磷化镍(钴)电极电催化降解2,4–二氯苯酚的研究

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氯酚类有机物普遍存在于自然界中,是难降解有机污染物中的典型物质,常用于各种化工材料和中间体,由于过量生产含氯有机物,使得这种有毒有害的物质造成越来越严重的污染,从而危害环境和人类健康。氯代有机物的降解化已成为水处理研究的热点,也是环境管理领域研究的一个关键课题。在电催化降解过程中,贵金属,特别是基于Pt基的材料,被认为是电催化降解的理想催化剂。然而,高成本和稀缺性限制了它们被广泛应用。因此,需要选择具有优异电催化性能的低成本高效非贵金属催化剂。本文以单过渡金属磷化物Ni2P、双掺杂过渡金属磷化物Ni Co P为例,进行了过渡金属磷化物对2,4–二氯苯酚降解效果的探讨。首先经过对过渡金属磷化物制备方法的分析选择水热法对Ni2P、Ni Co P两种催化剂进行制备,为了寻求更高效的催化效果,考察了反应温度的高低、工作电流的大小、电解质溶液浓度、溶液PH值的高低等因素对两种催化电极去除2,4-二氯苯酚的影响,并通过重复试验对Ni2P/NP电极的稳定性进行考察,通过对中间产物的测定对其反应路径进行大致的分析,并且对该催化电极对其他的氯苯酚的处理能力进行了测定。结果显示,两种催化剂均具有较为良好的催化效果,最适反应条件略有不同,降解过程符合朗格缪尔以及动力学,并且,Ni Co P催化剂虽具有更好的催化效果然而稳定性不如Ni2P,二者对2,4,6–三氯苯酚、2-氯苯酚等均具有良好的催化作用。其次,本文基于Ni Co P催化剂模型,对其结构、电子性质进行分析;为了研究2,4–二氯苯酚在Ni Co P催化剂表面吸附脱氯生成苯酚的反应过程,对整个催化过程中的反应进行分析。本文主要考察Ni Co P在HER反应中的作用,以及在反应中对H2、2,4–二氯苯酚以及中间产物2-氯苯酚、4-氯苯酚的吸附作用。结果发现,Ni Co P晶体结构呈俯视图为菱形,主视图为矩形的平行六面体结构;对其能带和态密度谱图进行分析,发现总体来看该催化剂具有良好的金属性质,Ni、Co、P三种原子之间存在很强的相互作用,能够起到电催化的良好作用效果;Ni Co P具有比Ni2P更接近0的吉布斯自由能,与其有更好的催化效果相符合,虽较贵金属相比还有一定差距,然而Ni Co P也具有着较好的析氢反应活性和有利的能键结构;Ni Co P对H2、2,4-二氯苯酚、2-氯苯酚、4-氯苯酚都有很好的吸附作用,吸附后的结构也更利于后续的反应,为后续的加氢脱氯有良好的促进作用。
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