Sb-SnO 2 /炭膜对水中四环素电催化降解性能研究
发布时间：2022-04-27 23:06
以炭膜为基膜,通过溶胶凝胶法制备了载有纳米Sb掺杂SnO2的Sb-SnO2/炭膜电催化膜,通过SEM、TEM和XRD对基膜和Sb-SnO2/炭膜进行了结构表征及降解水中四环素实验。结果表明,基膜和Sb-SnO2/炭膜都具有多微孔的表面结构,粒径约为10 nm的Sb-SnO2均匀涂覆在炭膜表面且Sb-SnO2为四方形金红石结构,与基膜相比,Sb-SnO2/炭膜提高了对水中四环素的吸附性能;在电压为2.5 V直流电场作用下,Sb-SnO2/炭膜对水中四环素的去除率显著提高,连续运行12 h,Sb-SnO2/炭膜对四环素质量浓度为50 mg/L的水溶液中的四环素的去除率可达92.3%,预示着电催化膜在抗生素废水处理中将有很好的应用前景。
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
表面SEM照片
度。2结果与讨论2.1SEM表征炭膜表面结构对电催化膜降解有机物的性能有重要影响。基膜与Sb-SnO2/炭膜表面的SEM照片如图2所示。从图2（a）可以看出，基膜表面非常粗糙，由大量炭颗粒紧密堆叠而成，并且分布着大量不规则的微孔孔洞；从图2（b）可以看出，Sb-SnO2/炭膜表面结构与基膜一致，说明Sb-SnO2不会破坏炭膜原有的结构，保持了炭膜微孔、表面粗糙的结构特征，这有利于有机物的吸附和降解，同时也能获得较大的催化面积，增加电催化膜对有机物的催化降解效率。2.2TEM表征膜的透射电镜结果如图3所示。从图3（a）可以看出，基膜表面形态及结构均一，有类似石墨化结构的微晶存在，而Sb-SnO2/炭膜（图3（b））也同样具有类似的石墨化结构形貌，且可清晰地看到SnO2纳米晶体分布于炭膜表面，晶粒尺寸约10nm，晶格条纹的间距为0.327nm，晶面距离对应于SnO2的（101）晶面。因此，TEM分析表明成功地制备出了以炭膜为基体、以Sb-SnO2为涂层的电催化膜，且涂覆在炭膜上的Sb-SnO2具有纳米结构，这将有利于发挥其电催化氧化性能。2.3XRD表征通过XRD表征分析了基膜和Sb-SnO2负载的炭膜的晶体结构，结果如图4所示。从图4（a）可以看出，基膜表面存在（002）和（100）晶面，且（002）晶面特征峰较宽，这是由于炭膜在高温炭化过程中形成了石墨化的结构。Sb-SnO2负载的炭膜（图4b）主要由（002）和（100）晶面构成，且在26.8°、33.8°和52.6°分别出现了相应的衍射峰，对应于四方金红石晶型SnO2的（110）、（101）和（211）晶面（JCPDScardNo.41-1445）。通过谢乐公式D=0.9λ/βcosθ（其中λ为入射X射线波长，0.15406nm，β为XRD衍射峰的半高峰宽?
制得负载纳米Sb掺杂的SnO2炭基电催化膜。1.3电催化膜的结构表征SEM分析膜表面形貌结构，TEM对膜的微观形貌与结构进行表征，XRD分析膜及膜上催化剂的晶型结构（衍射波长λ=1.5406魡，衍射角2θ为20°～80°）。1.4电催化膜对四环素降解性能分别配制质量浓度为5、10、20、50、100mg/L的四环素水溶液，用DR-5000型紫外可见分光光度计于波长358nm处测定四环素溶液的吸光度，绘制四环素溶液浓度与吸光度标准曲线（见图1）。用自制的电催化膜装置对水中四环素进行降解实验。以基膜和Sb-SnO2/炭膜密封于自制的膜组件中并作为阳极，不锈钢网为阴极，无水硫酸钠（10g/L）为电解质。膜有效面积为4cm2。采用死端过滤方式，操作压力为20kPa，水温为25℃，电压分别为0V和2.5V，四环素水溶液浓度为50mg/L。用紫外可见分光光度计分别测定不同条件下四环素原液和滤液的吸光度，根据标准曲线计算四环素降解前后的浓度，并由公式（1）计算去除率RTC。RTC=（1-ρpρf）×100%。（1）式中，RTC为四环素去除率；ρf和ρp分别为原液和滤液四环素质量浓度。2结果与讨论2.1SEM表征炭膜表面结构对电催化膜降解有机物的性能有重要影响。基膜与Sb-SnO2/炭膜表面的SEM照片如图2所示。从图2（a）可以看出，基膜表面非常粗糙，由大量炭颗粒紧密堆叠而成，并且分布着大量不规则的微孔孔洞；从图2（b）可以看出，Sb-SnO2/炭膜表面结构与基膜一致，说明Sb-SnO2不会破坏炭膜原有的结构，保持了炭膜微孔、表面粗糙的结构特征，这有利于有机物的吸附和降解，同时也能获得较大的催化面积，增加电催化膜对有机物的催化降解效率。2.2TEM表征膜的透射电镜结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国主要水域抗生素污染现状及其生态环境效应研究进展[J]. 章强,辛琦,朱静敏,程金平. 环境化学. 2014(07)
