改性二氧化铅电极的制备及其在水处理中的应用
本文选题:改性Ti/PbO_2电极 切入点:中间层 出处:《东北师范大学》2017年硕士论文
【摘要】:电化学处理技术作为一种绿色环保且高效的物化处理技术,近年来受到很多科研工作者持续的研究与发展。传统的钛基二氧化铅电极虽具有较好的电催化性能,但二氧化铅极易与基体脱落,使电极在稳定性、催化性及使用寿命方面存在着缺陷。因此,需在原有优点的基础上对钛基二氧化铅电极进行改性,以进一步优化并提高该类电极的电化学性能,使其在电化学水处理技术中能更好的应用。本论文以中间层和表层两个方面来对钛基二氧化铅电极进行改性。通过热沉积法将配制成的中间层涂液均匀地涂于钛片上制备电极的中间层,再通过电沉积法电镀表层,从而得到改性钛基二氧化铅电极。本研究分别制备了Ti/RuO2-SnO2-CeO2/PbO2电极、Ti/RuO2-SnO2/PbO2-CeO2电极和Ti/RuO2-SnO2/PbO2-nano-TiO2电极。运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)对电极形貌以及结构进行表征,结果显示三元中间层Ru、Sn、Ce元素的摩尔比以0.3:0.4:0.3为最佳;二元中间层以Ru、Sn元素的摩尔比以3:2为最佳,此时的中间层最为均匀致密且形成固溶体。表层修饰的CeO2或纳米TiO2以颗粒状分散于PbO2表面。实验中,利用循环伏安法(CV)对添加三元中间层制备的Ti/RuO2-SnO2-CeO2/PbO2电极进行了电化学测试,结果表明其析氧电位较未改性的Ti/PbO2电极提高了约1.0 V。以钛板为阴极,自制电极为阳极,以1 mol·L-1的H2SO4为电解液对所制备的电极进行寿命加速测试,结果显示,其寿命达到136小时,是Ti/PbO2电极的6.5倍,这表明中间层的添加提高了表层PbO2的附着能力,极大地增强了电极的稳定性。降解实验中,采用不锈钢网为阴极,自制电极为阳极,考察了4-氯酚(4-CP,100 mg·L-1)的电催化降解过程,电解120 min后,Ti/RuO2-SnO2-CeO2/PbO2电极性能良好,4-CP降解效率大于99%,而未改性的Ti/PbO2电极降解率为95%左右,但电极表面已破损脱落。添加二元中间层,表面掺杂修饰氧化铈制备的Ti/RuO2-SnO2/PbO2-CeO2电极,通过循环伏安法(CV)及电化学阻抗谱(EIS)对其进行电化学测试,结果显示表层氧化铈的修饰,Ce(NO3)3修饰镀液浓度以5 mmol·L-1为最佳,此时析氧电位为1.71 V左右,电极的电化学反应阻抗(Rct)最小,氧化膜电阻(Rf)最低,且寿命加速测试实验时间达到了215 h,分别是Ti/RuO2-SnO2/PbO2和Ti/PbO2电极的1.72倍和10.2倍。电催化降解100 mg·L-1的4-CP实验表明,在电流密度为30 mA·cm-2,电解80 min时,4-CP的去除率大于99%,140 min时,COD的去除率可达到95%以上。采用具有光催化性能的纳米TiO2掺杂修饰表层制备了Ti/RuO2-SnO2/PbO2-nano-TiO2电极,循环伏安法(CV)及电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,电极具有较高的析氧电位以及较小的电荷转移电阻,在紫外光照条件,利用该电极光电催化降解4-CP,降解80 min时,4-CP的去除率达到99%以上,电流效率达到10.81%。
[Abstract]:As a kind of green and efficient physicochemical treatment technology, electrochemical treatment technology has been continuously studied and developed by many researchers in recent years. Although the traditional titanium-based lead dioxide electrode has good electrocatalytic performance, However, lead dioxide is easy to fall off from the matrix, which makes the electrode have defects in stability, catalysis and service life. Therefore, it is necessary to modify the titanium based lead dioxide electrode on the basis of its original advantages. In order to further optimize and improve the electrochemical performance of this kind of electrode, In this paper, the titanium-based lead dioxide electrode was modified by interlayer and surface layer. The prepared interlayer solution was uniformly coated on titanium by thermal deposition. The intermediate layer of the electrode is prepared on the chip, And then electroplating the surface layer by electrodeposition, The Ti / Ruo _ 2-SnO _ 2 / PbO _ 2-CeO _ 2 and Ti/RuO2-SnO2/PbO2-nano-TiO2 electrodes were prepared respectively. The morphology and structure of the electrodes were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results