

制备了Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2阳极,采用SEM、XRD和ICP对电极的表面形貌和组成进行了表征.为了考察电极的电催化活性,以苯酚为目标污染物,进行了电催化降解实验.研究结果表明Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2电极电催化降解苯酚模拟废水的最佳工艺条件为:电流密度10mA/cm2、支持电解质Na2SO4浓度0.05 mol/L、温度25℃.在25℃时苯酚的电催化氧化降解反应遵循一级反应动力学规律,并且苯酚的电催化氧化主要是·OH参与的间接氧化,反应过程中电极表面产生的羟基自由基对苯酚的氧化去除起着主要作用.     

Ru0.7Si0.3O2/Ti电极电催化氧化处理硝基苯废水

制备了Ru0.7Si0.3O2/Ti电极,并以该电极作为氧化阳极,不锈钢为阴极,电催化氧化降解废水中硝基苯。 实验结果表明,当硝基苯初始质量浓度为220 mg/L时,最佳条件为：电流密度25×10-3 A/cm2;Na2SO4作为电解质时加入量为8 g/L;溶液初始pH=2。 在此最佳条件下,硝基苯去除率大于85%,TOC去除率大于50%,表明Ru0.7Si0.3O2/Ti阳极能有效去除废水中有机污染物;对中间产物的检测结果表明,硝基苯的降解是阴阳两极协同作用的结果。     

Ti/CeO_2-F-PbO_2电极制备及其在有机物降解中的应用

在钛板上制备了氧化铈掺杂的含氟二氧化铅电极(Ti/CeO2-F-PbO2,电沉积法).SEM和XRD分析显示CeO2颗粒能均匀地嵌入二氧化铅镀层中.电化学测试表明,掺杂CeO2提高了二氧化铅的析氧电位(Ti/CeO2-F-PbO2为1.83V,vs.SCE,Ti/F-PbO2为1.78V,vs.SCE).对氯苯酚降解结果表明,Ti/CeO2-F-PbO2电极有较高的COD去除率和电流效率.     

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%。     

纳米α-PbO粉体改性MnO_2的循环伏安行为

探讨了固相合成的纳米α-Pb O粉体样品及其改性 Mn O2 电极的循环伏安行为 .结果表明 ,纳米α-Pb O在碱性电解液中具有优良电化学活性 .铅的掺入改变了 Mn O2 的充放电机理 .在其循环扫描过程中 ,掺杂物与 Mn O2 均不再以单纯氧化物的形式存在 ,而是形成了一系列 Pb( X) ( X=0 , ) Mn( Y) ( Y= , , )复合物的共氧化与共还原 ,抑制了电化学惰性物质 Mn3 O4的生成和积累 ,使 Mn O2 的可逆性得到了明显改善 .纳米α-Pb O样品与普通粒径的α-Pb O样品对 Mn O2 的改性机理类似 .但前者对 Mn O2 的改性效果明显优于后者 .     

氮掺杂Bi2O3光催化剂可见光催化降解2,4-二氯酚

采用自制的Bi2O3及氮掺杂Bi2O3(N-Bi2O3)光催化剂,以卤钨灯为光源,在可见光下对2,4-二氯酚进行光催化降解.结果表明,N-Bi2O3较Bi2O3具有更高的可见光催化活性.当N-Bi2O3光催化剂投加量为2.0 g/L、2,4-二氯酚初始浓度为20 mg/L和pH =7时,光催化反应320 min,2,4-二氯酚的降解率最高可达到91.5％.2,4-二氯酚的光催化反应初活性与其浓度之间的关系符合Langmuir-Hinshelwood动力学速率模型.对降解过程中总有机碳及Cl-测试结果表明,N-Bi2O3光催化剂能较好地完成对2,4-二氯酚的深度矿化及脱氯.     

新型Ti/TiOxHy/Sb-SnO2电极上苯胺电化学氧化反应

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、PbO2电极和石墨电极等阳极材料.比较而言, Ti/Sb-SnO2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/TiOxHy/Sb-SnO2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/TiOxHy/Sb-SnO2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/TiOxHy/Sb-SnO2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/TiOxHy/Sb-SnO2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.     

改性Ti/SnO2-Sb电极降解硝基苯废水

采用热分解法制备了Ti/SnO2-Sb电极,并通过掺杂Cu,Ni,La,Ce,Nd,Zn和Bi等金属对该电极进行改性.采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等方法表征了电极的形貌及晶型;通过加速电极寿命测试和电催化降解硝基苯模拟废水实验,研究了金属掺杂对Ti/SnO2-Sb电极稳定性及电催化活性的影响.根据硝基苯降解的动力学方程分析不同金属掺杂对电极降解速率的影响;通过质谱对硝基苯的降解机理进行了初步探讨;采用水杨酸捕集羟基自由基的液相色谱法测定OH.的浓度.实验结果表明,与空白Ti/SnO2-Sb电极相比,金属掺杂改善了电极的表面形貌和SnO2衍射峰的强度,提高了Ti/SnO2-Sb阳极的电解寿命.对硝基苯模拟废水的电解实验结果表明,掺杂电极的电催化降解能力显著提高,硝基苯的降解符合准一级反应动力学方程.质谱分析结果表明,硝基苯在阴极被还原成苯胺并被氧化降解成其它有机物的过程发生迅速.羟基自由基浓度测定结果表明,自由基浓度越高,硝基苯降解速率越快,反应60 min时,空白Ti/SnO2-Sb电极的OH·浓度只有掺Cu金属电极的1/5.     

α-PbO纳米粉体的固相合成及其对MnO2电极材料的改性作用

固相反应;放电容量;α-PbO纳米粉体的固相合成及其对MnO2电极材料的改性作用     

高铁酸盐在SnO2-Sb2O3/Ti电极上的选择性电化学合成

合成了SnO2-Sb2O3/Ti电极材料.实验结果证实,在14mol/LNaOH水溶液中和完全避免析氧反应的条件下,Fe(Ⅱ)物种在该电极上进行电化学氧化并生成FeO42-.结果表明,Fe(OH)3在浓NaOH溶液中发生酸式电离,形成可溶于水的FeO2-,该离子的浓度随着碱溶液浓度变化而发生明显变化,而且它还是发生化学氧化和电化学氧化的反应物.在SnO2-Sb2O3/Ti电极上,FeO42-的电化学还原起始电位为0.38V(vs.Hg/HgO,14mol/LNaOH),FeO2-电化学氧化起始电位为0.54V.结果还表明,用电化学方法氧化Fe(Ⅱ)物种生成FeO42-是个多步骤过程.     

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.