基于電沉積銅的修飾電極電催化還原有機(jī)污染物的研究.pdf

1、硝基苯是典型的硝基芳香類污染物，而阿特拉津是典型的氯代有機(jī)污染物，均廣泛存在于水環(huán)境中。電催化還原技術(shù)因具備環(huán)境友好性、易控制性和經(jīng)濟(jì)性，近年來在有機(jī)污染物的降解方面?zhèn)涫荜P(guān)注。本文選取硝基苯和阿特拉津作為目標(biāo)污染物，以制備可電催化還原降解硝基苯和阿特拉津的具有高活性、高穩(wěn)定性，且價(jià)格低廉的電極材料為基礎(chǔ)，系統(tǒng)研究了影響其電催化還原硝基苯、阿特拉津性能的主要因素，并初步探討了反應(yīng)機(jī)理。
　　本研究利用條件溫和的電沉積法，通過調(diào)控電沉

2、積電壓在Ti片上制備出不同形貌的Cu催化劑。在較高電壓下沉積得到的枝晶狀納米Cu催化劑對(duì)還原硝基苯為苯胺表現(xiàn)出了更好的催化效率和選擇性，硝基苯在Cu/Ti電極上電化學(xué)還原的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)一級(jí)模型。探索了電催化工作電壓和硝基苯初始濃度對(duì)硝基苯在Cu/Ti電極上選擇性還原為苯胺的影響，優(yōu)化了運(yùn)行參數(shù)。當(dāng)工作電壓為-0.9 V、硝基苯初始濃度為16 mg·L-1時(shí)，電解150 min，硝基苯還原的反應(yīng)速率常數(shù)達(dá)0.0251 mm-1，反應(yīng)對(duì)

3、苯胺的選擇性達(dá)97.1％。Cu/Ti電極在10次降解反應(yīng)中對(duì)硝基苯的選擇性電催化還原表現(xiàn)出了很好的穩(wěn)定性。通過電沉積結(jié)合置換沉積的方法在Ti片上負(fù)載了Cu@Pd雙金屬核殼材料，并用于阿特拉津的電催化加氫脫氯。在制得的雙金屬材料中，Pd顆粒均勻分散，其電化學(xué)活性面積高達(dá)572 cm2。相比于單獨(dú)的Pd/Ti或Cu/Ti陰極，Cu@Pd/Ti陰極對(duì)阿特拉津的還原表現(xiàn)出了更高的電催化效率。當(dāng)工作電流密度為1mA· cm-2時(shí)，電解120 mi

4、n阿特拉津的去除率達(dá)到了91.5％。阿特拉津在Cu@Pd/Ti電極上的電催化還原符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，且在最優(yōu)反應(yīng)條件下，反應(yīng)速率常數(shù)為0.0214 min-1。5次電解實(shí)驗(yàn)中，電極保持了良好的穩(wěn)定性。在電化學(xué)還原過程中，阿特拉津主要是通過直接電催化加氫機(jī)理被選擇性地還原為脫氯阿特拉津。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于在較高電流密度下溶液中會(huì)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)的析氫反應(yīng)，因此工作電流密度對(duì)阿特拉津的還原具有關(guān)鍵的影響。這些研究結(jié)果對(duì)硝基芳香類和氯代有機(jī)農(nóng)藥類污