高性能二氧化鉛電極材料制備及降解有機(jī)廢水研究.pdf

1、我國(guó)水污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，污水成分也越來(lái)越復(fù)雜。近年來(lái)，電氧化技術(shù)已成為處理難降解有機(jī)廢水的研究熱點(diǎn)，而二氧化鉛（PbO2）電極作為高級(jí)電氧化技術(shù)的關(guān)鍵，探索提高其性能的途徑一直是研究者的主要目標(biāo)。目前影響鈦基PbO2電極穩(wěn)定性的主要原因有兩個(gè)，一是鍍層表面應(yīng)力大，在使用過(guò)程中產(chǎn)生鍍層應(yīng)力開(kāi)裂，二是由于電極表面不夠致密、缺陷多，電解液逐漸滲入到基體表面形成鈍化層導(dǎo)致電極失效脫落。為了提高PbO2電極的穩(wěn)定性，本論文提出通過(guò)脈沖電沉積以及摻

2、雜導(dǎo)電聚苯胺的技術(shù)途徑，研究制備工藝對(duì)電極性能的影響，以期制備得到性能改善的PbO2涂層電極。應(yīng)用制備電極對(duì)實(shí)際焦化廢水進(jìn)行處理，考察了電解溫度、電流密度、初始pH值、強(qiáng)制傳質(zhì)及脈沖電流對(duì)焦化廢水COD去除率的影響。論文的主要工作及得出的主要結(jié)論如下：
　　（1）依據(jù)新型雙脈沖電源的功能參數(shù)，使用不同雙脈沖電源工藝參數(shù)制備鈦基PbO2電極，對(duì)制備電極的電化學(xué)性能，電催化性能、表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)等進(jìn)行研究，得到脈沖電氧化沉積PbO2

3、的優(yōu)化工藝參數(shù)為正向占空比60％、負(fù)向占空比10%、脈沖頻率20Hz、脈沖波形為5個(gè)正向脈沖數(shù)1個(gè)負(fù)向脈沖數(shù)時(shí)，制備的電極性能最好。使用雙脈沖電流制備的PbO2形穩(wěn)陽(yáng)極材料相比直流電源制備的PbO2電極表面更加致密且結(jié)晶良好，晶體表現(xiàn)出（110）晶面的擇優(yōu)取向。
　　（2）將導(dǎo)電聚苯胺（PANI）添加至電解液中，與PbO2進(jìn)行復(fù)合共沉積，以制備PbO2-PANI復(fù)合電極，結(jié)果表明聚苯胺的摻雜使得PbO2電極表面顆粒尺寸明顯減小，且

4、電極的電化學(xué)性能、電催化性能都得到了提高。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合離子液體[Emim]BF4的輔助電沉積和脈沖電沉積優(yōu)化工藝，進(jìn)行高性能PbO2-PANI復(fù)合電極的制備工藝探索，考察了離子液體輔助、雙脈沖電流模式對(duì)制備得到的PbO2-PANI復(fù)合電極性能的影響。分別測(cè)試了電極材料的電催化去除模擬廢水COD、陽(yáng)極極化曲線、交流阻抗、表面形貌圖、晶體結(jié)構(gòu)、加速壽命和紅外光譜，比較分析了不同制備方法對(duì)PbO2-PANI復(fù)合電極性能的影響。結(jié)果表明，在

5、Pb(NO3)2電沉積液中同時(shí)加入[Emim]BF4和PANI，相比只添加PANI制備的電極的電化學(xué)性能、電催化活性都提高了，電極表面變得更加致密。使用脈沖電流制備的PbO2-PANI電極的性能進(jìn)一步提高，且雙脈沖電流制備電極優(yōu)于單脈沖，脈沖電流相比直流電流更有利于共沉積，有利于提高鍍層中導(dǎo)電聚合物的摻雜量；雙脈沖鍍制的離子液體輔助PbO2-PANI復(fù)合電極相比普通PbO2的穩(wěn)定性、催化活性大幅提高。紅外光譜檢測(cè)表明聚苯胺存在于電沉積層