PbO2電極的摻雜改性及其處理有機(jī)廢水的應(yīng)用研究.pdf

1、PbO2電極因其具有電催化活性高、化學(xué)穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉、析氧電位高等優(yōu)點(diǎn)，被視為在電催化氧化處理有機(jī)廢水領(lǐng)域中極具應(yīng)用前景的電極材料。本文以PbO2電極的制備、改性及其在有機(jī)廢水電催化氧化降解的應(yīng)用為主要內(nèi)容。主要研究工作及結(jié)果如下:
　　本文在金屬鈦基體上通過(guò)熱分解法制得SnO2-Sb2O3底層，并利用電沉積法在其表面添加活性層制得Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2電極，選用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、能量彌散

2、X射線譜(EDS)以及強(qiáng)化壽命測(cè)試等方法對(duì)其表面微觀形貌、物相結(jié)構(gòu)、元素組成以及使用壽命進(jìn)行了分析表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，相比于未添加底層的鈦基PbO2電極，添加了由熱分解法制備的SnO2-Sb2O3底層后，電極的使用壽命得到明顯提高。由此可見，其致密的氧化物膜不僅減緩了新生氧向基體的擴(kuò)散，而且也有效的阻止了鈦基體上生成TiO2鈍化膜，使PbO2不易脫落，從而提高了電極的使用壽命。
　　以Ti為基體，通過(guò)加入表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(

3、PVP)和稀土元素Ce，電沉積制備改性PbO2電極，并采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、能量彌散X射線譜(EDS)、X射線光電子能譜(XPS)等方法對(duì)改性后PbO2電極的微觀形貌、晶型結(jié)構(gòu)、元素組成及價(jià)態(tài)等進(jìn)行分析表征。通過(guò)循環(huán)伏安(CV)、交流阻抗(EIS)考察了摻雜后電極的電化學(xué)性能。SEM結(jié)果顯示，Ti/SnO2-Sb2O3/PVP-Ce-PbO2電極的表面顆粒更加精細(xì)，表面積進(jìn)一步增大，使電極的微觀結(jié)構(gòu)及催化效果得到

4、改善。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示，表面活性劑PVP和稀土元素Ce的摻雜顯著提高了電極的析氧過(guò)電位并且降低了電荷轉(zhuǎn)移電阻。將所制備的電極應(yīng)用于模擬染料廢水甲基橙的降解。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與未摻雜的和單獨(dú)摻雜的電極相比，Ti/SnO2-Sb2O3/PVP-Ce-PbO2電極對(duì)甲基橙及COD有較好的去除效果。Ti/SnO2-Sb2O3/PVP-Ce-PbO2電極在實(shí)驗(yàn)參數(shù)為:電流密度為50 mA·cm-2、pH為5、電解質(zhì)濃度為0.05 mol·L-1時(shí)

5、，甲基橙的去除效果最佳。降解120min后，對(duì)100 mg·L-1甲基橙的去除率可達(dá)到98.4％，對(duì)COD去除率為91.8％。
　　在電沉積制備二氧化鉛層時(shí)，通過(guò)加入某種離子或顆?？梢蕴岣唠姌O的電催化性能及其穩(wěn)定性。本文通過(guò)向電沉積液添加少量納米TiO2顆粒和稀土元素Ce對(duì)PbO2電極進(jìn)行共摻雜改性。通過(guò)掃描電鏡(SEM)、能量彌散X射線譜(EDS)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPs)、循環(huán)伏安(CV)、交流阻抗(E

6、IS)及強(qiáng)化壽命測(cè)試等手段對(duì)改性后PbO2電極的微觀形貌、晶型結(jié)構(gòu)、元素組成及價(jià)態(tài)、電化學(xué)性能以及使用壽命進(jìn)行分析表征。結(jié)果表明:摻雜改性的電極性能都有不同程度的提高，其中共摻雜的改性效果比單摻雜要好。SEM和XRD測(cè)試結(jié)果顯示，改性電極的表面微觀形貌都不同程度的發(fā)生了變化，但其晶型并未改變，仍以β-PbO2為主;EDS測(cè)試顯示，ZiO2和Ce均已進(jìn)入到PbO2鍍層;電催化氧化降解模擬染料廢水甲基橙實(shí)驗(yàn)表明:改性后電極(Zi/SnO2-