氧化锡锑纳米柱电极的制备及其在电催化氧化耦合纳滤处理废水中的应用

摘要

在电催化氧化处理废水领域，钛基氧化锡锑(Ti/SnO2-Sb)电极由于综合性能优异而受到广泛关注。本文首次通过催化层形貌设计，制备出催化层为一维纳米结构的钛基氧化锡锑纳米柱(Ti/SnO2-Sb-NRs)电极，并将其作为阳极应用于电催化氧化处理AR73模拟染料废水的过程中。 本文在脉冲电沉积工艺的基础上采用水热合成法制备出 Ti/SnO2-Sb-NRs电极并优化了 SnO2-Sb-NRs的制备工艺参数，进而将其与脉冲电沉积制备的Ti/SnO2-Sb电极进行对比。 通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、静滴角接触测量仪等分析了电极的物理特性。结果显示Ti/SnO2-Sb-NRs电极表面均匀分布着宽约70 nm的方柱结构，而Ti/SnO2-Sb电极表面则为10μm的微粒；由于SnO2-Sb-NRs引起的三维毛细效应，Ti/SnO2-Sb-NRs电极的亲水性优于Ti/SnO2-Sb电极。随后，通过电化学阻抗谱、线性扫描伏安法、循环伏安测试、计时电流法等分析了电极的电化学性能。与Ti/SnO2-Sb电极相比，Ti/SnO2-Sb-NRs电极具有较低的电化学阻抗(9.41?vs25.56?)，较高的电流响应，并且具有一定的直接氧化能力；此外，加速寿命分析表明Ti/SnO2-Sb-NRs电极的寿命为Ti/SnO2-Sb电极的3.68倍，Ti/SnO2-Sb-NRs电极的稳定性增加。 在电催化氧化AR73的过程中，Ti/SnO2-Sb-NRs电极对有机物的去除效果优于Ti/SnO2-Sb电极。经过4.5 h的降解，Ti/SnO2-Sb-NRs电极基本实现AR73的完全降解，色度去除率达99.38%；并且与Ti/SnO2-Sb电极相比，COD去除率更高(88.32%vs70.25%)，能耗降低约38.27%。此外，Ti/SnO2-Sb-NRs电极对有机物的吸附能力更强。 Ti/SnO2-Sb-NRs电极在电催化氧化耦合纳滤处理废水过程中的应用表明， Ti/SnO2-Sb-NRs电极可以进一步提升耦合过程的渗透通量与截留率。 本文研究表明，Ti/SnO2-Sb-NRs电极在废水处理领域具有良好的应用前景。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1水资源现状

1.2电催化氧化技术

1.3 Ti/SnO2-Sb电极的研究现状

1.4一维SnO2-Sb纳米材料

1.5耦合过程处理废水过程研究

1.6本课题的研究内容

第2章 实验材料与分析方法

2.1实验仪器与试剂

2.2实验设备

2.3分析方法

第3章 钛基氧化锡锑纳米柱电极的制备及纳米柱制备条件优化

3.1 SnO2-Sb-NRs生长机理分析

3.2 Ti/SnO2-Sb-NRs电极的制备工艺流程

3.3 SnO2-Sb-NRs制备条件的优化

3.4本章小结

第4章 电极性能分析及耦合过程研究

4.1物理表征

4.2电化学性能表征

4.3电催化氧化性能表征

4.4电极在耦合过程中的应用研究

4.5本章小结

第5章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