【摘 要】
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泡沫钛/SnO2-Sb电极具有高析氧电位、高电催化活性等特性,能有效提高污水降解效率,但其稳定性较差,电极寿命较短,而TiO2-NTs和SnO2-Sb的复合能有效的提升电极催化活性、延长其使用寿命,因此制备泡沫钛/TiO2-NTs/SnO2-Sb复合电极具有重要的现实意义。论文采用溶胶凝胶法制备泡沫钛/SnO2-Sb电极,并基于泡沫钛阳极氧化制备TiO2-NTs中间层,在中间层的基础上进一步制备泡
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泡沫钛/SnO2-Sb电极具有高析氧电位、高电催化活性等特性,能有效提高污水降解效率,但其稳定性较差,电极寿命较短,而TiO2-NTs和SnO2-Sb的复合能有效的提升电极催化活性、延长其使用寿命,因此制备泡沫钛/TiO2-NTs/SnO2-Sb复合电极具有重要的现实意义。论文采用溶胶凝胶法制备泡沫钛/SnO2-Sb电极,并基于泡沫钛阳极氧化制备TiO2-NTs中间层,在中间层的基础上进一步制备泡沫钛/TiO2-NTs/SnO2-Sb复合电极;通过XRD、SEM、COD等表征电极的晶体结构、形貌和电催化降解性能;研究了TiO2-NTs阵列层对电极催化性能以及稳定性的影响;分析了前驱液Sn Cl4·5H2O浓度、热反应时间、热反应温度、涂覆层数对涂覆涂层性能的影响。研究结果表明:（1）采用溶胶凝胶法制备泡沫钛-SnO2-Sb电极。研究电极的最佳制备工艺条件为:温度60℃,柠檬酸和正丁醇摩尔比1:5,无水乙醇作为溶剂,添加0.1 mol/L Sn Cl4·5H2O制备n（Sb）:n（Sn）=1:9溶胶凝胶液,并将其均匀涂覆在泡沫钛基底,450℃热分解15min,重复涂覆-煅烧工艺15次以增加涂层厚度,450℃热反应1h得最终电极。（2）采用阳极氧化法在泡沫钛基底的表面原位生长TiO2-NTs阵列层制备泡沫钛/TiO2-NTs/SnO2-Sb电极,研究了TiO2-NTs阵列层的生长条件对涂层电极性能的影响。结果表明:电解液组成为0.5wt%NH4F和2vol%H2O的乙二醇溶液,泡沫钛在50V条件氧化1h后450℃下煅烧1h制备TiO2-NTs阵列。按探索的最佳工艺涂覆SnO2-Sb涂层于TiO2-NTs中间层上,450℃下煅烧制备泡沫钛/TiO2-NTs/SnO2-Sb电极。表面形貌分析结果表明泡沫钛/TiO2-NTs/SnO2-Sb电极涂层表面致密、均匀、没有大颗粒团聚现象,涂层负载量高。（3）电极失效机理研究结果表明:涂层电极由于苯酚溶液中存在的离子、分子等粒子相互反应造成溶解或剥落;非活性物质覆盖到涂层表面,引起涂层钝化或活性物质通过裂缝与泡沫钛基底接触导致TiO2绝缘层的产生,导致涂层脱落,以致电极失活。（4）泡沫钛/TiO2-NTs/SnO2-Sb复合电极在电流密度为100m A/cm~2,对模拟废水进行电解。研究结果表明:对苯酚的降解COD值与泡沫钛-SnO2-Sb涂层电极相比较,由75mg/L降至36mg/L,去除率达84.7%;电极实际使用寿命从632h延长至1000h;电极的析氧电位由1.94V提升至2.12V;电极涂层负载量达到2.56mg/cm~2;TiO2-NTs阵列层能有效增强泡沫钛-SnO2-Sb电极的电催化活性。
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