show that the molar ratio of Ru-SnCe in the ternary interlayer is 0.3: 0.4: 0.3, and the molar ratio of Ru-Sn is the best in the binary interlayer at 3:2. The surface modified CeO2 or nano TiO2 was dispersed on the surface of PbO2 in a granular form. In the experiment, the electrochemical measurement of Ti/RuO2-SnO2-CeO2/PbO2 electrode prepared by adding ternary interlayer was carried out by cyclic voltammetry (CV). The results showed that the oxygen evolution potential of the prepared electrode was increased by about 1. 0 V compared with the unmodified Ti/PbO2 electrode. Using titanium plate as cathode, self-made electrode as anode and 1 mol L ~ (-1) H2SO4 as electrolyte, the life of the prepared electrode was accelerated. The results showed that the lifetime of the prepared electrode was 136h. This indicates that the addition of the intermediate layer improves the adhesion ability of the surface PbO2 and greatly enhances the stability of the electrode. In the degradation experiment, the stainless steel net is used as the cathode and the self-made electrode as the anode. The electrocatalytic degradation of 4-chlorophenol 4-CPN 100mg L ~ (-1) was investigated. After electrolysis for 120 min, the degradation efficiency of Ti / RuO _ 2-SnO _ 2-CeO _ 2 / PbO _ 2 / PbO _ 2 electrode was better than 994-CP, while the degradation rate of unmodified Ti/PbO2 electrode was about 95%, but the electrode surface was damaged and shedded. The surface doped cerium oxide (Ti/RuO2-SnO2/PbO2-CeO2) electrode was prepared by cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results showed that the best solution concentration of cerium oxide modified cerium oxide was 5 mmol L ~ (-1). When the oxygen evolution potential is about 1.71 V, the electrochemical reaction impedance (Rct) of the electrode is the smallest, and the resistance of the oxide film is the lowest. The experimental time of accelerated lifetime test reached 215 h, which was 1.72 times and 10.2 times of that of Ti/RuO2-SnO2/PbO2 and Ti/PbO2 electrodes, respectively. When the current density is 30 Ma / cm ~ (-2) and electrolysis time is 80 min, the removal rate of 4-CP can reach more than 95% when the electrolysis is more than 990.The Ti/RuO2-SnO2/PbO2-nano-TiO2 electrode is prepared by nano-doped TiO2 modified surface layer with photocatalytic property. The results of cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) showed that the electrode had higher oxygen evolution potential and lower charge transfer resistance. The photocatalytic degradation of 4-CPwith the electrode, the removal rate of 4-CP reached more than 99% and the current efficiency reached 10.81% after 80 min degradation.