[2]抗生素环境行为及其环境效应研究进展[J]. 高立红,史亚利,厉文辉,刘杰民,蔡亚岐. 环境化学. 2013(09)
本文编号：3649321
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【部分图文】：
表面SEM照片
度。2结果与讨论2.1SEM表征炭膜表面结构对电催化膜降解有机物的性能有重要影响。基膜与Sb-SnO2/炭膜表面的SEM照片如图2所示。从图2（a）可以看出，基膜表面非常粗糙，由大量炭颗粒紧密堆叠而成，并且分布着大量不规则的微孔孔洞；从图2（b）可以看出，Sb-SnO2/炭膜表面结构与基膜一致，说明Sb-SnO2不会破坏炭膜原有的结构，保持了炭膜微孔、表面粗糙的结构特征，这有利于有机物的吸附和降解，同时也能获得较大的催化面积，增加电催化膜对有机物的催化降解效率。2.2TEM表征膜的透射电镜结果如图3所示。从图3（a）可以看出，基膜表面形态及结构均一，有类似石墨化结构的微晶存在，而Sb-SnO2/炭膜（图3（b））也同样具有类似的石墨化结构形貌，且可清晰地看到SnO2纳米晶体分布于炭膜表面，晶粒尺寸约10nm，晶格条纹的间距为0.327nm，晶面距离对应于SnO2的（101）晶面。因此，TEM分析表明成功地制备出了以炭膜为基体、以Sb-SnO2为涂层的电催化膜，且涂覆在炭膜上的Sb-SnO2具有纳米结构，这将有利于发挥其电催化氧化性能。2.3XRD表征通过XRD表征分析了基膜和Sb-SnO2负载的炭膜的晶体结构，结果如图4所示。从图4（a）可以看出，基膜表面存在（002）和（100）晶面，且（002）晶面特征峰较宽，这是由于炭膜在高温炭化过程中形成了石墨化的结构。Sb-SnO2负载的炭膜（图4b）主要由（002）和（100）晶面构成，且在26.8°、33.8°和52.6°分别出现了相应的衍射峰，对应于四方金红石晶型SnO2的（110）、（101）和（211）晶面（JCPDScardNo.41-1445）。通过谢乐公式D=0.9λ/βcosθ（其中λ为入射X射线波长，0.15406nm，β为XRD衍射峰的半高峰宽?
制得负载纳米Sb掺杂的SnO2炭基电催化膜。1.3电催化膜的结构表征SEM分析膜表面形貌结构，TEM对膜的微观形貌与结构进行表征，XRD分析膜及膜上催化剂的晶型结构（衍射波长λ=1.5406魡，衍射角2θ为20°～80°）。1.4电催化膜对四环素降解性能分别配制质量浓度为5、10、20、50、100mg/L的四环素水溶液，用DR-5000型紫外可见分光光度计于波长358nm处测定四环素溶液的吸光度，绘制四环素溶液浓度与吸光度标准曲线（见图1）。用自制的电催化膜装置对水中四环素进行降解实验。以基膜和Sb-SnO2/炭膜密封于自制的膜组件中并作为阳极，不锈钢网为阴极，无水硫酸钠（10g/L）为电解质。膜有效面积为4cm2。采用死端过滤方式，操作压力为20kPa，水温为25℃，电压分别为0V和2.5V，四环素水溶液浓度为50mg/L。用紫外可见分光光度计分别测定不同条件下四环素原液和滤液的吸光度，根据标准曲线计算四环素降解前后的浓度，并由公式（1）计算去除率RTC。RTC=（1-ρpρf）×100%。（1）式中，RTC为四环素去除率；ρf和ρp分别为原液和滤液四环素质量浓度。2结果与讨论2.1SEM表征炭膜表面结构对电催化膜降解有机物的性能有重要影响。基膜与Sb-SnO2/炭膜表面的SEM照片如图2所示。从图2（a）可以看出，基膜表面非常粗糙，由大量炭颗粒紧密堆叠而成，并且分布着大量不规则的微孔孔洞；从图2（b）可以看出，Sb-SnO2/炭膜表面结构与基膜一致，说明Sb-SnO2不会破坏炭膜原有的结构，保持了炭膜微孔、表面粗糙的结构特征，这有利于有机物的吸附和降解，同时也能获得较大的催化面积，增加电催化膜对有机物的催化降解效率。2.2TEM表征膜的透射电镜结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国主要水域抗生素污染现状及其生态环境效应研究进展[J]. 章强,辛琦,朱静敏,程金平. 环境化学. 2014(07)
[2]抗生素环境行为及其环境效应研究进展[J]. 高立红,史亚利,厉文辉,刘杰民,蔡亚岐. 环境化学. 2013(09)
本文编号：3649321
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