阴极N掺杂影响电化学高级氧化性能的调控机制研究

发布时间：2023-12-26 20:49

　　近年来,针对水中难降解有机污染物的处理,基于^·OH无选择性氧化原理的电化学高级氧化技术(EAOPs)引起了极大的关注。其中阴极催化氧化技术主要以电芬顿技术为主,该技术仍存在pH适用范围窄、不能循环使用等局限。目前,杂原子掺杂碳材料在2e^-过程的阴极产H₂O₂中的研究仍很有限,仅有较少的报道证明N元素的引入可以促进H₂O₂原位转化为^·OH。因此,在原有阴极催化氧化技术的基础上,制备一种新的阴极材料及催化剂,发展新型非金属原位催化的EAOPs有利于进一步提升污染物的去除。目前对这种电催化剂的活性位点的机理仍不清楚,因此需要确定其在阴极催化氧化中的作用机理及调控催化剂制备方法,从而调控其对污染物的高效去除。本文以低成本的三聚氰胺为氮源、通过简单的高温热解方法对石墨烯进行N元素的掺杂改性,制备掺氮石墨烯。并且将掺氮石墨烯与炭黑混合涂覆石墨毡制备改性阴极,用于阴极产H₂O₂和污染物去除的研究。发现三聚...

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【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    第一节 引言
    第二节 电化学高级氧化技术
        1.2.1 电化学阳极催化氧化
        1.2.2 电化学阴极催化氧化
    第三节 阴极材料研究
        1.3.1 阴极材料的研究进展
        1.3.2 过渡金属改性碳材料
        1.3.3 非金属改性碳材料
    第四节 研究内容及意义
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究意义
        1.4.3 技术路线
第二章 实验材料与方法
    第一节 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂及材料
        2.1.2 实验仪器
    第二节 催化剂及阴极电极的制备
        2.2.1 石墨烯的制备
        2.2.2 掺氮石墨烯的制备
        2.2.3 阴极电极的制备
    第三节 材料表征
        2.3.1 电子显微镜
        2.3.2 X射线光电子能谱
        2.3.3 N₂吸附脱附曲线
        2.3.4 傅里叶变换红外光谱
        2.3.5 拉曼光谱
        2.3.6 X射线粉末衍射
    第四节 电化学测试
        2.4.1 催化剂的电化学测试
        2.4.2 阴极的电化学测试
    第五节 非金属原位催化的新型EAOPs的构建与测试
        2.5.1 H₂O₂和·OH的测定方法
        2.5.2 污染物的分析测定
第三章 掺氮石墨烯高效产H₂O₂ 及有效去除污染物的研究
    第一节 引言
    第二节 石墨烯掺N量的优化
        3.2.1 掺氮石墨烯的形貌结构
        3.2.2 掺氮量对石墨烯的活性N种类及含量的影响
        3.2.3 掺氮量对石墨烯的ORR活性影响及动力学研究
        3.2.4 掺氮量对阴极性能的影响
    第三节 掺氮石墨烯在非金属原位催化EAOPs中的作用
        3.3.1 活性N含量及种类的影响
        3.3.2 活性N对 H₂O₂ 产生和污染物去除的机理
    第四节 掺氮石墨烯阴极的性能比较
        3.4.1 非金属原位催化EAOPs中的条件优化
        3.4.2 阴极性能研究
        3.4.3 非金属原位催化EAOPs与 EF性能比较
    第五节 本章小结
第四章 温度调控掺氮石墨烯高效去除污染物的研究
    第一节 引言
    第二节 石墨烯掺氮温度的优化
        4.2.1 热解温度对石墨烯形貌及结构的影响
        4.2.2 热解温度对N元素含量和种类的影响
        4.2.3 热解温度对掺氮石墨烯电化学性能的影响
        4.2.4 热解温度对阴极H₂O₂ 产生及污染物去除的影响
    第三节 H₂O₂ 产生及被催化过程中N种类的转化
    第四节 本章小结
第五章 结论与展望
    第一节 主要结论
    第二节 展望
参考文献
致谢
个人简介
在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3875544