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O646.54;X703
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 陈雅娴;牟显庆;陈咏梅;万平玉;杨俊佼;;抗脱落铁基二氧化铅电极的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2007年05期
2 赵曼曼;姚颖悟;周涛;;二氧化铅电极掺杂改性研究进展[J];电镀与精饰;2013年03期
3 吴志荣;;影响二氧化铅镀层质量的原因[J];表面技术;1989年05期
4 周元全,周运鸿,高荣;添加剂对电沉积二氧化铅阳极性能的影响[J];高等学校化学学报;1990年07期
5 黄文沂;南峰;陈尧天;;改性二氧化铅阳极的研究[J];无机盐工业;1993年05期
6 张招贤;钛基二氧化铅电极的改进和应用[J];氯碱工业;1996年08期
7 卢鑫;周鸿燕;李晓乐;;掺杂钛基二氧化铅电极的制备及性能[J];云南化工;2008年02期
8 陈步明;郭忠诚;杨显万;张杰磊;龙晋明;;电沉积掺杂二氧化铅表面的研究进展[J];中国有色金属学报;2008年09期
9 高思文;钛基二氧化铅电极及其在流化床电沉积中的应用[J];西北大学学报(自然科学版);1988年03期
10 陈振方,舒余德,蒋汉瀛,陈新民;新型钛基二氧化铅阳极的研制及其性能的研究[J];材料保护;1989年03期
相关会议论文 前10条
1 童少平;洪夏萍;马淳安;;工业化二氧化铅大阳极镀制的有关问题[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
2 孔海申;林海波;陆海彦;张文礼;;二元金属氧化物中间层对钛基二氧化铅电极性能的影响[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
3 谢香兰;郭忠诚;;钛基二氧化铅阳极材料的研究进展[A];2009年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2009年
4 洪夏萍;童少平;马淳安;;长寿命二氧化铅电极的制备及其电氧化性能[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
5 孔海申;林海波;陆海彦;;锡锑中间层对钛基二氧化铅电极性能的影响机制探讨[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
6 周荣林;侯金保;黄宁;张九海;田锡唐;;钛合金中间层扩散连接[A];第十次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2001年
7 温青;张宝宏;殷金玲;刘丽丽;;掺杂二氧化铅电极的制备及电催化性能研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(下集)[C];2005年
8 王佐民;俞悟周;姜在秀;;有流条件下中间层隔声特性的理论分析[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
9 李少青;张毓新;王学东;姚舜;;利用扫描电子束熔炼制备中间层[A];2004全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集[C];2004年
10 叶雷;李晓红;毛唯;;不同中间层连接IC10合金的γ’相组织[A];第十一次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2005年
相关重要报纸文章 前10条
1 昆明市第八中学 蒲建秀;提高教育质量需激活中间层[N];云南日报;2008年
2 记者 肖意;市水务局明年完成特区内中间层接收[N];深圳特区报;2006年
3 记者 肖意 实习生 谭飞燕;年底特区内有望全部抄表到户[N];深圳特区报;2006年
4 徐阳;选楼层有技巧[N];吉林日报;2004年
5 记者 王福瑞;河北总队帮扶基层在“中间层”烧旺火[N];人民武警;2003年
6 记者 郭凤琳 成静卫;中间层公司变革 国资改革关键一跃[N];中国证券报;2004年
7 ;中间层革命[N];第一财经日报;2012年
8 张文魁;逐步实行“分级所有” 改革国资管理体制[N];中国证券报;2002年
9 张文魁;“国资委”应紧盯资本回报[N];中国证券报;2003年
10 刘春海 特约记者 郝长波 记者 方文雍;黑龙江总队党委完善思路强化指导能力[N];人民武警;2006年
相关博士学位论文 前1条
1 钱刚毅;中间层组织的治理与协调研究[D];华中科技大学;2006年
相关硕士学位论文 前10条
1 宋亚宁;改性二氧化铅电极的制备及其在水处理中的应用[D];东北师范大学;2017年
2 陈影;锌电积用钛基二氧化铅电极的性能研究[D];昆明理工大学;2015年
3 王灿永;二氧化铅的修饰改性及电催化应用的研究[D];安徽大学;2016年
4 孙鹏哲;塑片二氧化铅电极处理染料废水的研究[D];上海应用技术学院;2016年
5 韩莎;钴离子共沉积二氧化铅复合阳极材料的制备与性能[D];昆明理工大学;2017年
6 闫文;有机添加剂对钛基二氧化铅电极电化学性能及其电沉积过程的影响[D];昆明理工大学;2017年
7 孙云龙;铝模板法制备钛基纳米二氧化铅电极[D];南京理工大学;2014年
8 刘汉水;一种镀制二氧化铅电极的新型镀液及其成核机理[D];浙江工业大学;2014年
9 沙红霞;制备方法对二氧化铅电极结构及性能的影响[D];扬州大学;2008年
10 崔聪颖;α型和β型二氧化铅电化学性能的研究[D];山东大学;2012年
,本文编号:1659951
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/1659951.html