电沉积法制备Co 3 O 4 电极及其电化学还原NO 3 - -N性能研究
发布时间：2024-10-03 03:21
近年来,人类活动对水环境造成的污染越来越严重。硝酸盐就是一种水体中常见的污染物,它的存在对生态环境和人体健康都潜藏着巨大的危害。多年来研究者们采取了各种方法处理硝酸盐污染,电化学反硝化法由于其操作方便、反应条件温和、能量利用率高等优点受到了研究者们极大的关注。同时,大多数工业废水中含有大量的无机盐,所以导电性很高从而不用加入额外的电解质,并且工业废水中的C/N比较低,很难用生物法直接处理,因此适合采用电化学法进行反硝化处理。本研究旨在针对高盐（含氯）工业废水,以提高NO3--N的还原速率为目的,从阴极催化剂的筛选优化（催化剂种类、催化剂微观结构）和电化学反应条件的优化与控制两个方面进行研究。首先,比较了Ti、Ni、Co、Cu四种金属为阴极进行电化学反硝化反应的性能。筛选出Ti作为基底,通过电沉积法和焙烧法,负载了四种常用作电化学催化剂材料的金属氢氧化物:Cu（OH）2、Fe（OH）2、Co（OH）2、Ni（OH）2和焙烧后的氧化物:Cu O、Fe2...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 水体中硝酸盐污染概述
1.1.1 水体中硝酸盐的污染来源
1.1.2 NO_3~--N污染的危害2
1.2 NO_3~--N的处理方法3
1.2.0 物理化学法
1.2.1 生物反硝化法
1.2.2 化学反硝化法
1.2.3 电化学反硝化法
1.3 电化学还原NO_3~--N阴极材料研究进展
1.3.1 非金属阴极材料
1.3.2 金属阴极材料
1.4 纳米结构的Co_3O_4催化剂研究进展
1.4.1 水热法
1.4.2 浸渍法
1.4.3 电化学沉积法
1.5 研究意义和研究内容
1.5.1 研究意义
1.5.2 研究内容
1.5.3 技术路线
第二章 实验材料与方法
2.1 实验装置
2.2 实验试剂与仪器设备
2.2.1 主要试剂
2.2.2 主要设备
2.3 电沉积法制备不同金属氧化物电极NO_3~--N还原性能研究
2.3.1 基底预处理
2.3.2 电沉积法制备阴极
2.3.3 电化学NO_3~--N还原实验
2.4 电沉积法制备具有纳米片结构的Co_3O_4/Ti阴极及其制备条件优化
2.4.1 基底预处理
2.4.2 电沉积法制备Co_3O_4/Ti电极
2.4.3 电化学NO_3~--N还原实验
2.5 浸渍法制备Co_3O_4/Ti电极
2.5.1 基底预处理
2.5.2 浸渍法制备Co_3O_4/Ti电极
2.5.3 电化学NO_3~--N还原实验
2.6 分析方法
2.6.1 表征方法
2.6.2 定量分析方法
2.7 主要参数计算方法
第三章 电沉积法制备不同金属氧化物电极NO_3~--N还原性能研究
3.1 引言
3.2 单金属电极反硝化性能比较
3.3 Ti基底负载氢氧化物催化剂电极的性能比较
3.4 Ti基底负载氧化物催化剂电极的性能比较(不存在Cl~-的情况)
3.5 SEM表征
3.6 Cl~-浓度的影响
3.7 Ti基底负载氧化物催化剂电极的性能比较(存在Cl~-的情况)
3.8 Cu基底负载氢氧化物催化剂电极的性能比较
3.9 Cu基底负载氧化物催化剂电极的性能比较
3.10 小结
第四章 电沉积法制备CO_3O_4/TI电极及其制备条件的优化
4.1 引言
4.2 优化电沉积反应电压
4.3 优化电沉积反应时间
4.4 优化电沉积前驱液浓度
4.5 优化焙烧温度
4.6 使用次数的影响
4.7 浸渍法与电沉积法制备Co_3O_4/Ti阴极的对比
4.7.1 电极形貌对比
4.7.2 反硝化性能对比
4.7.3 电极比表面积和孔径对比
4.8 NO_3~--N初始浓度的影响
4.9 小结
