溶胶凝胶法制备Ti/SnO2-Sb2O5电极及电催化性能研究

摘要

随着人们对环境污染尤其是水污染越来越重视,逐渐加大了对水污染的治理力度。在众多的水处理技术中,电催化氧化技术以其高效、简单、无污染等优点受到了广泛的关注和应用。
　　本文是采用溶胶凝胶浸渍提拉法制备了Ti/SnO2-Sb2O5电极,并借助于SEM、EDS、XRD、电化学测试、加速寿命测试、苯酚降解测试等手段,考查了不同制备条件对电极形貌、结构、稳定性、催化性能产生的影响。确定了Ti/SnO2-Sb2O5电极的最佳制备条件是溶胶中Sb的掺杂比为11％,溶胶的相对黏度为1.47,涂覆30层,煅烧温度为600℃,煅烧时间为2h。在此条件下所制备电极的加速寿命达到了20h,在3.5h左右将100ml浓度为100mg/L的苯酚溶液降解完全。
　　在所确定最优的Ti/SnO2-Sb2O5电极基础上为了进一步提高电极的稳定性和催化性能,又对其进行了掺杂改性。通过分析稀土元素La、Ce对Ti/SnO2-Sb2O5电极的掺杂改性,得出La的掺杂比为3%时电极的性能最好,加速寿命最好为35h,苯酚的降解时间缩短为3h。Ce掺杂比为2%时电极的性能最好,加速寿命为39h,但是电极降解苯酚的降解效率有所下降。通过研究过渡金属Mn、Ni的掺杂得出,Mn掺杂比为4%的Ti/SnO2-Sb2O5电极性能最好,加速寿命为29.6h,苯酚的降解时间缩短为2.5h。Ni掺杂的电极当掺杂比4%时电极的性能最好,其中加速寿命达到了60.3h,苯酚的降解时间为2h。
　　综合比较以上制备的几种电极发现,Ni(4%)掺杂的Ti/SnO2-Sb2O5电极稳定性和电催化性能最好。

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第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景

1.2 电催化氧化电极的研究现状

1.3 金属氧化物电极的电催化氧化的原理

1.4 课题的研究意义及内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验试剂及设备

2.2 电极的制备

2.4 电极电化学性能的测试

2.5 电极加速寿命测试

第3章 Ti/SnO2-Sb2O5电极的制备及表征

3.1 Sb掺杂量对Ti/SnO2-Sb2O5电极性能的影响

3.2 煅烧温度对Ti/SnO2-Sb2O5电极性能的影响

3.3 煅烧时间对Ti/SnO2-Sb2O5电极性能的影响

3.4 溶胶黏度的控制

3.5 电极涂覆层数的选择

3.6 本章小结

第4章 稀土元素La、Ce对Ti/SnO2-Sb2O5电极的掺杂改性

4.1 La对Ti/SnO2-Sb2O5电极的掺杂改性

4.2 Ce对Ti/SnO2-Sb2O5电极的掺杂改性

4.3 本章小结

第5章 过渡金属元素Mn、Ni对Ti/SnO2-Sb2O5电极的掺杂改性

5.1 Mn对Ti/SnO2-Sb2O5电极的掺杂改性

5.2 Ni对Ti/SnO2-Sb2O5电极的掺杂改性

5.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