MOF衍生材料改性Ti/TiO 2 NTs/PbO 2 电极在电催化有机废水中的应用
发布时间：2024-06-11 05:53
电化学氧化技术被认为是一种有发展前景的绿色高效、安全简便处理有机废水的方法。然而,高催化活性、低成本的阳极材料的制备阻碍了电化学氧化技术的大规模实际应用。MOF衍生的金属或金属氧化物碳复合材料具有良好的导电性、催化活性和良好的热/化学稳定性,使其广泛应用在环境修复、储能系统和催化等领域。本研究针对目前使用较多的PbO2电极催化活性较低,电极寿命低等问题,利用不同的MOF衍生材料,通过表面改性、掺杂等方法提高电极的电催化性能。考察了改性的PbO2电极在电化学氧化芳香类有机污染物的催化性能,同时探究了不同电极材料对有机污染物的降解机制,为合成活性高、稳定性好的钛基PbO2电极提供一种简便的方法。本文主要研究内容如下:(1)为了克服Ti/PbO2电极的缺陷,通过水热和碳化过程在Ti/TiO2NTs基体上引入2D Ni-MOF衍生的NiO@C纳米片阵列夹层,制备了Ti/TiO2NTs/NiO@C/PbO2复合电极。由于材料之间的协同效应和MO...
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 课题研究背景
1.2 有机废水处理技术
1.2.1 物化法
1.2.2 生化法
1.2.3 高级氧化法
1.2.4 电化学氧化法
1.3 电化学氧化阳极材料
1.3.1 非金属电极
1.3.2 金属电极
1.3.3 金属氧化物电极
1.4 二氧化铅电极的研究
1.4.1 二氧化铅的性能与结构
1.4.2 二氧化铅的沉积机理
1.4.3 二氧化铅的修饰改性
1.5 课题设计总思想
1.5.1 课题研究思路
1.5.2 课题研究内容
1.5.3 课题研究创新点
1.5.4 课题研究意义
第二章 实验方法
2.1 实验试剂
2.2 实验仪器
2.3 Ti/TiO2NTs/NiO@C/PbO2 电极制备
2.3.1 Ti/TiO2NTs的制备
2.3.2 Ni-MOFs衍生的多孔NiO@C在 TiO2 纳米管上的制备
2.3.3 Ti/TiO2NTs/NiO@C/PbO2 电极的制备
2.4 Ti/TiO2NTs/ZrO2-C/PbO2电极的制备
2.4.1 UiO-66 衍生ZrO2-C纳米颗粒的制备
2.4.2 ZrO2-C/PbO2 电极的制备
2.5 电极表征
2.5.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.5.2 透射电子显微镜(TEM)
2.5.3 X射线衍射(XRD)
2.5.4 X射线光电子能谱(XPS)
2.6 电极的电化学性能表征
2.6.1 循环伏安测试(CV)
2.6.2 线性扫描测试(LSV)
2.6.3 交流阻抗测试(EIS)
2.6.4 电极寿命测试及铅离子浓度测试
2.6.5 ·OH自由基测试
2.7 电催化氧化有机污染物实验
第三章 2D Ni-MOF衍生的NiO@C纳米片阵列修饰Ti/TiO2NTs/PbO2电极用于电化学降解水杨酸
3.1 引言
3.2 表面形貌分析
3.3 表面物相分析
3.4 Ti/TiO2NTs/NiO@C/PbO2 电极元素组成和价态分析
3.5 电化学性能分析
3.6 电极寿命测试
3.7 ·OH自由基测试
3.8 操作参数对电催化氧化水杨酸的影响
3.8.1 不同电极对降解水杨酸的影响
3.8.2 初始浓度对降解水杨酸的影响
3.8.3 电流密度对降解水杨酸的影响
3.8.4 溶液pH值对降解水杨酸的影响
3.9 电氧化降解水杨酸的机理研究
3.9.1 水杨酸降解机理
3.9.2 水杨酸降解的中间体及可能的降解途径
3.10 本章小结
第四章 UiO-66 衍生ZrO2-C纳米颗粒掺杂PbO2 电极的制备及其电氧化2,4,6-三硝基苯酚的研究
4.1 前言
4.2 UiO-66 粉末及ZrO2-C纳米颗粒形貌研究
4.3 电极表面物相结构
4.4 电极表面元素价态
4.5 电化学性能测试
