论文部分内容阅读
近年来,含有有毒的、难降解的有机化合物(如酚、醌等)的工业废水排放造成了严重的环境污染。由于用一般的方法难以去除,对此类有机化合物的电化学氧化去除成为研究的热点。电化学方法因具有几乎不消耗化学试剂、二次污染少等特点,已逐渐成为预处理或彻底降解有机污染物的重要方法之一。为了找到一种高稳定性、高催化活性、低成本的阳极材料,研究人员进行了大量的研究。结果发现,无论是氧化物电极还是现在正被大量研究的掺硼金刚石电极,与在无机溶液中相比,电极在有机水溶液中的电化学活性与稳定性发生大幅度的下降,原因之一是电解过程中有机化合物在电极表面聚合成膜,阻碍了表面电化学反应的发生。PbO2具有良好的导电性,化学稳定性和高的析氧过电位,研究发现PbO2对有机物的氧化速率比其他的传统电极更高。IrO2具有低的析氧过电位,对有机物的氧化具有选择性,但在电解过程中也存在表面成膜问题。针对有机物在电极上的聚合成膜问题,本论文以4-氯酚水溶液为电解体系,比较系统地研究了掺杂PbO2,WO3的IrO2电极的电化学行为与耐用性。论文首先分别研究了电沉积工艺和热分解烧结工艺制备的掺杂IrO2-PbO2复合电极在空白和4-氯酚水溶液中的电化学活性。结果表明,随着铅含量的增加,电极在空白溶液中的析氧电催化活性上升,析氧电位发生负移,当涂制液中铅含量达到50%(摩尔百分数)时析氧性能又有所下降。与在空白溶液中相比,电极在4-氯酚水溶液中的表面活性大大降低,主要原因是有机物在电极表面形成聚合物膜,阻碍了反应的进行;随着铅含量的增加,电极在4-氯酚水溶液中的抗成膜能力增强,当铅含量为40%时,电极的抗成膜能力最好。其次,研究了热分解法制备的掺杂WO3的Ti/IrO2电极在空白和4-氯酚水溶液中的电化学活性。结果表明,随着钨含量的增加,电极在空白溶液中的析氧电催化活性上升,析氧电位发生负移,当涂制液中钨含量达到30%时析氧性能最好,当钨含量再增加,析氧性能下降,析氧电位正移。与在空白溶液中相比,电极在4-氯酚水溶液中的表面活性大大降低;随着钨含量的增加,电极在4-氯酚水溶液中的抗成膜能力增强,当钨含量为30%时,电极的抗成膜能力最好。最后,采用加速电解实验考察了烧结工艺制备的Ti/IrO2-PbO2和Ti/IrO2-WO3电极在空白、甲醇和4-氯酚水溶液中的耐用性。结果表明,电极在空白溶液中的寿命最长,在甲醇和4-氯酚溶液中的寿命降低。对掺铅复合电极在三种溶液中的寿命测试,没有得到一致的规律,但结果显示,适量铅的加入可以延长电极的使用寿命。掺钨复合电极在三种溶液中的寿命测试结果表明,钨的加入使电极在三种溶液中的加速电解寿命均下降。