電化學制備過氧化氫用改性乙炔黑氣體擴散電極的研究.pdf

1、過氧化氫作為一種常用的化學藥劑，是公認的高效、綠色、環(huán)保的，廣泛應用于綠色合成、廢水處理和衛(wèi)生消毒方面等領(lǐng)域。因H2O2具有高效、綠色、環(huán)保的特點，其市場需求量迅速增加且其規(guī)?；a(chǎn)工藝倍受人們的關(guān)注。
　　本實驗以乙炔黑為主要材料，主要研究硝酸液相氧化的碳材料作為還原O2的催化劑，分別制備了未處理的乙炔黑的氣體擴散電極和處理過的乙炔黑氣體擴散電極，同時開展了電化學合成H2O2的性能及其測試方法研究。采用Raman、FT-IR、X

2、RD、XPS、TG以及SEM對自制乙炔黑的氣體擴散電極性能進表征。通過RRDE和LSV電化學系統(tǒng)測試開展了陰極氧還原機理研究;還分析了不同電流密度、不同溫度、陰極電解質(zhì)濃度、不同陰極電解質(zhì)溶液以及陰、陽極間是否添置隔膜、試驗平行性以及不同電極穩(wěn)定性等對H2O2產(chǎn)量的比較。
　　對自制乙炔黑的GDE進行表征實驗，SEM結(jié)果表明，電極的擴散層和催化層具有良好的微孔網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，有利于氣體的吸附與擴散，并增大H2O2產(chǎn)量。通過拉曼、XPS和

3、紅外光譜的分析得出硝酸熱處理過乙炔黑碳粉其表面的含氧官能團含量增加。通過TG得到電極擴散層和催化層煅燒溫度分別選定為250℃和150℃，在該溫度下電極具有良好的熱穩(wěn)定性。RRDE和LSV測試表明，O2在堿性溶液中還原生成過氧化氫的反應遵循2電子還原機理。
　　通過研究研究得到處理的乙炔黑氣體擴散電極的電解實驗，其實驗結(jié)果表明:在最優(yōu)化的條件下電解150 min后可獲得最大零級動力學常數(shù)Kapp=312.69 mg·L-1·min-

4、1以及最大H2O2產(chǎn)量為39344.55mg·L-1，電解300min H2O2濃度增加到了59101.05 mg·L-1左右。在第五次使用時其濃度較高可到37267.15 mg·L-1。其后在前十次的使用過程中其一直保持著較高的過氧化氫的產(chǎn)量34330.67 mg·L-1，在15次后到20次的產(chǎn)量明顯的降低29428.08到25043.43 mg·L-1基本降為初始的63％左右。如果有要想得到更高濃度的雙氧水含量可以在第五次使用后進行