对甲基苯酚在不同催化剂电极上的电氧化

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、石墨和Pt电极对于对甲基苯酚电氧化的催化活性, 通过电解前后溶液中对甲基苯酚及其氧化中间产物的液相色谱测定, 比较了对甲基苯酚在3种电极上的转化和降解速度, 并讨论了对甲基苯酚电氧化降解的历程和速控步骤. 研究结果表明, Ti/PbO2电极能有效地催化氧化水溶液中的对甲基苯酚, 并将其彻底去除, 电极活性较高; 石墨电极也能够催化氧化水溶液中的对甲基苯酚, 但效果较差; Pt电极在3.0 h的电解时间内, 只能将对甲基苯酚转化成对苯二酚, 而不能将其完全矿化. 对甲基苯酚电氧化降解需要经过对羟基苯甲醇→对羟基苯甲醛→对羟基苯甲酸→对苯二酚→对苯醌→顺丁烯二酸→草酸, 最终生成二氧化碳和水的历程. 当以Ti/PbO2作阳极时, 对苯二酚转化为对苯醌和顺丁烯二酸转化为草酸两步反应为较慢的速控步骤; 当以石墨作为阳极时, 对苯二酚转化为对苯醌的反应为速控步骤.     

苯酚在Ti/PbO2电极上的电氧化反应

利用线性伏安法和恒电流电解法研究了苯酚在Ti／PbO2电极上的电催化氧化反应,通过电氧化过程中反应物和中间物的高效液相色谱测定,研究了苯酚在Ti／PbO2电极上电催化氧化的反应机理．实验发现,Ti／PbO2电极对水溶液中苯酚的电氧化具有显著的催化作用,25℃时,对初始浓度为2mmol／L的苯酚水溶液,恒定电流密度为50mA／cm2,电解3h,苯酚转化率为98．02％,有机碳去除率为54．36％．苯酚在Ti／PbO2电极上电催化氧化要经过对苯二酚或邻苯二酚、对苯醌、反丁烯二酸和草酸,最终变成二氧化碳和水的历程．第一步反应苯酚转化的主产物是对苯二酚．对苯二酚转化为苯醌和苯醌转化为反丁烯二酸的反应为慢反应,反丁烯二酸转化为草酸的反应为快反应．     

阴阳极协同作用下对硝基苯酚的电催化降解

利用线性扫描伏安法和恒电流电解法研究了Ti/PbO2电极对于对硝基苯酚（PNP）降解的电催化活性,通过对阳极过程和阴极过程中对硝基苯酚及其降解中间产物的液相色谱测定,研究了阴阳极协同作用下对硝基苯酚电催化降解的历程。 结果表明,Ti/PbO2电极能够有效地电催化降解水溶液中的对硝基苯酚,在35 ℃,初始浓度为1 mmol/L的对硝基苯酚水溶液,恒定电流密度40×10-3 A/cm2,电解240 min,对硝基苯酚转化率为98.6%。 对硝基苯酚电催化氧化降解要经历生成对苯二酚、邻苯二酚、对苯醌、丁烯二酸和草酸,最终变成二氧化碳和水的反应历程,其中对苯二酚为第一步反应的主产物,对苯醌转化为丁烯二酸和丁烯二酸转化为草酸这两步反应是阳极氧化过程的速率控制步骤。 对硝基苯酚在阴极上发生还原反应,还原产物为对氨基苯酚（PAM）。 在无隔膜电解槽中,由于阴极还原产物对氨基苯酚很容易到阳极上发生氧化反应,阴阳两极产生协同作用,因而加速了对硝基苯酚的降解反应。     

Ti/PbO2和Ti/Ru-Ti-Sn氧化物涂层电极上苯酚的电化学氧化和降解

用紫外-可见光谱(UV-Vis)研究了Ti/PbO2和Ti/Ru-Ti-Sn三元氧化物涂层电极对苯酚的电化学氧化及其中间产物的影响, 通过高效液相色谱(HPLC)方法检测了苯二酚的生成. 结果表明, 苯酚的电化学氧化和降解是羟基化产物对苯二酚和邻苯二酚进一步氧化的结果.     

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.     

Ti/PbO2和Ti/Ru-Ti-Sn氧化物涂层电极上苯酚的电化学氧化和降解

用紫外-可见光谱（UV-Vis）研究了Ti／PbO2和Ti/Ru-Ti-Sn三元氧化物涂层电极对苯酚的电化学氧化及其中间产物的影响,通过高效液相色谱（HPLC）方法检测了苯二酚的生成,结果表明,苯酚的电化学氧化和降解是羟基化产物对苯二酚和邻苯二酚进一步氧化的结果。     

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.     

