钛基二氧化锡电极电解过程中羟基自由基检测及电催化机理

采用浸渍-热分解方法制备了钛基二氧化钌(Ti/RuO2)和钛基二氧化锡(Ti/SnO2)两类尺寸稳定阳极电极。以扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对电极结构进行了表征。用循环伏安法(CV)比较研究了Ti/RuO2和Ti/SnO2电极直接电催化氧化苯酚性能,表明苯酚在Ti/RuO2和Ti/SnO2电极上均可发生直接电氧化反应,两种电极上氧化峰电位分别为0.96和1.43 V(vs.Ag/AgC l)。以对苯二甲酸为捕获剂,利用荧光光谱法进行了羟基自由基(.OH)检测。Ti/SnO2电极在电解过程中能够产生.OH;而Ti/RuO2电极.OH的生成极其微弱。Ti/SnO2电极电解过程中生成.OH是其具有高电催化活性的主要原因,也表明了用荧光法进行羟基自由基检测方便、灵敏,可以用于电催化过程羟基自由基的检测。     

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.     

Ni2+掺杂Ti/SnO2-Sb2O5电极的制备及性能

采用溶胶凝胶法制备了Ni2+掺杂的Ti/SnO2-Sb2O5电极,并通过XRD、SEM、EDS、苯酚降解、加速寿命实验等技术手段,研究了Ni2+的掺杂对电极的结构、形貌、电催化性能及稳定性的影响。结果表明:Ni2+的掺入细化了SnO2晶粒,增大了电极的比表面积,改善了电极表面的龟裂程度,提高了电极的导电性能;相对于Ti/SnO2-Sb2O5电极Ni2+的掺入将苯酚完全降解的时间缩短为原来的40%,将电极的使用寿命提高为原来的4.8倍。     

采用循环伏安与Tafel曲线比较不同阳极的电催化性能

采用循环伏安和Tafel曲线两种方法评价了Pt电极、钛基二氧化钌电极(Ti/RuO2)及钛基二氧化锡电极(Ti/SnO2)的电催化氧化性能.结果表明,在500 mg/L的苯酚溶液中,Pt,Ti/RuO2和Ti/SnO2电极氧化苯酚的峰电位依次为0.93,0.95和1.40 V(vsAg/AgCl).Tafel曲线表明,三种电极析氧过电位的顺序依次是Ti/RuO2相似文献   

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.     

纳米SnO2/TiO2电极的制备及其电催化降解间-硝基苯酚

用电化学方法在乙二醇溶液中制备锡、钛醇盐配合物Sn0.75Ti(OCH2CH2OH)(7-x),将电解液水解、干燥后在400℃煅烧2 h,得到纳米级SnO2/TiO2粉体。通过红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱(Raman)对电解产物进行测试,纳米SnO2/TiO2粉体通过X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行表征。实验表明,在有机体系电解得到的纳米SnO2/TiO2粉体颗粒分散较理想,粒径在100～200 nm。再通过溶胶-凝胶法在钛丝表面得到纳米SnO2/TiO2电极,采用循环伏安法研究电极在酸性溶液和间-硝基苯酚溶液中的氧化还原行为和电催化活性。结果表明,纳米TiO2掺杂SnO2电极的氧化峰电流达到143×10-3A/cm2,氧化还原峰电位差明显减小,催化降解间-硝基苯酚的COD去除率达到86.1%,具有较高的电催化活性。     

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,TFSnO2-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.     

不同掺杂元素的钛基PbO2电极对苯酚电催化氧化性能的影响

本文在SnO2-Sb2O5氧化物为中间层的钛基体上,采用电沉积法制备了无掺杂的Ti/PbO2、掺杂F的Ti/PbO2(Ti/PbO2+F)和掺杂Co3O4纳米粒子的Ti/PbO2电极(Ti/PbO2+Nano-Co3O4).用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析和观察了电极材料的组成、结构和形貌,并通过电化学方法研究了这三种电极对苯酚的电催化氧化性能.结果表明,Ti/PbO2+F电极的析氧电位较Ti/PbO2电极的发生明显正移,但其苯酚的氧化峰和析氧峰并不能分开;而Ti/PbO2+Nano-Co3O4电极虽然其析氧电位负移,但对苯酚的氧化峰出现在析氧峰之前.这一结果表明,体系存在着某种反应特别快的瞬态中间体,即在水分子被解离之前已与苯酚发生了反应,从而更有利于苯酚的转化和降解.     

