钛基底二氧化铅电催化阳极的改性及其应用进展

本文综述了钛基底二氧化铅(Ti/PbO_(2))阳极的基底层、中间层和活性层的改性方法,分析了不同改性方法对电极性能的提升,列举了改性阳极在废水处理上的工程应用,最后展望了改性阳极的制备工艺及其在污染物处理上的发展方向.

有机添加剂对三维多孔二氧化铅阳极性能的影响

以氧泡为模板,采用阳极氧化法制备系列三维多孔二氧化铅阳极材料,探究添加剂醋酸钠、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、聚乙二醇(PEG)对三维多孔PbO_(2)阳极材料的影响。利用SEM和XRD对电极表面的形貌结构和物相组成进行表征。采用阳极极化曲线(LSV)、循环伏安曲线(CV)、交流阻抗图谱(EIS),对电极材料的电催化活性进行测定。结果表明:添加剂加入后,能够促进Pb^(2+)均匀分散,当PbO_(2)沉积后包覆其表面,减少颗粒聚集,镀层更为平整致密;同时,由于有机添加剂的吸附作用,改变晶粒择优取向,但不改变晶型,制备的电极材料仍为β-PbO_(2),形貌完整,均具有三维多孔结构。添加了有机添加剂后,电极材料孔密度增大,提升电极材料比表面积,降低电催化过程中的电荷转移电阻,提高电极材料的电催化活性。其中,加入SDBS的多孔PbO_(2)电极具有最大的j0(5.514×10^(-5)A·cm^(-2))和最小的Rct(0.3395Ω·cm2),体现出良好的电催化性能。由CV数据可知,添加了SDBS的PbO_(2)电极qi^(*)为0.652 C·cm^(-2),是未加入添加剂的多孔PbO_(2)电极的4倍,有机添加剂的加入有效地增大了电极材料电化学活性表面积。

基于二氧化铅阳极的电催化氧化深度处理钻井废水的研究

对泥浆池上清液与泥浆板框压滤出水两类典型的实际钻井废水进行预处理,得到4类电催化进水:泥浆池上清液稀释样(水样1)、泥浆池上清液絮凝处理样(水样2)、泥浆池上清液絮凝气浮处理样(水样3)和泥浆板框压滤出水稀释样(水样4).以钛基二氧化铅(Ti/PbO_(2))为阳极构建双阴极电催化体系,对上述4类水样(进水COD范围为95.58~131.7mg/L)进行深度处理,探究钻井废水的电催化去除规律.实验表明,电催化能够高效、无选择性地去除钻井废水中的有机污染物,处理40min后水样3的COD去除率最高达到84.31%.水样2、3、4的出水氨氮与总氮浓度显著降低,但浊度升高.这可能是因为氯离子的存在提高了氨氮与总氮的去除率,铝离子有助于羟基络合物的形成.

甲基磺酸体系同槽电解制备精铅和二氧化铅

研究了甲基磺酸体系中同槽电解沉积制备铅和二氧化铅的工艺,考察了槽电压,温度,铅离子浓度,游离酸浓度对阴、阳极电流效率,电耗和二氧化铅晶型比例的影响。结果表明,当电解槽电压从2.1 V提高到2.3 V时,阴极和阳极电流效率均升高,进一步提高槽电压将降低电流效率,当电解温度高于25℃时,阴、阳极电流效率均随电解温度的升高而逐渐降低,甲基磺酸铅浓度和游离酸浓度对电流效率的影响较小。在槽电压2.3 V、电解温度15℃、甲基磺酸铅浓度0.5 mol L、游离酸浓度0.2 mol L条件下,阴极电流效率为98.63%,阳极电流效率为90.11%,每消耗1 MWh电能可获得1.66 t精铅和1.75 t二氧化铅。阴极产物精铅表面平整致密,阳极产物二氧化铅以β-PbO_(2)为主,α-PbO_(2)的占比随着槽电压、温度、甲基磺酸浓度的升高而增加,随着铅离子浓度的升高而减少。

