聚苯胺改性活性炭粒子电极的光电催化性能

以苯胺、活性炭为原料,利用原位聚合法制备聚苯胺(PANI)改性活性炭(AC)粒子电极(PANI/AC),采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和红外光谱(FTIR)对该粒子电极的形貌、晶体结构和组成进行了表征,并将其应用于直接耐晒翠蓝GB的光电催化降解实验。考察了PANI复合量、粒子电极用量、电流密度、pH和GB初始浓度等对降解率的影响,并考察了GB在不同催化条件下的降解反应。结果表明:在光电协同催化条件下,当苯胺与活性炭质量比为0.3∶0.7,粒子电极质量浓度为9 g/L,电流密度为8 mA/cm2,pH为3时,PANI/AC对质量浓度为20 mg/L的GB溶液的降解率达到95.47%。

造纸产业废水应用复合活性炭三维粒子电极绿色处理研究

深入探讨了复合活性炭三维粒子电极在造纸废水处理中的应用,通过系统实验研究了其处理效果、影响因素、优化措施及实际应用前景。结果显示,该技术在去除造纸废水中的COD、色度和重金属等污染物方面表现出显著效果。通过选择复合多孔活性炭作为粒子电极基底材料,负载多金属化合物催化剂和二氧化硅(SiO_(2))稳定剂,并通过高温烧结处理制备出高效的粒子电极。研究表明,复合活性炭三维粒子电极技术在绿色环保和高效节能方面具有一定优势,为造纸产业废水处理提供了一种新颖而有效的方法。

基于电化学合成法的活性炭-铅笔芯电极表面聚苯胺电磁性能研究

为优化聚苯胺(PANI)电磁性能,基于活性炭-铅笔芯电极(AC-PEC)表层,通过电化学合成法的循环伏安法,以荷电量完善制备准备工作,从而生成聚苯胺-活性炭(PANI-AC)复合材料。结果表明,带有0.22mol/L苯胺的0.32mol/L H2SO4与0.22mol/L KCl共同储放于溶液,基于0.05V/s扫描速度,连续扫描8圈,以及75mg/mL活性炭分散液质量浓度,1.52cmAC-PEC长度条件下,PANI-AC荷电量最高,稳定状态最佳,而核-壳结构导电性能良好;与PANI、AC相比,PANI-AC阻抗性明显偏低,且面向7.46GHz-15.14GHz电磁波有着差异性吸收,吸波范围较宽;电化学合成法制备复合材料,流程简洁,条件容易控制,产物不需分离提纯,并能实现聚苯胺掺杂,以优化其电化学性能。

负载型活性炭粒子三维电极法处理亚甲基蓝模拟废水

为了改善三维电极体系中粒子电极对亚甲基蓝(MB)模拟废水的电催化氧化处理效果,采用等体积浸渍法和烧结法成功合成了金属氧化物与颗粒活性炭相结合的粒子电极(M/AC),并对其进行表征。考察了金属组分种类和金属组分负载量对粒子电极催化性能的影响,并对所合成粒子电极的反应机理进行了探讨。结果表明:M/AC粒子电极为多通道多孔网状结构,可以提供大量的表面活性位点;M/AC粒子电极在三维电极体系中对高浓度MB模拟废水表现出良好的电催化降解能力;Mn/AC粒子电极的最佳负载量为5%(质量分数),其电催化氧化性能优于Fe/AC和Ni/AC粒子电极;Mn(5)/AC在三维电极体系中运行8 h后对MB模拟废水的电催化降解率为90%,200 h后仍可达到80%以上;在电催化氧化过程中,Mn/AC粒子电极表面的Mn^(2+)、Mn^(3+)和Mn^(4+)可以实现催化循环,产生活性物质,即羟基自由基和超氧自由基。Mn/AC粒子电极具有长期稳定电催化降解水中有机污染物的潜力。

聚苯胺/改性活性炭复合电极材料的制备及其电容性能研究

通过改变有机酸与无机酸的配比研究合成高电导率聚苯胺的最佳条件,使用硝酸对活性炭进行改性,测定活性炭的沉降质量和活化指数并筛选出吸附性能最佳的改性活性炭,将最佳工艺条件下合成的聚苯胺与改性活性炭进行复合制备了聚苯胺/改性活性炭复合电极材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和电化学性能测试对复合电极材料的结构和性能进行表征和研究。结果表明:用质量分数3%的硝酸改性的活性炭掺杂聚苯胺,二者的相容性最好,且改性活性炭含量为25.5%(质量分数)时,制备的复合电极材料比电容最大,为282F/g,比纯聚苯胺的比容量(210F/g)增加了34.3%。电化学性能测试表明,聚苯胺/改性活性炭复合电极材料内阻小,阻抗高,电容性能优良。

