间歇电沉积法制备纳米MnOx/Ti膜电极及其催化氧化环己烷性能

高选择性氧化环己烷(CHA)制备环己酮和环己醇(KA油)具有重要的工业价值和应用前景.本文提出采用间歇电沉积法制备纳米MnOx催化剂负载多孔管式钛膜,构建电催化膜反应器(ECMR)催化氧化环己烷制备环己醇和环己酮.利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)和电化学工作站等表征手段对催化剂的结构与性能进行表征.结果表明,间歇电沉积法制备的催化剂为纳米花球状γ-MnO2.与基体钛膜相比,MnOx/Ti膜电极具有更优的电化学性能和传质性能.此外,以MnOx/Ti电催化膜为阳极,不锈钢网为阴极构建ECMR.当环己烷初始浓度30 mmol·L^-1、反应温度30℃、停留时间34.3 min、电流密度2.3mA·cm^-2等条件下,ECMR环己烷转化率达25.6%,KA油总选择性高于99%.同时,ECMR重复使用8次后表现较高催化稳定性.

TiO_(2)/Ti电催化膜电极的制备及其对盐酸四环素废水的处理

为高效降解盐酸四环素(TCH)废水,以氢氧化钠、乙醇和水为溶剂,以平板微孔钛膜为钛源和基膜,采用水热法制备出原位生长二氧化钛纳米线的钛基电催化膜(TiO_(2) NWs/Ti膜)。运用扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和电化学测试等手段,对TiO_(2) NWs/Ti膜电极的形貌、晶型和电化学性能等进行表征,并以TiO_(2) NWs/Ti膜为阳极构建电催化膜反应器(ECMR)处理盐酸四环素废水。结果表明:原位生长的催化剂锐钛矿TiO_(2)纳米线直径约为40 nm,均匀生长在Ti膜上;负载TiO_(2)纳米线可以显著提高Ti膜电极的电化学性能和催化活性,在常温常压下,当盐酸四环素废水质量浓度为50 mg/L、停留时间为10 min、电流密度为0.8 mA/cm2、pH值为7.0、Na2SO4质量浓度为15 g/L、溶液体积为100 mL时,盐酸四环素去除率可达99.5%,TOC去除率可以达到70.5%,明显高于Ti膜构建ECMR(40.2%和12.8%),且经过10次重复使用,催化性能基本保持较高水平。

Ti/Pr_2O_3-nanoTiO_2膜电极的制备及电催化活性

用溶胶-凝胶法在Ti基表面修饰一层的TiO2膜和稀土Pr掺杂的TiO2膜,分别制得空白Ti/nanoTiO2膜电极和Ti/Pr2O3-nanoTiO2膜电极。XRD测试表明Ti/Pr2O3-nanoTiO2膜电极组分晶型为锐钛矿,颗粒粒径计算为15.8 nm。SEM测试形貌表明Ti/Pr2O3-nanoTiO2膜电极表面颗粒尺寸在10～15 nm之间,无团聚,颗粒均匀分布。循环伏安法探究了空白Ti/nanoTiO2膜电极和Ti/Pr2O3-nanoTiO2膜电极分别在无机相H2SO4溶液和有机相DMF溶液中电催化还原活性。结果表明：在两种溶液中,Ti/Pr2O3-nanoTiO2膜电极与空白Ti/nanoTiO2膜电极相比,电催化活性在无机和有机相中分别增强3.0倍和2.8倍,并且该方法制备的电极电催化稳定性高。

稀土La掺杂的Ti/nanoTiO_2膜电极的制备及电催化活性

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为原料制备Ti基TiO_2膜电极,制得稀土La掺杂的Ti/La_2O_3-nanoTiO_2膜电极。运用XRD,SEM,CV等方式对所制得的掺杂电极进行了表征,XRD测试结果表明Ti,La_2O_3-nanoTiO_2膜电极组分晶型均为锐钛矿型。颗粒粒径约为20nm。SEM形貌显示Ti/La_2O_3-nanoTiO_2电极表面颗粒比较均匀。颗粒尺寸约在10。15 nm之间。通过循环伏安法研究了Ti,La_2O_3-nanoTiO_2膜电极在无机相HCl溶液中以及有机相马来酸溶液中的电催化还原活性。结果表明:在两种溶液中,稀土离子掺杂改性后的Ti,La_2O_3-nanoTiO_2膜电极与空白Ti/nanoTiO_2膜电极相比。电催化活性明显增强,并且该方法制备的电极电催化稳定性高。

钛基电催化膜反应器催化氧化环己烷制备环己醇和环己酮

采用浸渍涂覆法制备出Mn Ox/Ti电催化膜.以Mn Ox/Ti电催化膜为阳极,以不锈钢网为阴极,构建电催化膜反应器用于催化氧化环己烷制备环己醇和环己酮;考察Mn Ox/Ti膜材料电化学性能以及膜反应器的不同操作参数对环己烷转化率、环己醇和环己酮选择性的影响.结果表明:Mn Ox/Ti膜材料的电化学性能相对Ti膜明显增强;当反应物浓度为10 mmol/L、停留时间为34.3 min、电流密度为2.9 m A/cm2时,环己烷转化率达到12.5%,环己醇的选择性为38.7%,环己酮的选择性为50.1%.