钛基二氧化铅电催化降解染料废水的实验设计

钛基二氧化铅广泛应用于有机废水的电催化降解,然而传统的锡锑氧化物中间层采用涂覆煅烧法制备,存在工艺繁琐、附着力低易脱落、能耗高、易产生有毒气体等缺点,大大限制了其在本科实验教学中的应用。因此,设计了电沉积法制备镍中间层的钛基二氧化铅电极Ti/Ni/La-PbO2,利用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对电极进行了表征,并探讨了电流密度、溶液pH值、反应时间、电极重复使用等对染料废水降解的影响。该综合性实验涉及到电极的制备、表征及活性研究,有利于培养大学生的科研能力、环保意识和创新思维。

电沉积法制备钛基二氧化铅电极的研究

文章选用钛基为基体,利用电化学当中的电沉积的方法进行制备,进行对钛基二氧化铅电极制备的研究,文章是在碱性的条件下,用电沉积的方法将中间层α-PbO2制备出来;表面层β-PbO2的镀制条件则是在酸性条件下,然后进行正交试验以及追加实验,得出表面层β-PbO2的镀制的最佳条件,从而制备出电催化活性比较高的电极。

新型二氧化铅阳极电催化降解有机污染物的特性研究

通过XRD、SEM等表征,以酚类化合物为目标污染物,研究了经改性的新型含氟β-PbO2阳极电催化氧化污染物的特性.结果表明,该电极对酚类有机污染物的降解显示了良好的电催化活性、稳定性和抗腐蚀性,有较好的环保应用前景.进一步通过羟基自由基清除剂异丙醇加入前后降解效果的比较证实了本系统中有机污染物的降解主要基于羟基自由基的作用机理,是一种电化学高级氧化工艺.

电沉积掺杂二氧化铅表面的研究进展

二氧化铅作为阳极由于具有高的催化活性、高的析氧过电位和化学惰性而受到关注。电沉积二氧化铅时,添加某些外来离子或颗粒能改善其电催化活性和稳定性,这些离子和颗粒主要包括Bi3+、F-、Fe3+、Co2+、Ce3+、Ru3+、As3+、Co3O4、RuO2、PbO2、A12O3和TiO2等。阐述了二氧化铅的应用领域,讨论了电沉积掺杂二氧化铅的制备方法及其影响因素;针对二氧化铅固有的催化活性和脆性的缺陷,评述了掺杂离子和固体颗粒的二氧化铅镀层的优缺点。结果表明:掺杂Bi3+、F-、Ce3+、Ru3+和Ag+离子能提高二氧化铅的催化活性;掺杂In3+、PO43-和As3+能抑制二氧化铅的晶核形成;提出外来离子掺杂在二氧化铅晶格缺陷中的几种模式:可变价的金属离子取代Pb4+,并且自身被氧化成高价的金属离子掺杂在二氧化铅镀层中,这些金属离子是Bi3+、Ce3+、Ru3+、Ag+、Co2+和As3+;在F修饰的二氧化铅中,F-离子替代两个OH-离子;Fe3+分别在低温和高温下取代Pb2+和Pb4+;F-离子分别与Fe3+或Co2+形成协同效应。复合镀层的电催化作用与掺杂的催化粒子类型及其应用领域有关,例如:PbO2+RuO2复合镀层在硫酸溶液中显示最好的催化活性;PbO2+Co3O4在氢氧化钠溶液中具有最好的电催化活性;当然,复合镀层的表面粗糙度的影响不能完全忽视。掺杂PTFE和TiO2颗粒能显著的降低二氧化铅镀层的脆性。展望了掺杂二氧化铅镀层的发展趋势。

钛基二氧化铅电极的制备及其应用

The Ti-supported lead dioxide electrode（Ti/PdO2） consisted of a Sb2O3/SnO2 semiconductive interlayer and electrodeposited PbO2 films was prepared. The optimum ratio of Sb2O3 to SnO2 was 15%25%. Addition of NaF（0.40 g/L） in electroplating solution could decrease the rate of PbO2 deposition, which resulted in the formation of small crystal particles and compact PbO2 films. XRD study showed the β-form crystal of electrode. The electrode was tested in synthesis of 4-picoline acid by electro-oxidation of 4-picoline, showing good electroconductivity and stable life.