高效能活性炭基底石墨烯粒子电极制备及表征

目的制备和筛选出一种高效、稳定的新型石墨烯复合负载型粒子电极.方法采用溶胶凝胶法制备了一系列不同基底的石墨烯负载型粒子电极,以苯酚为目标污染物考察粒子电极的催化活性,确定最优粒子电极,通过正交试验优化其制备条件.最后采用SEM、EDS、BET、XRD、LSV、CV手段对粒子电极的结构、表面形貌及电化学性能等进行表征.结果筛选出Ti-r GO/GAC-S(椰壳活性炭)为最优粒子电极,对苯酚去除率为85. 26%;正交试验优化其制备条件为钛酸丁酯投加量75 mL、r GO投加量0. 2 g、煅烧温度400℃、煅烧时间1 h;负载Ti和r GO后表面积、析氧电位增大,对苯酚直接氧化能力提高.结论筛选出的Ti-r GO/GAC-S粒子电极电催化活性最高,表面积大,活性点位多,对苯酚的直接氧化能力高.

MOx颗粒活性炭镀层粒子电极对苯酚的电催化降解特性

为研究半导体金属氧化物颗粒活性炭镀层粒子电极苯酚电催化性能，采用溶胶-凝胶、氧化还原与热分解方法，将TiO2、MnO，与SnO2-Sb和SnO2-Sb—Mn纳米金属氧化物镀层于AC（颗粒活性炭）表面，制备了催化型粒子电极，使用X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及循环伏安曲线（Cv）对其物相组成、微观形貌及电催化活性进行表征与分析．结果表明，这4类金属氧化物可以不同赋存状态存在于AC表面，粒子电极表面活性组分晶格尺寸分别为10．64、11．34、14．68及13．50am；催化型粒子电极电催化活性明显高于未负载AC，各粒子电极电催化活性顺序为SnO2-Sb-Mn／AC〉TiO2／AC〉SnO2-Sb／AC〉MnO2／AC．半导体金属氧化物镀层可提高填充床电极反应器苯酚废水的催化降解性能，废水苯酚及CODCr去除率显著提升，TiO2／AC、MnO2／AC、SnO2-Sb／AC及SnO2-Sb—Mn／AC粒子电极在电流密度为8．0mA／cm^2的条件下连续电解2．72h，出水苯酚及CODCr去除率分别为87．1％、92．8％、90．4％、100．0％和92．5％、89．3％、88．7％、97．2％，高于AC粒子电极的84．2％和79．1％，并且可消除苯酚电催化反应中醌类物质积累．

自支撑的活性碳布/MnO2/碳纳米管/聚苯胺复合电极用于高性能超级电容器的研究

以活性碳布为基底并依次负载MnO2、碳纳米管和聚苯胺,制备了一种高性能、自支撑的超级电容器电极。研究了电极组成、微观形貌等因素对电极电学和电化学性能的影响。结果表明:活性碳纤维、MnO2和聚苯胺作为电化学活性物质能够均匀地分散于电极内部,碳纤维和碳纳米管则作为导电网络;该电极质量比电容可达193F/g(基于整个电极质量计算),显著高于纯活性碳布、活性碳布/MnO2复合电极以及先前报道的多种电极;同时该复合电极表现出优异的倍率性能和循环稳定性。可为优化电极结构以制备具有高储能密度的超级电容器提供新的借鉴。

微波法制备四氧化三铁/粉末活性炭粒子电极及其在三维电化学氧化中处理氨氮废水的研究

利用微波法快速制备粉末活性炭(PAC)负载四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))复合材料(Fe_(3)O_(4)/PAC)。通过红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对材料进行了表征。在不同实验条件下分析了Fe_(3)O_(4)/PAC作为三维(3D)粒子电极对氨氮去除率的影响。结果表明:PAC∶FeSO_(4)=3∶1(质量比),微波功率=1000W,时间=60s时制备的复合材料对氨氮的去除率最好。且在电压20V,复合材料投加量为0.3g和初始温度40℃的条件下,电解60min后,氨氮去除率最佳为78.25%。

