苯酚在稀土掺杂Ti/Sb-SnO电极上降解途径的研究

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本论文以苯酚在钛基Sb掺杂二氧化锡电极(Ti/Sb-SnO2)及稀土Ce、Gd、Eu掺杂Ti/Sb-SnO2四种不同电极上电化学氧化过程为主要研究内容,确定了苯酚在四种不同电极上的电化学降解途径,并通过考察掺杂稀土元素对Ti/Sb-SnO2电极降解苯酚中间产物的影响,初步研究了相应的电催化机理。 本文以高效液相色谱(HPLC)作为苯酚降解中间产物的检测手段,在两个不同的色谱柱上建立了适宜的高效液相色谱分离酚醌和有机酸的色谱条件。 以苯酚作为目标有机污染物,利用已建立的色谱条件对苯酚在Ti/Sb-SnO2电极体系中的降解中间产物进行了定性和定量分析。HPLC结果表明:苯酚电催化氧化过程中的主要中间产物有环状化合物(邻苯二酚、对苯二酚、苯醌)和开环后生成的有机酸(顺丁烯二酸、反丁烯二酸、甲酸、2,4-己二烯二酸、α-羰基戊二酸)。采用相同的色谱条件对苯酚在稀土Ce、Gd、Eu掺杂Ti/Sb-SnO2电极体系中的降解中间产物进行了分析,HPLC结果表明:与苯酚在Ti/Sb-SnO2电极上的降解中间产物相比,结果相差很多。为了提出苯酚在四种不同电极上的氧化路径,进一步对主要中间产物和可能存在的中间产物进行了单独降解,从而提出了有别于以往报道的苯酚在上述四种电极上的降解路径,而且四种电极的降解路径是不同的。 本文也对四种电极的电催化性能进行了研究,结果表明:苯酚在这四种电极上都能完全矿化,稀土掺杂Ti/Sb-SnO2电极具有更好的催化性能,使苯酚及其中间产物的矿化速度加快。在研究催化性能的基础上,本文又对苯酚在四种电极体系中的降解机理进行了一定的分析,结果表明:在降解苯酚的过程中,Ti/Sb-SnO2电极与Ce、Gd、Eu掺杂Ti/Sb-SnO2电极降解体系主要的区别是邻苯二酚和对苯二酚的氧化路线。在这四种体系里,α-羰基戊二酸、顺丁烯二酸和反丁烯二酸是主要反应的主要产物,由于多个反应同时进行导致了苯酚复杂的氧化路径。
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