超声对二氧化铅电极性质的影响

为提高PbO2电极在电催化氧化废水处理中的稳定性及催化性能,在超声场中用电沉积方法制备了PbO2电极,采用扫描电镜、X射线衍射、强化寿命测试、线性扫描测试及电催化降解等手段对所得电极的组成和性能进行了表征,并与未使用超声场的常规制备PbO2电极进行了性能比较。结果表明:超声场对PbO2电极的表面形貌有一定影响,产生了较多花束状的凸起,增加了电极的真实表面积;超声法PbO2电极的强化寿命和电压稳定期分别为166和165h,明显长于常规法PbO2电极的100.5和50h,表明超声法PbO2电极的稳定性优于常规法PbO2电极;超声法PbO2电极的析氧电位为1.67V,高于常规法PbO2电极的1.60V,表明超声法PbO2电极对于析氧副反应具有一定的抑制作用,有利于提高其电催化性能;在扫描电势达到2.0V时,超声法PbO2电极的电流密度响应值为0.018 3A·cm-2,远高于常规法PbO2电极的0.006 85A·cm-2,表明它的导电性能更好,有助于降低电极在电解过程中的能耗;在对酸性红G溶液的降解过程中,超声法PbO2电极的表现优于常规法PbO2电极,其准一级反应动力学常数和总有机碳去除率分别为0.019 7min-1和15.6%,均高于常规法PbO2电极的相应值,而其能耗值却低于常规法PbO2电极。由此证明,超声场的引入可改善PbO2电极的稳定性和催化性能。

钛基体二氧化铅电极制备改性方法研究进展

寻找稳定性能好及催化性能高的阳极材料是推广电化学水处理技术的关键。钛基体二氧化铅电极在稳定性及催化性方面具有明显优势,但仍存在不少问题。对钛基体二氧化铅电极进行改性以提高其稳定性及催化性成为目前氧化物阳极材料研究中的热点之一。本文主要综述二氧化铅的性质、钛基体二氧化铅电极结构以及针对电极不同结构层进行的技术改性方法;重点阐述采用改性钛材料作为电极基体、在二氧化铅表层与钛基体之间引入中间层、采用杂质元素与杂质颗粒进行掺杂和电极制备方法改进及优化;并指出钛基体二氧化铅电极的发展趋势在于:电极组成形式与成分的多样化,开发新的电极制备技术,以及研究二氧化铅电极的失效机理以便指导电极后续的改性工作等。

钛基二氧化铅电极的制备及其改性的研究进展

针对电化学水处理技术中钛基PbO2电极的性质、制备方法及其改性技术等方面的研究进展进行概述,指出了钛基PbO2电极目前存在的主要问题,展望了其改性方向。

掺铈纳米二氧化铅修饰电极色谱电化学用于单胺类神经递质的研究

研制了一种新型掺铈纳米二氧化铅修饰电极,用X射线衍射(XRD)和扫描隧道显微镜(STM)进行了表征.该修饰电极对单胺类神经递质及其代谢产物有良好的电催化作用,灵敏度高,稳定性和重现性好,将其作为电化学检测器与液相色谱和微渗析技术联用,测定了帕金森氏症病人脑脊液中单胺类神经递质及其代谢产物的含量.取得了满意的结果并初步探讨了帕金森氏症的致病机理.