复合活性炭三维粒子电极处理造纸废水

采用活性炭为载体,加入Fe_(2)O_(3)、Al_(2)O_(3)等多金属化合物和SiO_(2),制备出新型复合活性炭粒子电极。该电极与石墨组成三维电极处理系统,对造纸废水进行电催化氧化处理。结果显示,当pH值为3.5,电解电压48 V、反应时间60 min,对某厂化学需氧量(COD)高达15188 mg/L的造纸废水有80%的降解率。对于废水可生化性有很好的提升。该电极具有良好的稳定性。连续使用5次,降解率仍然保持在79%。本文考察了多金属化合物和SiO_(2)对粒子电极的影响。结果表明多金属化合物具有催化作用,SiO_(2)为稳定剂。同时本文采用三维荧光分析技术代替传统方法(高效液相、比色法)检测COD,光谱强度与COD浓度有良好的线性关系。该方法具有简便、快速和无需引入其它化学试剂等优点。

表面修饰活性炭的电容器电极

研究了聚苯胺修饰活性炭作为双电层超级电容器电极的电化学行为。利用苯胺在活性炭(AC)表面的吸附在位聚合所形成的聚苯胺(PAn)修饰层提高活性炭的电导率,改进活性炭的孔结构和孔径分布。还可以利用PAn自身的储能特性,提高双电层超级电容器(DLSCs)电极储能能力。经PAn表面修饰的活性炭电导率提高至7.6×10-2S·cm-1;比表面积由1045m2·g-1下降至729.3m2·g-1,但中孔分布比率增大,孔径分布更加平均,经充放电性能测试,放电比容量由31F·g-1提高至43F·g-1。

离子液体掺杂聚苯胺/纳米铜修饰电极制备及其在过氧化氢测定中的应用

在离子液体1-甲基咪唑-三氟乙酸中用循环伏安法(CV)电聚合苯胺制得离子液体掺杂聚苯胺膜修饰玻碳电极(IL-PANI/GCE),进一步在其表面原位电沉积纳米铜粒子,构制用于测定H2O2的新型离子液体掺杂聚苯胺/纳米铜(nano-Cu/IL-PANI/GCE)电化学传感器。用扫描电镜(SEM)、循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱法(EIS)表征此修饰电极,并讨论了其对H2O2的电催化还原机制。在0.1 mol/L NaOH溶液和"0.35 V电位下,用电流法测定了H2O2的含量,在20～1.12 mmol/L浓度范围内线性关系良好;检出限为0.1μmol/L,响应时间约为3 s。

富含表面羟基的活性炭制备及其在电催化氧化垃圾渗滤液中的应用

为探究表面羟基对铁碳三维粒子电极电催化氧化性能的影响,采用5 g活性炭中KMnO_(4)用量15 g、用20 mL质量分数10%的H_(2) SO_(4)酸化、反应温度35℃、反应时间1 h的方法对市售活性炭进行氧化改性,并进行结构表征,发现改性活性炭相较于原始活性炭表面羟基量大大增加。然后将改性前后的活性炭制备成铁碳三维粒子电极,用于电催化氧化垃圾渗滤液。结果表明,在100 mL垃圾渗滤液中加入3 g电极、电催化氧化的反应温度50℃、电解电压8 V、O_(3)流量0.2 L/min、电磁搅拌转速600 r/min的条件下,反应30 min,改性活性炭制备的铁碳三维粒子电极比未改性活性炭制备的电极对垃圾渗滤液的总有机碳、氨氮降解率分别提升了26、20百分点。

锰氧化物聚苯胺复合电极材料的制备与性能

本文制备了二氧化锰和聚苯胺碳的复合电级材料(MnO_2-PAnC),测试结果表明MnO_2-PAnC材料为松散结构组成的纳米颗粒.MnO_2-PAnC材料的比电容最大可达459 F·g-1,MnO_2-PAnC电极在较高的扫速下循环伏安曲线变形较小,表现出良好的可逆性.交流阻抗测试结果表明,MnO_2-PAnC电极电荷传递电阻小,表面离子扩散速度快.充放电500个循环后,MnO_2-PAnC电容的保持率仍高于60%.以上实验结果表明,MnO_2-PAnC是很好的超级电容器的电极材料.

