新型纳米结构锡锑电极的制备及其在废水处理中的应用
发布时间：2022-11-12 13:11
在电催化氧化法处理染料废水中,钛基氧化锡锑电极作为阳极材料表现出优良的电极综合性能,一直受到国内外研究者的青睐。但是此类电极的析氧电位、电催化性能和稳定性等均有很大提升空间。本文中首先使用二次阳极氧化法制备出铌掺杂二氧化钛纳米管阵列结构（Nb-TiO2-NTs）作为一种新型基底材料,并结合丝网印刷技术制备新型纳米结构ATO电极（Nb-Ti/Nb-TiO2-NTs/ATONPs）。本文对二次阳极氧化法制备Nb-TiO2-NTs和丝网印刷法制备Nb-Ti/Nb-TiO2-NTs/ATONPs电极的的工艺参数进行了优化,并以普通钛基丝网印刷锡锑电极（Ti/ATONPs）为对照组,通过SEM、EDX、XRD进行物理性能表征。结果表明,新型电极拥有更规则、均匀的催化层、更小的晶粒尺寸和更高的结晶度,催化颗粒大约在40nm,表现出更大的比表面积和反应位点。循环伏安测试、线性扫描伏安测试、电化学交流阻抗测试等电化学测量的结果显示,新型电极表现出更高的析氧电位（2.24V vs Ag/AgCl）,更大的真实活性表面...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 文献综述
1.1 研究背景及意义
1.1.1 水资源现状
1.1.2 废水处理技术
1.1.3 本课题采用的废水处理技术
1.2 电催化氧化技术处理废水
1.2.1 电催化氧化技术的机理
1.2.2 电催化阳极材料
1.3 Ti/SnO_2-Sb电极的改性研究
1.4 二氧化钛纳米管在电催化氧化领域的应用
1.5 DSA电极的制备工艺研究
1.6 本课题的研究内容及意义
第2章 实验装置和分析测试方法
2.1 实验材料与仪器
2.1.1 实验仪器
2.1.2 实验材料与化学试剂
2.1.3 模拟染料废水的配置
2.2 实验介绍及实验装置
2.2.1 阳极氧化法制备纳米管装置
2.2.2 丝网印刷装置
2.2.3电催化氧化降解染料废水实验
2.2.4电化学性能测试实验
2.3 测试及分析方法
2.3.1 物理表征与分析
2.3.2 电化学实验测试方法与指标
2.3.3 电催化性能测试实验与测试指标
第3章 新型纳米结构ATO电极的制备及其工艺条件优化
3.1 新电极的制备流程
3.1.1 基体预处理
3.1.2 纳米管阵列的制备
3.1.3 印刷浆料的配置
3.1.4 丝网印刷制备电极
3.1.5 高温烧结
3.2 新型纳米结构ATO电极制备条件的优化
3.2.1 阳极氧化电压
3.2.2 丝网印刷层数
3.2.3 高温烧结温度
3.3 本章小结
第4章 新型电极性能分析及废水处理中的应用研究
4.1 电极的物理表征
4.1.1 电极形貌与能谱分析
4.1.2 纳米管和电极的XRD表征
4.2 电极的电化学性能表征
4.2.1 线性伏安扫描
4.2.2 循环伏安测试
4.2.3 交流阻抗分析
4.2.4 伏安电荷分析
4.2.5 强化寿命
4.3 电极的电催化性能表征
4.3.1 染料废水色度去除率及反应速率常数
4.3.2 染料废水COD去除率
4.3.3 能耗分析
4.4 操作条件对电催化氧化法降解废水的影响
4.4.1 电流密度对降解效果的影响
4.4.2 初始染料浓度对降解效果的影响
4.5 本章小节
第5章 结论及展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]印染废水处理模式的变化[J]. 沈钰峰,马春燕,奚旦立,周奇哲,刘振鸿. 纺织导报. 2018(02)
[2]阳极氧化TiO2纳米管阵列的制备与表征[J]. 炊鹏飞,张锦富,王永善. 陕西理工大学学报(自然科学版). 2017(05)
[3]水污染现状及其处理的新技术[J]. 唐晓璐. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2017(09)
[4]水污染的现状与防治[J]. 刘芳,郭萍,赵焕宇. 环境与发展. 2017(06)
[5]我国水污染现状及治理措施[J]. 吴晓红. 环境与发展. 2017(03)
[6]我国水资源污染治理的技术策略[J]. 张颖. 民营科技. 2017(05)
[7]Au纳米粒子/双层TiO2周期结构的制备及其对乙醇的电催化性质[J]. 金朝,陈其汉,郑梦佳,赵鹏,李倩,崔小强. 无机材料学报. 2016(03)
[8]Photoelectrochemical Performance of Nb-doped TiO2 Nanoparticles Fabricated by Hydrothermal Treatment of Titanate Nanotubes in Niobium Oxalate Aqueous Solution[J]. Lizhen Long,Liangpeng Wu,Xu Yang,Xinjun Li. Journal of Materials Science ＆ Technology. 2014(08)
[9]热分解法制备锡锑电极及其性能的研究[J]. 周涛,姚颖悟,王枫. 电镀与精饰. 2013(01)