4.6 电化学氧化2,4,6-三硝基苯酚的研究
4.6.1 优化ZrO2-C掺杂PbO2 电极的沉积含量
4.6.2 电流密度的影响
4.6.3 初始浓度的影响
4.6.4 初始pH值的影响
4.7 电极的极化寿命
4.8 降解机理
4.8.1 紫外可见光谱分析
4.8.2 TNP降解副产物及降解途径分析
4.9 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
本文编号：3992505
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 课题研究背景
1.2 有机废水处理技术
1.2.1 物化法
1.2.2 生化法
1.2.3 高级氧化法
1.2.4 电化学氧化法
1.3 电化学氧化阳极材料
1.3.1 非金属电极
1.3.2 金属电极
1.3.3 金属氧化物电极
1.4 二氧化铅电极的研究
1.4.1 二氧化铅的性能与结构
1.4.2 二氧化铅的沉积机理
1.4.3 二氧化铅的修饰改性
1.5 课题设计总思想
1.5.1 课题研究思路
1.5.2 课题研究内容
1.5.3 课题研究创新点
1.5.4 课题研究意义
第二章 实验方法
2.1 实验试剂
2.2 实验仪器
2.3 Ti/TiO2NTs/NiO@C/PbO2 电极制备
2.3.1 Ti/TiO2NTs的制备
2.3.2 Ni-MOFs衍生的多孔NiO@C在 TiO2 纳米管上的制备
2.3.3 Ti/TiO2NTs/NiO@C/PbO2 电极的制备
2.4 Ti/TiO2NTs/ZrO2-C/PbO2电极的制备
2.4.1 UiO-66 衍生ZrO2-C纳米颗粒的制备
2.4.2 ZrO2-C/PbO2 电极的制备
2.5 电极表征
2.5.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.5.2 透射电子显微镜(TEM)
2.5.3 X射线衍射(XRD)
2.5.4 X射线光电子能谱(XPS)
2.6 电极的电化学性能表征
2.6.1 循环伏安测试(CV)
2.6.2 线性扫描测试(LSV)
2.6.3 交流阻抗测试(EIS)
2.6.4 电极寿命测试及铅离子浓度测试
2.6.5 ·OH自由基测试
2.7 电催化氧化有机污染物实验
第三章 2D Ni-MOF衍生的NiO@C纳米片阵列修饰Ti/TiO2NTs/PbO2电极用于电化学降解水杨酸
3.1 引言
3.2 表面形貌分析
3.3 表面物相分析
3.4 Ti/TiO2NTs/NiO@C/PbO2 电极元素组成和价态分析
3.5 电化学性能分析
3.6 电极寿命测试
3.7 ·OH自由基测试
3.8 操作参数对电催化氧化水杨酸的影响
3.8.1 不同电极对降解水杨酸的影响
3.8.2 初始浓度对降解水杨酸的影响
3.8.3 电流密度对降解水杨酸的影响
3.8.4 溶液pH值对降解水杨酸的影响
3.9 电氧化降解水杨酸的机理研究
3.9.1 水杨酸降解机理
3.9.2 水杨酸降解的中间体及可能的降解途径
3.10 本章小结
第四章 UiO-66 衍生ZrO2-C纳米颗粒掺杂PbO2 电极的制备及其电氧化2,4,6-三硝基苯酚的研究
4.1 前言
4.2 UiO-66 粉末及ZrO2-C纳米颗粒形貌研究
4.3 电极表面物相结构
4.4 电极表面元素价态
4.5 电化学性能测试
4.6 电化学氧化2,4,6-三硝基苯酚的研究
4.6.1 优化ZrO2-C掺杂PbO2 电极的沉积含量
4.6.2 电流密度的影响
4.6.3 初始浓度的影响
4.6.4 初始pH值的影响
4.7 电极的极化寿命
4.8 降解机理
4.8.1 紫外可见光谱分析
4.8.2 TNP降解副产物及降解途径分析
4.9 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
本文编号：3992505
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