基于納米材料電極的光電催化-Fenton體系降解RhB的研究.pdf

1、本文對目前我國的水污染現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對水處理的物理、化學(xué)、生物方法進(jìn)行了綜述，并重點評述了水處理中的高級氧化技術(shù)。光催化氧化技術(shù)作為一種高效、無二次污染和潛在利用太陽能源的高級氧化技術(shù)得到了深入的研究；同時電化學(xué)催化氧化憑借著高的能源利用效率、設(shè)備簡單、成本低、易自動化控制和無二次污染的特點而得到大家的關(guān)注；光催化氧化和電化學(xué)降解有機物就成為了研究熱點。但是高能耗的問題是電化學(xué)在工業(yè)上的應(yīng)用存在的一大障礙，降低電能的消耗必將促進(jìn)電化學(xué)

2、氧化的工業(yè)化。 Fenton試劑的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有100多年歷史。Fe2+和H2O2是經(jīng)典Fenton試劑中必須的兩種原料。由于在反應(yīng)需在酸性(pH=2-3)條件下進(jìn)行，且要消耗大量的Fe2+和H2O2，導(dǎo)致其在實際使用中具有很高的成本。將Fenton氧化和電化學(xué)方法結(jié)合起來(電-Fenton)：利用空氣電極在陰極電位下產(chǎn)生H2O2來在線生成Fenton反應(yīng)中所必要的雙氧水；同時結(jié)合具有高穩(wěn)定性和吸附能力的碳纖維(ACF)，制備了納米

3、鐵Fe@Fe2O3/ACF空氣電極，F(xiàn)enton反應(yīng)所需要的鐵離子也可以在電-Fenton過程中在線產(chǎn)生。 以模擬的RhB廢水為處理對象，研究發(fā)現(xiàn)該體系具有較寬的pH適用范圍，F(xiàn)enton試劑在線生成和回收，從而克服了經(jīng)典Fenton在水處理過程中的缺點。通過SEM，XRD，TEM，HRTEM，以及EDX的表征了Fe@Fe2O3/ACF電極的形貌、結(jié)構(gòu)及組成。研究了影響電-Fenton的相關(guān)因素，如溶液的初始pH值，不同的鐵源，

4、以及不同的施加電位等對降解效果的影響；同時結(jié)合電化學(xué)的知識和碳纖維的性質(zhì)，對Fe@Fe2O3/ACF電極的電-Fenton降解RhB機理進(jìn)行了推測。在陰極電位下，水被還原為H2O2，電極上的Fe0與水反應(yīng)形成Fe2+,Fenton反應(yīng)后Fe3+可以由Fe0或電極上的電子還原為Fe2+。通過Fe0-Fe2+-Fe3+-Fe2+循環(huán)，保證了Fe2+和H2O2反應(yīng)產(chǎn)生大量羥基自由基，這就是電極在循環(huán)幾次依舊具有很好的催化降解有機物的原因。

5、 設(shè)計了“雙池雙效”的光電化學(xué)反應(yīng)器，研究了半導(dǎo)體材料光電催化降解RhB。采用水熱技術(shù)制備了納米球結(jié)構(gòu)的Bi2WO6。使用類似“刮刀法”在導(dǎo)電玻璃上制備了納米Bi2WO6/ITO電極。在三電極的體系中，對模擬的有機廢水羅丹明B進(jìn)行光電催化降解實驗?？疾炝擞绊懝怆姶呋膸讉€因素(溶液的pH，陽極上施加的電位，電解質(zhì)等)對降解的影響。通過電化學(xué)阻抗的研究對光電催化的機理進(jìn)行了簡單的推斷。同時電極使用600分鐘后仍然保持穩(wěn)定。最后，研究了