第五章 电化学反应条件对NO_3~--N还原速率的影响研究
5.1 引言
5.2 反应温度的影响
5.3 反应电流的影响
5.3.1 反应温度45℃
5.3.2 反应温度25℃
5.3.3 反应温度5℃
5.3.4 电能利用率和电功率计算
5.4 Cl~-浓度的影响
5.5 pH的影响
5.6 小结
第六章 结论和展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
本文编号：4006690
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 水体中硝酸盐污染概述
1.1.1 水体中硝酸盐的污染来源
1.1.2 NO_3~--N污染的危害2
1.2 NO_3~--N的处理方法3
1.2.0 物理化学法
1.2.1 生物反硝化法
1.2.2 化学反硝化法
1.2.3 电化学反硝化法
1.3 电化学还原NO_3~--N阴极材料研究进展
1.3.1 非金属阴极材料
1.3.2 金属阴极材料
1.4 纳米结构的Co_3O_4催化剂研究进展
1.4.1 水热法
1.4.2 浸渍法
1.4.3 电化学沉积法
1.5 研究意义和研究内容
1.5.1 研究意义
1.5.2 研究内容
1.5.3 技术路线
第二章 实验材料与方法
2.1 实验装置
2.2 实验试剂与仪器设备
2.2.1 主要试剂
2.2.2 主要设备
2.3 电沉积法制备不同金属氧化物电极NO_3~--N还原性能研究
2.3.1 基底预处理
2.3.2 电沉积法制备阴极
2.3.3 电化学NO_3~--N还原实验
2.4 电沉积法制备具有纳米片结构的Co_3O_4/Ti阴极及其制备条件优化
2.4.1 基底预处理
2.4.2 电沉积法制备Co_3O_4/Ti电极
2.4.3 电化学NO_3~--N还原实验
2.5 浸渍法制备Co_3O_4/Ti电极
2.5.1 基底预处理
2.5.2 浸渍法制备Co_3O_4/Ti电极
2.5.3 电化学NO_3~--N还原实验
2.6 分析方法
2.6.1 表征方法
2.6.2 定量分析方法
2.7 主要参数计算方法
第三章 电沉积法制备不同金属氧化物电极NO_3~--N还原性能研究
3.1 引言
3.2 单金属电极反硝化性能比较
3.3 Ti基底负载氢氧化物催化剂电极的性能比较
3.4 Ti基底负载氧化物催化剂电极的性能比较(不存在Cl~-的情况)
3.5 SEM表征
3.6 Cl~-浓度的影响
3.7 Ti基底负载氧化物催化剂电极的性能比较(存在Cl~-的情况)
3.8 Cu基底负载氢氧化物催化剂电极的性能比较
3.9 Cu基底负载氧化物催化剂电极的性能比较
3.10 小结
第四章 电沉积法制备CO_3O_4/TI电极及其制备条件的优化
4.1 引言
4.2 优化电沉积反应电压
4.3 优化电沉积反应时间
4.4 优化电沉积前驱液浓度
4.5 优化焙烧温度
4.6 使用次数的影响
4.7 浸渍法与电沉积法制备Co_3O_4/Ti阴极的对比
4.7.1 电极形貌对比
4.7.2 反硝化性能对比
4.7.3 电极比表面积和孔径对比
4.8 NO_3~--N初始浓度的影响
4.9 小结
第五章 电化学反应条件对NO_3~--N还原速率的影响研究
5.1 引言
5.2 反应温度的影响
5.3 反应电流的影响
5.3.1 反应温度45℃
5.3.2 反应温度25℃
5.3.3 反应温度5℃
5.3.4 电能利用率和电功率计算
5.4 Cl~-浓度的影响
5.5 pH的影响
5.6 小结
第六章 结论和展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
本文编号：4006690
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