阳极电沉积条件对Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2+Nano-Co3O4复合电极组成、形貌和结构的影响

本文在涂有中间层SnO2-Sb2O5的Ti基体上,采用阳极复合电沉积法制备了Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2+Nano-Co3O4复合电极材料,借助于X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电镜（SEM）等分析方法研究了制备条件对该复合电极材料的组成、结构和形貌的影响。结果表明,纳米Co3O4的掺杂可提高PbO2电极表面的粗糙度和空隙率;沉积电位、镀液中Co3O4粒子浓度及有机溶剂的添加均对镀层中Co3O4的嵌入量有很大影响。     

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。     

F-和Fe3+掺杂对Ti基PbO2阳极性能的影响

采用热分解-电镀法制备了Ti基PbO2,阳极(Ti/PbO2),F-掺杂PbO2阳极(Ti/F-PbO2),Fe3+掺杂PbO2阳极(TiP/Fe-PbO2)和F-,Fe3+共掺杂PbO2,阳极(Ti/F-Fe-PbO2).采用XRD和EDX测试对电极进行了表征,应用加速电解寿命测试和电催化降解4-氯苯酚(4-CP)污水,考察了F-掺杂,Fe3+掺杂和F-,Fe3+共掺杂对PbO2阳极稳定性及电催化活性的影响.结果表明,Ti/F-PbO2和Ti/FePbO2阳极有相近的电催化降解活性,但与Fe3+掺杂相比,F-掺杂大大提高了PbO2阳极的加速电解寿命.对Ti/F-Fe-PbO2阳极,Fe3+掺杂改善了其导电性能.同时F-掺杂提高了阳极的稳定性能,使其有较长的电解寿命.与Ti/PbO2,Ti/F-PbO2和Ti/Fe-PbO2阳极相比,Ti/F-Fe-PbO2阳极的电催化降解活性显著提高,这不仅与其导电性能的改善有关,更与F-掺杂和Fe3+掺杂对4-CP降解的表面协同作用有关.     

硫酸溶液中苯酚在Ti/PbO2电极上的循环伏安研究

用循环伏安法研究了Ti/PbO₂电极在苯酚硫酸溶液中的电催化作用. 结果表明, 在硫酸溶液中, Ti/PbO₂阳极对苯酚具有电催化氧化作用. 如果苯酚浓度较低, 产生的吸附态羟基自由基可以将苯酚氧化, 直至完全矿化. 当苯酚浓度较高或产生的羟基自由基量相对较小时, 苯酚或中间产物可吸附在电极表面, 降低电极的真实表面积, 减少电极的活性点, 阻止反应物接近电极表面, 抑制苯酚的进一步氧化. 随着电解时间的延长, 这些吸附物由于逐渐被氧化, 电极活性恢复.     

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.     

BDD电极电催化生成羟基自由基的检测

采用直流等离子体化学气相沉积方法制备了硼掺杂金刚石(BDD)薄膜电极。以水杨酸(SA)为羟基自由基捕获剂,测定了在BDD电极电催化电解过程中产生的羟基自由基的规律及相应的电催化机理。研究发现SA与·OH反应形成的羟基化产物为2,5-二羟基苯甲酸(2,5-DHBA),没有检测到2,3-二羟基苯甲酸(2,3-DHBA);确定了在BDD电极体系中,当电解条件为10 m A/cm2时,最适宜的检测条件为捕获剂SA的初始浓度为7 mmol/L,反应时间控制在30 min以内。通过计算得到10 m A/cm2条件下,·OH的生成速率为5.789 mol/(L·min)。     

热处理温度对铕掺杂Ti/SnO2-Sb电极性能的影响

采用涂层热解法制备了不同热处理温度的铕掺杂Ti/SnO2-Sb电极.对所制备电极作LSV曲线和Tafel曲线,研究了电极的电化学性能;以对硝基苯酚为目标有机物,考察了电极的电催化活性;采用SEM,EDS,XRD等分析方法表征了电极表面涂层的形貌、元素组成及结构.实验结果表明,热处理温度对电极的各项性能有较大的影响,制备电极时最佳的热处理温度为550℃,该温度下制备的电极有较高的析氧电位和电催化能力,以及较好的电极表面涂层结构和覆盖度.     

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。     

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.     

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%。     

对甲基苯酚电催化氧化机理

在无隔膜电解槽中, 利用线性伏安法和恒电流电解法研究了Ti/PbO2电极对于对甲基苯酚氧化的电催化活性, 通过阳极过程中对甲基苯酚及其氧化中间产物的液相色谱测定, 研究了对甲基苯酚电催化氧化降解的机理. 研究结果表明, Ti/PbO2电极能够有效地电催化氧化水溶液中的对甲基苯酚, 在25 ℃下, 初始浓度为2 mmol/L的对甲基苯酚溶液, 恒定电流密度为50 mA/cm2, 电解3 h, 对甲基苯酚的转化率为74.32%, 有机碳去除率为61.81%. 对甲基苯酚电氧化降解要经过生成对羟基苯甲醇、对羟基苯甲醛、对羟基苯甲酸、对苯二酚、对苯醌、顺丁烯二酸和草酸, 最终变成CO2的历程, 其中对苯二酚的氧化和顺丁烯二酸的氧化为反应的速控步骤.