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。     

钛基二氧化铅电催化电极的制备及电催化性能研究

以电沉积法制备了钛基PbO2电极，优化并确定了电极的制备工艺，以苯酚为目标有机物，考察了电极的电催化氧化性能，研究结果表明，该电极的电催化性能优于传统的DSA钛基RuO2电极。采用该电极，在10Ma/cm^2电流密度下通过0.72Ah电量后，可使100Ml、COD浓度为270mg/L的苯酚溶液中的苯酚完全分解，COD去除率为67.4%，单位电量COD降解量为0.254mgCOD/Ah，且电流效率随电流密度的增加而减小，初步研究了苯酚的电催化氧化机理，提出了苯酚的电催化氧化可能是由苯酚的直接电化学氧化为苯醌及苯醌的间接电化学氧化有机酸两部分组成。     

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.     

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.     

丁二酸在Ti/TiO2膜电极上的电化学合成

在包含原料马来酸的硫酸溶液中, 通过原位阳极氧化法制备了Ti/TiO2膜电极, 然后采用极性转换技术在原溶液中电化学合成丁二酸. 采用XPS, XRD和SEM分析了膜电极上的元素组成、价态分布和氧化膜的晶相结构及表面形貌. 结果表明, 阳极氧化膜层内只含有Ti和O两种元素, 且Ti均为Ti4+; TiO2氧化膜是金红石相, 表观呈现带孔的条纹形貌. 通过循环伏安、恒电位阶跃和恒电流电解技术研究了Ti/TiO2原位氧化膜电极的电化学性质, 结果表明, 该膜电极对马来酸电还原合成丁二酸具有较好的电催化活性. 以钛基氧化钌电极(DSA)为阳极, Ti/TiO2原位氧化膜电极为阴极进行恒电流电解了实验. 结果表明, 丁二酸的还原产率为95.94%, 电流效率为95.57%, 产物纯度为99.28%, 熔点为185~187 ℃.     

Electrochemical oxidation of phenolic and other organic compounds at boron doped diamond electrodes for wastewater treatment: effect of mass transfer

The paper presents the results of an experimental study on oxidation at boron doped diamond electrodes (BDD) of some phenolic compounds: phenol (PH), para-hydroxibenzoic acid (PHB), cathecole (CT), hydroquinone (HQ) are considered, singularly contained in aqueous solutions or in the presence of glucose (G), which was selected to represent the class of biodegradable compounds. Oxidation of benzoquinone (BQ) and maleic acid (MA), generally detected as intermediates products from phenol degradation, is also investigated. Great attention is paid to verify the feasibility of a selective process in which the oxidation is specifically addressed to the phenolic fraction up to non toxic intermediate products which are more biodegradable than the original phenols.     

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.     

马来酸在束状TiO2阳极氧化膜上的电催化还原

采用阳极氧化法在0.5 mol·L-1硫酸+1 mol·L-1马来酸的混合溶液中制得了束状TiO2薄膜. X射线衍射(XRD)分析表明样品的晶型结构主要为无定形态; 所制得的样品通过原子力显微镜(AFM)观察, 束状结构TiO2的宽度约2-5 μm, 长度超过20 μm, 束状结构中包含的纳米棒直径约80-150 nm. 将制得的束状TiO2膜电极在上述混合溶液中直接进行原位的循环伏安扫描和恒电流电解实验. 研究结果表明, 马来酸在该电极表面异相电催化还原生成丁二酸; 在恒电流电解过程中采用电极原位活化可明显提高丁二酸的产率和电流效率, 并指出改进电极的原位活化技术是未来研究工作的主要目标.     

不同电催化工艺下苯酚的降解特性

比较了苯酚在电催化阳极氧化(AE)、阴阳两极协同降解(ACE)及亚铁离子存在下阴阳两极协同催化降解(FeACE)₃种工艺下的降解及产物变化.在电流0.25A下处理2h,废水中COD的去除率在AE下仅30％,在ACE下为60％,而在FeACE下高达90％.苯酚降解的中间产物主要为对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯醌、顺丁烯二酸、反丁烯二酸和草酸等.在FeACE工艺下,中间产物还有甲酸.最终产物为CO₂.FeACE不仅提高了COD的去除速率,而且还有助于有毒中间产物的迅速消除,并使有机物彻底氧化,因而在环境保护中更具有应用前景.采用水杨酸作捕获剂证实了3种电催化工艺降解有机物的羟基自由基作用机理,其进攻苯环的活性顺序为:对位>邻位>间位,根据产物变化提出了苯酚降解路径.