FR-CNTs-PbO2-SnO2-Sb-Ti電極制備及其電催化降解羅丹明B和17α-炔雌醇的應用研究.pdf

1、難降解有機污染物(POPs)是一類具有遺傳毒性、生物積累性、持續(xù)性、長距離遷移性的環(huán)境污染物。電催化氧化技術作為難降解有機污染物處理的有效方法，具有設備簡單、操作簡便、處理效率高、無二次污染和環(huán)境兼容性好等優(yōu)點，一直受研究人員的廣泛關注，用于有毒、可生化性差物質的處理。而選擇具備高電催化性能、高氧氣析出電位、高化學穩(wěn)定性且價格低廉的陽極材料是決定電催化氧化處理難降解有機污染物效率的關鍵。
　　 本文擬制備FR-CNTs-PbO2

2、/SnO2-Sb/Ti電極，用于典型難降解有機污染物羅丹明B(RhB)、17α-炔雌醇(EE2)的降解，考察不同參數如時間、電流密度、pH、初始濃度對降解效率的影響，考察電極的電催化氧化性能并提出相關的降解動力學方程和可能的降解途徑。
　　 首先，本文利用碳納米管(CNTs)的優(yōu)異性能和氟樹脂(FR)的憎水性能，采用電化學共沉積技術制備摻雜型FR-CNTs-PbO2/SnO2-Sb/Ti復合電極。運用掃描電子顯微鏡(SEM)和X

3、射線衍射儀(XRD)對該電極的形貌和組成進行表征，采用接觸角儀和陽極極化曲線對電極的電化學性能進行考察。結果表明，該電極比FR-PbO2/SnO2-Sb/Ti和PbO2/SnO2-Sb/Ti電極具有更強的憎水性能和更高的O2析出電位，這將有利于提高電極的電催化性能和電流利用效率。將FR-CNTs-PbO2/SnO2-Sb/Ti電極應用于RhB的降解研究，30mAcm-2電流密度下，處理10μmolL-1RhB15min，RhB去除率高達

4、90.21％。相同條件下，FR-PbO2/SnO2-Sb/Ti電極對RhB的去除率僅為69.08％。且FR-CNTs-PbO2/SnO2-Sb/Ti電極的反應速率常數為0.2215min-1，是FR-PbO2/SnO2-Sb/Ti電極（k=0.1191min-1）的近2倍。由此可見，較強的憎水性和較高的析氧電位，增強了FR-CNTs-PbO2/SnO2-Sb/Ti電極的電化學性質和電催化效果。
　　 其次，本文在上述研究的基礎上

5、進行FR-CNTs-PbO2/SnO2-Sb/Ti陽極電催化降解水溶液中RhB的研究。運用循環(huán)伏安法(CV)對電極的電催化性能進行表征，得出該陽極主要通過產生強氧化基團如·OH間接電催化氧化RhB。還考察了pH、RhB初始濃度對降解效率的影響，初始pH變化對RhB降解不存在顯著影響，初始RhB濃度分別設為2.5、5、10、15、20μmolL-1，降解效率會隨濃度的降低而增高，但是，當RhB低至2.5、5、10μamolL-1時，初始濃

6、度對降解效率的影響不顯著。采用氣相色譜-質譜聯(lián)用儀(GC-MS)測定RhB降解中間產物，鑒定出13種產物，并在此基礎上提出了RhB的可能降解途徑:FR-CNTs-PbO2/SnO2-Sb/Ti陽極作用生成的·OH直接攻擊RhB結構中心，使發(fā)色基團裂開生成相對較小的分子，如鄰苯二甲酸、2-羥基苯甲酸等，之后開環(huán)形成酸類小分子，最后礦化為CO2和H2O。
　　 最后，本文進一步將FR-CNTs-PbO2/SnO2-Sb/Ti陽極用于

7、水溶液中最強有力合成雌激素17α-炔雌醇(EE2)的電催化去除研究。降解過程中，13.33mAcm2電流密度下，處理10μmolL-1EE225min，EE2去除率可達92.00％，其反應動力學為一級動力學反應，方程為LnC=0.1052t-0.2036，速率常數為0.1052min-1，相關系數高于0.966。EE2降解20min后，因為中間產物的生成，UV光譜于230-270nm范圍內出現新的吸收峰，新吸收峰所對應的主要產物是帶苯環(huán)

8、類物質?？疾祀娏髅芏取H、EE2初始濃度對降解效率的影響，電流密度在降解過程中起著主要作用，較為合適的電流密度為13.33mAcm2，初始pH變化對EE2降解不存在顯著影響，EE2初始濃度越低越有利于提高去除速率，但是，當RhB低至6、8μmolL-1時，去除速率的提高不顯著。采用GC-MS測定EE2降解中間產物，鑒定出15種產物，并在此基礎上提出EE2的可能降解途徑:FR-CNTs-PbO2/SnO2-Sb/Ti陽極作用生成的·OH