石墨烯基Sb-SnO2/CNTs复合物膜电极的制备及其降解有机废水研究

摘要

水污染问题是当前严峻的环境问题之一，随着水中有机污染物的种类和毒性增加，传统的生物处理法已无法满足水处理的需要，电化学水处理技术具有多种优势，是一种极具前景的水处理方法。电极材料的研究在电化学水处理技术中处于核心地位，在金属氧化物电极中，Sb-SnO2电极是一种被广泛研究的电极材料。本研究采用水热方法合成了负载在石墨烯上的Sb-SnO2材料，并用XRD、SEM、TEM等手段对其组成和形貌特征进行表征。采用真空抽滤方法制备膜电极，包括碳纳米管，石墨烯电极材料，掺杂SnO2@ rGO及其混合料。将膜电极作为阳极，利用连续流动板框式电化学过滤器对 MO溶液进行降解，并记录稳态电流，CV曲线等相关电化学数据。通过测其降解后溶液的吸光度和计算降解所耗电能评价各种电极的性能。研究表明采用Sb-SnO2@rGO和碳纳米管制备的膜电具有最佳的降解效果。碳纳米管对石墨烯层起到很好的支撑作用，使得Sb-SnO2纳米粒子能充分与有机物接触，提高降解性能。在石墨烯上负载Sb-SnO2纳米粒子后能有效抑制降解有机物的过程中析氧副反应的发生，减小反应的稳态电流，从而降低能耗。最后，选择具有最佳降解性能的膜电极材料对草甘膦溶液进行降解，并用液相质谱对其降解产物进行分析，研究其可能的降解途径。
　　本研究对电化学水处理技术的进步有一定的推动作用，为新型电极材料的制备和研究开创了新的思路，具有一定的指导意义。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 引言

第一节电化学催化技术概述

1.1.1电化学催化处理有机废水的原理

1.1.2阳极材料研究进展

第二节 二氧化锡电极概述

1.2.1二氧化锡的基本性质

1.2.2锑掺杂二氧化锡电极的研究现状

1.2.3二氧化锡电极的制备

第三节 石墨烯概述

1.3.1石墨烯概述

第四节 研究目的、意义及内容

1.4.1研究的目的和意义

1.4.2研究的内容

1.4.3研究的创新点

第二章 膜电极的制备及表征

第一节 实验试剂与仪器

2.1.1实验试剂与材料

第二节 Sb-SnO2@rGO的合成及表征

2.2.1催化电极材料的制备

2.2.2催化电极材料的表征

2.2.3结果与讨论

第三节膜电极的制备及电化学过滤器的构建

2.3.1膜电极的制备

2.3.2 电化学过滤器的构建

2.3.3结果与讨论

第三章 膜电极电催化降解有机废水性能研究

第一节 实验仪器与装置

3.1.1实验材料和仪器

第二节 实验方法与步骤

3.2.1实验方法

3.2.2实验步骤

第三节 结果与讨论

3.3.1膜电极去除MO效果讨论

3.3.2膜电极电化学性能分析

第四节 膜电极电催化降解草甘膦溶液研究

3.4.1电催化降解草甘膦的降解产物

3.4.2 电催化降解草甘膦的降解途径猜测

第四章 结论与展望

第一节 本研究主要结论

第二节 研究展望

参考文献

致谢

个人简历

攻读硕士学位期间完成的学术科研论文