不同涂层的二氧化铅电极催化性能的比较

研究了热分解法和电沉积法制备二氧化铅电极的工艺,通过对苯酚的电解和生成羟基自由基的量,比较了两种方法制得的电极的催化性能,并比较了采用电沉积法制备电极时掺杂铋或镧对电极的催化性能的影响。实验结果表明,这4种电极都具有良好的电催化性能,并且明显降低了槽电压,且对苯酚的降解均符合一级反应动力学,电沉积法制得的电极的催化性能优于热分解法制得的电极,掺镧的电极优于无掺杂和掺铋的电极。

氧化镧掺杂二氧化铅电极的制备及其在有机物降解中的应用

利用电沉积法制备了氧化镧掺杂的二氧化铅电极(La_2O_3-β-PbO_2)。XRD和SEM显示La_2O_3颗粒均匀地嵌在二氧化铅镀层中,电化学测试表明La_2O_3掺杂显著提高了二氧化铅电极的析氧过电位。利用La_2O_3-β-PbO_2电极降解了水中的对氯苯酚,与常规β-PbO_2电极相比,LaO_3-β-PbO_2电极不但有较高的COD去除率,而且具有较高的电流效率。相同条件下电解480 min后,La_2O_3-β-PbO_2电极对体系COD的去除率和电流效率分别为61.76%和3.68%;而β-PbO_2电极分别仅有30.58%和1.01%,显示了较好的应用前景。

硫酸中钛基二氧化铅阳极研究

研制了ＴｉＳｎＯ２＋Ｓｂ２Ｏ３／ＰｂＯ２金属阳极，用ＳＥＭ，ＸＲＤ，ＥＤＳ对阳极表层进行了观测和分析。测定了在８０℃，１ｍｏｌ·Ｌ－１＼Ｈ２ＳＯ４中该电极的使用寿命和电化学动力学参数，并与贵金属及其合金电极进行了比较，采用双位垒模型讨论了该电极的电化学性能。结果表明，该电极是一种寿命长，催化活性好的非贵金属放氧阳极材料。

钛基二氧化铅平板电极的镀制

利用所镀二氧化铅电极和氧阴极组装成电解槽，通过测定高氯酸盐生成电流效率及循环伏安、ＳＥＭ、ＳＲＤ等方法，评价所镀钛基二氧化铅平板电极性能．考察了电镀液组成（Ｆ－、ＨＮＯ３、Ｂｉ３＋、Ｆｅ３＋、表在活性剂）对电极性能的影响，发现必须严格控制镀液中铁离子的含量，增大硝酸的使用量，才能制得用于高氯酸盐电化生产的高性能钛基二氧化铅电极．

新型钛基二氧化铅阳极的研制及其性能的研究

报道了钛为加强基,二氧化铅本身作为载电体的新型不溶性阳极。探讨了制取此电极的工艺条件,获得了最佳的工艺参数。测定极化曲线和强化电解表明此阳极具有制备成本低、电极电阻小、寿命长,且能制成大面积的优点。

新型二氧化铅电极处理有机染料废水的研究

研究了高压塑片法制备新型二氧化铅电极的工艺,通过循环伏安、X衍射和扫描电镜等手段对电极性能的考察表明,该电极不仅具有高电催化活性,还有很好的抗腐蚀性能。通过与普通石墨电极的对比实验,进一步探讨了该电极降解中性枣红染料的机制和工艺条件。结果表明,该电极在脱色和COD降解方面都有明显的优越性。在含磷酸盐和氯离子的体系中,降解效率尤为突出。

钛基二氧化铅掺杂电极对附子加工废水的降解研究

采用电沉积法分别制备未修饰、掺杂Bi、Cu和Bi+Cu四种钛基PbO2电极,利用扫描电镜(SEM)对制得的4种电极进行了表征。同时用所制得的电极对附子废水进行降解试验。研究表明Bi+Cu混合掺杂的电极能显著改善钛基PbO2电极的性能,对COD的去除率达到67.73%,对氯离子的去除率也能达到43.20%,而未掺杂电极对COD和氯离子去除率仅为42.34%和12.37%。电催化后废水的可生化性得到了显著提高,B/C值由电催化前的0.10提高到了0.39。利用X射线衍射分析(XRD)分别对掺Bi+Cu二氧化铅电极和普通二氧化铅电极进行表征,发现Bi+Cu修饰电极能有效改变电极表面二氧化铅晶体的性质。该种电极对处理中药高盐废水有极大的潜力。