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长效钛基二氧化锡电催化电极研制及效能评价

作　者: 易琼
导　师: 冯玉杰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 电极失活 Ti/SnO2电极 Ru中间层 Ce掺杂
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

水污染问题成为人们目前亟待解决的问题之一,由于水污染的多样性及复杂性已对传统的生物降解方法提出了严峻的考验,越来越多生物难降解有机污染物的出现使得单一的处理方法很难满足现代社会的需要。难降解有机物污染物的治理成为水处理领域的难点,极大地影响着人类的生活环境。电催化氧化技术具有优良的处理有机污染物的能力,正逐渐引起人们的重视。Ti/SnO2电极是一类用于废水处理方面具有较好发展前景的新型电极。但目前该类电极使用中存在的电极使用寿命短的问题限制了电催化氧化技术的应用。试验采用大电流加速寿命试验和苯酚降解试验对Ti/SnO2电极的寿命和催化活性进行考察。并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)等手段研究了电极的失活问题,并结合电化学分析方法如循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)。研究得出:电极的失活是由于阳极放出活性氧形成二氧化钛绝缘体使导电能力降低;基体与活性层结合力差,活性层表面产生裂缝。通过添加一种或者多种组分形成一种固溶体结构可增强电极的稳定性。为了提高Ti/SnO2电极的稳定性,制备了含有Ru中间层的Ti/SnO2电极和Ce掺杂含有Ru中间层的Ti/SnO2电极。经过大电流加速寿命试验表明,Ti/Ru/SnO2电极能连续使用512天,Ti/Ru/Ce-SnO2电极能连续使用850天,解决了纳米涂层电极稳定性的问题,电极稳定性提高的主要原因是稳定的固溶体的形成。两种电极虽然能大幅度提高电极稳定性,但电催化性能有所下降,证明电极材料组成的改变可显著影响电极性能。以自制的Ti/Ru/SnO2电极为阳极,不锈钢阴极板为阴极,在无隔膜电解槽中,对煤化工废水进行阳极氧化降解研究。研究了电流密度、电极排布方式对处理效果的影响。UV254和TOC的去除率均随电流密度的增大而增加,试验条件下的最佳值为20mA/cm2;电极排布方式为两个阴极一个阳极。钛基二氧化锡电极对煤化工废水的降解具有很好的效果,能在较短时间内使废水中难降解物质的浓度大大降低,保证后续生物处理的顺利进行。

长效钛基二氧化锡电催化电极研制及效能评价

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