论文部分内容阅读
近年来,多溴联苯醚(PBDEs)的使用量逐年增长,而其难降解及长距离迁移性使其遍布全球。研究证明,PBDEs具有潜在致癌性,对人体的内分泌、神经及免疫系统有毒害作用。PBDEs的性质非常稳定,难于降解。电化学降解法因操作简单,效率较高,不产生二次污染的特点而备受关注。针对PBDEs的污染治理现状,本文开发了石墨烯电极和钯修饰石墨烯电极,研究了此两种电极对PBDEs的电化学脱卤机理,开展的主要工作有:采用高温裂解-电泳法制备石墨烯电极。先将石墨氧化物在高温下裂解为石墨烯,然后用电泳法在钛片上制备石墨烯电极。在高温裂解法中采用的最优条件为:通氩气保护,反应温度为1000℃,保温时间为30分钟。在电泳法中,采用的制备条件为:石墨烯及Mg(NO3)2·6H2O的浓度均为0.1g/L,沉积时间为8分钟,煅烧温度为850℃,煅烧时间为30分钟。采用恒电流沉积法将钯颗粒负载在高温裂解法—电泳法制备的石墨烯电极上。沉积条件为:电流密度为1.25mA/cm2,沉积时间为5分钟。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、红外光谱仪(IR)和拉曼光谱仪(Raman)对电极的形貌特征及组成进行了表征。通过透射电镜观察到钯颗粒直径大约为10nm左右,分散比较均匀。采用水合肼还原-恒温干燥法制备石墨烯电极。先将石墨氧化物溶于高纯水,加入水合肼及氨水进行还原,再在恒温干燥箱内进行沉积,最优条件为:每100mL高纯水中加入40mg石墨氧化物,700μL氨水,40μL水合肼,超声时间为8小时。恒温干燥法的最优条件为:干燥温度50℃,干燥时间12小时。通过SEM、原子力显微镜(AFM)、XPS、IR和Raman对电极的形貌特征及组成进行了表征。分别研究了以上两种方法制备的石墨烯两种电极对2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE47)的电催化还原脱卤性能和机理。研究表明,随着工作电压的升高,钯修饰高温裂解—电泳电镀法制备的石墨烯电极对初始浓度为10ppm的BDE47在3小时的降解效果不断提高,但在-0.5V以后,降解效果提高不再明显,去除率约为90%。而肼还原—恒温干燥法制备的石墨烯电极在-1V时对BDE47的降解效果最优,3小时的降解率为93%。对两种电极的降解产物进行分析,均能检测到三溴联苯醚,二溴联苯醚,一溴联苯醚和联苯醚。