[10]多孔二氧化钛微管的制备及表征[J]. 李爱红,赵宇宏,孟前进. 化工技术与开发. 2012(01)
硕士论文
[1]新型高效锡锑电极的制备及其在染料废水处理过程中的应用[D]. 尹明.天津大学 2016
[2]铜纳米柱修饰锡锑电极的制备及其在耦合过程中的应用[D]. 李明.天津大学 2015
[3]复合氧化物纳米电极的制备及催化氧化降解污染物[D]. 李楹.同济大学 2006
本文编号：3706431
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 文献综述
1.1 研究背景及意义
1.1.1 水资源现状
1.1.2 废水处理技术
1.1.3 本课题采用的废水处理技术
1.2 电催化氧化技术处理废水
1.2.1 电催化氧化技术的机理
1.2.2 电催化阳极材料
1.3 Ti/SnO_2-Sb电极的改性研究
1.4 二氧化钛纳米管在电催化氧化领域的应用
1.5 DSA电极的制备工艺研究
1.6 本课题的研究内容及意义
第2章 实验装置和分析测试方法
2.1 实验材料与仪器
2.1.1 实验仪器
2.1.2 实验材料与化学试剂
2.1.3 模拟染料废水的配置
2.2 实验介绍及实验装置
2.2.1 阳极氧化法制备纳米管装置
2.2.2 丝网印刷装置
2.2.3电催化氧化降解染料废水实验
2.2.4电化学性能测试实验
2.3 测试及分析方法
2.3.1 物理表征与分析
2.3.2 电化学实验测试方法与指标
2.3.3 电催化性能测试实验与测试指标
第3章 新型纳米结构ATO电极的制备及其工艺条件优化
3.1 新电极的制备流程
3.1.1 基体预处理
3.1.2 纳米管阵列的制备
3.1.3 印刷浆料的配置
3.1.4 丝网印刷制备电极
3.1.5 高温烧结
3.2 新型纳米结构ATO电极制备条件的优化
3.2.1 阳极氧化电压
3.2.2 丝网印刷层数
3.2.3 高温烧结温度
3.3 本章小结
第4章 新型电极性能分析及废水处理中的应用研究
4.1 电极的物理表征
4.1.1 电极形貌与能谱分析
4.1.2 纳米管和电极的XRD表征
4.2 电极的电化学性能表征
4.2.1 线性伏安扫描
4.2.2 循环伏安测试
4.2.3 交流阻抗分析
4.2.4 伏安电荷分析
4.2.5 强化寿命
4.3 电极的电催化性能表征
4.3.1 染料废水色度去除率及反应速率常数
4.3.2 染料废水COD去除率
4.3.3 能耗分析
4.4 操作条件对电催化氧化法降解废水的影响
4.4.1 电流密度对降解效果的影响
4.4.2 初始染料浓度对降解效果的影响
4.5 本章小节
第5章 结论及展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]印染废水处理模式的变化[J]. 沈钰峰,马春燕,奚旦立,周奇哲,刘振鸿. 纺织导报. 2018(02)
[2]阳极氧化TiO2纳米管阵列的制备与表征[J]. 炊鹏飞,张锦富,王永善. 陕西理工大学学报(自然科学版). 2017(05)
[3]水污染现状及其处理的新技术[J]. 唐晓璐. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2017(09)
[4]水污染的现状与防治[J]. 刘芳,郭萍,赵焕宇. 环境与发展. 2017(06)
[5]我国水污染现状及治理措施[J]. 吴晓红. 环境与发展. 2017(03)
[6]我国水资源污染治理的技术策略[J]. 张颖. 民营科技. 2017(05)
[7]Au纳米粒子/双层TiO2周期结构的制备及其对乙醇的电催化性质[J]. 金朝,陈其汉,郑梦佳,赵鹏,李倩,崔小强. 无机材料学报. 2016(03)
[8]Photoelectrochemical Performance of Nb-doped TiO2 Nanoparticles Fabricated by Hydrothermal Treatment of Titanate Nanotubes in Niobium Oxalate Aqueous Solution[J]. Lizhen Long,Liangpeng Wu,Xu Yang,Xinjun Li. Journal of Materials Science ＆ Technology. 2014(08)
[9]热分解法制备锡锑电极及其性能的研究[J]. 周涛,姚颖悟,王枫. 电镀与精饰. 2013(01)
[10]多孔二氧化钛微管的制备及表征[J]. 李爱红,赵宇宏,孟前进. 化工技术与开发. 2012(01)
硕士论文
[1]新型高效锡锑电极的制备及其在染料废水处理过程中的应用[D]. 尹明.天津大学 2016
[2]铜纳米柱修饰锡锑电极的制备及其在耦合过程中的应用[D]. 李明.天津大学 2015
[3]复合氧化物纳米电极的制备及催化氧化降解污染物[D]. 李楹.同济大学 2006
本文编号：3706431
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