多孔钛基掺锑二氧化锡电极制备及催化氧化苯酚的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenlijuan1986
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综述了近年来国内外电催化氧化与芬顿法的研究现状,分别介绍了其运行原理及优缺点,并对今后发展趋势进行了阐述.选用具有三维结构的多孔钛作为电极基体,用浸泡-热氧化工艺制备了多孔钛基掺锑二氧化锡电极.研究了制备工艺对电极的析氧电势、强化寿命、催化性能等的影响,并对电极进行了测试.研究表明热氧化温度、锡锑配比、浸泡次数等对电极性能均有不同程度的影响.确定制备工艺为:T=530℃,n<,Sb>/n<,Sn>=0.10,涂层次数24次.电极表面积测试表明多孔钛电极的真实表面积约为表观面积的127倍;用X射线衍射分析仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)及电子扫描显微镜(SEM)对电极进行物相结构及表面形貌测定,确定电极表面涂层为锡锑氧化物且氧化物膜中锑含量大于涂液中的含量.在0.7-2.1V范围内对电极表面氧化物涂层进行了电化学阻抗谱(EIS)测试.结果表明,这种涂层阳极具有多层电化学结构,高频段的阻抗行为对应着电极基体多孔性及电极内表面/溶液界面的阻抗特性,表现为感抗弧;低频段则对应着电极外表面/溶液的阻抗特性.在不同的电势下,均可用等效电路Rs(Q<,1>R<,1>)(Q<,2>R<,2>)(LR)进行拟合.用制备电极做阳极,钛片做阴极,处理模拟苯酚废水.对比了苯酚在多孔钛电极及板状钛电极上的COD变化.研究了多孔钛基掺锑二氧化锡电极上,溶液pH值、温度、苯酚初始浓度、盐含量及表观电流密度对苯酚降解效果的影响;在体系pH=3,初始苯酚浓度200mg/L,Na<,2>SO<,4>浓度0.2mol/L,温度35℃,表观电流密度j=40mA/cm<2>条件下,当通电量为8.43Ah/L时,苯酚几乎完全降解.通过紫外分光光度计、气相色谱-质谱仪联用(GC-MS)、高效液相色谱(HPLC)及COD分析方法,确认苯酚的催化降解历程为:苯环开环,到不饱和共轭产物,最终产物为二氧化碳;其降解中间产物有对苯二酚、苯醌、丁烯二酸、草酸等.阳极极化和循环伏安测试表明,苯酚在多孔钛基掺锑二氧化锡电极上的氧化反应电势与析氧区基本一致,氧化产物无法在电极上被还原.苯酚的初始浓度及溶液pH值均会对电极析氧过电势有一定的影响,增大苯酚初始浓度或者增大溶液pH值均会减小电极的析氧电势.动力学分析表明,苯酚的降解符合表观拟一级反应;溶液中羟基自由基的浓度与苯酚初始浓度有一定的关系,苯酚的初始浓度增大,不利于羟基自由基的生成.
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