纳米氧化锰负载钛基电催化膜制备及处理含酚废水性能研究

以多孔钛膜为基膜,醋酸锰为锰源,采用溶胶-凝胶法制备出负载纳米氧化锰的钛基电催化膜(nano-MnO_x/Ti膜).运用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)和计时电流法(CA)等测试手段,对MnO_x/Ti膜电极的微观形貌、晶型、电化学性能等进行表征.结果表明,所得催化剂是由直径为50 nm的γ-Mn O2和Mn2O3纳米棒所组成,且均匀分布于Ti膜上,负载催化剂后钛膜电极电化学性能和催化性能明显提高,催化剂与基体之间键合的形成提高其稳定性.以棒状nano-MnO_x/Ti膜电极为阳极构建电催化膜反应器(ECMR)处理含酚废水,当苯酚溶液浓度为10 mmol·L-1、电流密度为0.25 m A·cm-2、停留时间为15 min时,COD去除率可达95.1%.

钛基电催化膜电化学合成制备丙酸及膜反应器优化设计

以负载纳米MnO2的导电微孔钛膜为阳极,不锈钢为阴极,构建电催化膜反应器用于正丙醇电化学合成丙酸.考察了电催化膜反应器操作电压、电流密度、反应温度、溶液pH值及停留时间对正丙醇转化率和丙酸选择性的影响,采用响应面法对操作电压、反应温度、溶液pH值及停留时间4个参数进行优化.结果显示,电催化氧化正丙醇制备丙酸的最优条件为操作电压为2.87V、溶液pH值为4.82、停留时间为22.55min、反应温度为52.63℃.电催化膜反应器运行75min时,正丙醇转化率为99.82%,丙酸选择性为79.91%.

含Mn中间层提高钛基SnO_2电催化电极的稳定性

采用浸渍法和溶胶-凝胶法分别制备了含Mn中间层和SnO_2表面催化层,并结合高温热氧化工艺制备了Ti/SnO_2和Ti/MnOx/SnO_2电催化电极.采用SEM、EDS和XPS等方法对两种电极进行了表征,使用大电流加速寿命实验详细研究了涂层的表面形貌、元素组成和化学态对两种电极稳定性的影响.结果表明:Ti/MnOx/SnO_2电极的稳定性是Ti/SnO_2电极的4.8倍,涂层使电极的稳定性显著提高.致密的涂层和较多的晶格氧能有效减少或阻止阳极的腐蚀,是电极稳定性提高的主要原因.

聚苯胺中间层改性Ti/PbO2电极的制备及其降解性能

引入导电聚合物聚苯胺膜(PANI,polyaniline)对Ti/PbO2电极进行改性,采用两步电沉积法成功制备出Ti/PANI/PbO2电极。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、线性伏安扫描(LSV)和交流阻抗(EIS)对制备的电极进行表征,以甲基橙为目标污染物,探讨了PANI的沉积时间对电极性能的影响,并研究了Ti/PANI/PbO2电极对罗丹明B和4-硝基苯酚的降解性能。结果表明,PANI的引入未影响活性层PbO2的晶相结构和形貌特征,但显著提高了电极的析氧电位,Ti/PANI/PbO2的析氧电位可达3.43V。当PANI聚合时间为30min时,电极Ti/PANI-30/PbO2的电化学性能和电催化降解效果最佳。在电流密度为30mA/cm^2、污染物初始浓度为50mg/L、Na2SO4浓度为0.1mol/L的实验条件下,反应120min后,Ti/PANI-30/PbO2对甲基橙、罗丹明B和4-硝基苯酚的去除率分别为99.8%、99.9%和94.0%。

Nano-Ti/TiO_2-PAn复合膜电极制备及其电催化降解对硝基苯酚

利用溶胶-凝胶法和电化学聚合制得Ti/nano TiO_2-PAn复合膜电极,并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及循环伏安法(CV)对制备的Ti/nano TiO_2-PAn复合膜电极的结构和表面形貌进行了表征.以此电极对模拟污水进行了电化学处理,研究了nano TiO_2-PAn复合膜电极初始浓度、不同扫描速度、不同扫描圈数等因素对对硝基苯酚电催化降解影响,实验表明初始浓度为320 mg/L的对硝基苯酚,经Ti/nano TiO_2-PAn复合膜电极电催化降解1 h,降解率可达65.7%,在纳米有机体上聚合得到的聚苯胺复合膜具有良好的导电性,大大提高了电催化性能.

电催化氧化技术处理制革综合废水

选择DSA电极中的钛基掺硼金钢石膜电极(Ti/BDD),用于制革综合废水的电催化氧化处理研究,考察了在不同的电流密度、电压、电解质、pH值和电解时间等因素对COD去除率和电流效率的影响。结果表明,控制电流密度为30mA/cm2,电压为8.0 V,电解质(NaCl)浓度为2.0 g/L,pH为4.0,电催化氧化处理2 h后,废水的COD和NH4+-N的去除率分别达到了83.6%和90.3%,BOD/COD为0.45,比能耗为35.34 kWh/kg COD,电流效率为37%。