碳基复合PbO2粒子电极的制备及其对活性艳蓝的电催化降解

以活性炭为载体,通过水热法制备了β-PbO2/AC粒子电极,采用XRD、SEM等对粒子电极的理化性能进行了表征,并通过荧光测定粒子电极生成羟基自由基的能力,考察了β-PbO2/AC粒子电极电催化氧化处理活性艳蓝KN-R模拟废水脱色性能。结果表明,β-PbO2/AC负载于粉末状活性炭表面,提供了更多的电化学活性位点;β-PbO2的引入增强了粒子电极的羟基自由基生成能力;β-PbO2/AC粒子电极对目标污染物活性艳蓝有着良好的电催化氧化性能,反应时间为1 h时,β-PbO2/AC粒子电极的脱色率(89.51%)比AC粒子电极(64.6%)提高了24.91%,且可多次循环利用。

负载型三维粒子电极技术处理农药生产废水研究

以活性炭为载体制备了负载Cu、Zn、Ni、Mn氧化物为活性成分的粒子电极,并应用于农药生产混合废水的预处理。通过对比实验发现负载Mn氧化物活性炭粒子电极对农药生产混合废水中有机物的降解催化效果最好,反应2 h后COD去除率最高达到49.5%。探讨了Mn氧化物负载活性炭粒子电极预处理农药生产混合废水的最佳工艺条件。实验显示在p H为3,槽电压为18 V和辅助电解质Na2SO4浓度为0.09 mol/L的条件下反应2 h后COD去除率最高达到59.5%。采用一级反应动力学方程对Mn氧化物负载活性炭粒子电极预处理农药生产混合废水的反应过程进行拟合,结果表明降解过程较好地符合一级反应动力学方程。

Ti-rGO/GAC粒子电极降解苯酚废水的影响因素试验研究

难降解苯酚废水的高效处理是污水处理领域中亟需解决的难题。以椰壳活性炭为基底材料,在其表面负载石墨烯和钛,制备出新型复合负载型催化粒子电极(Ti-rGO/GAC)填充于三维电极反应器中用于处理苯酚废水,采用单因素试验和正交试验考察了Ti-rGO/GAC三维电极降解体系处理苯酚废水的影响因素和最佳反应条件。试验结果表明:当反应液体积为200 mL、模拟废水中苯酚的初始浓度为310 mg/L、极板间距为4.5 cm、电解质(Na 2SO 4)投加量为10 g/L、溶液的pH值为3、粒子电极投加量为100 g/L、施加电压为13 V时,为Ti-rGO/GAC三维电极降解体系处理苯酚废水的最佳反应条件;在该最佳反应条件下,电解反应100 min后,模拟废水中苯酚和COD的平均去除率分别为93.51%、81.25%;pH值对废水中苯酚和COD去除率的影响最大,电压、极板间距和电解质浓度对其的影响效果依次减弱。Ti-rGO/GAC三维电极降解技术对处理苯酚这类生物难降解污染物具有一定的借鉴意义。

复极性粒子群电极用于印染废水的处理

本文研究了用复极性粒子群电极法处理印染废水,并对其工作原理进行了探讨。实验说明本法具有高效率、低能耗、使用寿命长等优点。

活性炭再生新方法的研究

本文对被阳离子艳蓝染料溶液吸附饱和的活性炭进行了再生试验研究。根据复极性粒子群电极理论,提出了新的活性炭再生方法。此法再生效率高,能耗低,炭损和再生成衣低,操作简单,再生后的活性炭可反复使用。此法特别适用于吸附质是易吸附又易氧化还原的活性炭的再生。

活性炭负载铁钴电催化氧化焦化废水生化尾水的研究

采用浸渍-焙烧法制备了负载铁钴复合催化元素的活性炭(Fe-Co/GAC)粒子电极。X射线衍射、场发射扫描电子显微镜及能谱仪、N_2吸附脱附曲线等分析表明:负载的催化组分是Fe_3O_4和钴铁氧体(CoFe_2O_4)的混合晶型;Fe和Co元素在颗粒活性炭(GAC)表面元素的质量分数分别为7.4%和3.2%;GAC负载前后吸附行为没发生明显变化。以Fe-Co/GAC作为粒子电极,使用两级串联电催化反应装置处理焦化废水生化尾水,结果表明,在两级反应装置水力停留时间都为20min、电流都为0.2A时,第一、二级反应装置出水COD分别在75.8~79.1、42.6~44.8mg/L,平均去除率分别达到54.4%和74.2%,处理效果相对于GAC提高了10.5百分点。同时,不同电流组合条件表明,两级反应装置的电流条件存在最佳匹配关系,适当降低第一级反应装置电流至0.2A,并适当增加第二级反应装置电流至0.6A,可获得较佳的COD去除效果,以及较低的能耗。