利用Ti-IrO_2阳极在硝酸盐介质中电沉积MnO_2

利用X射线衍射和电化学工作站表征了钛基二氧化铱(Ti-IrO2)电极的相结构及电化学性能,确定了将其作为阳极在硝酸盐介质中电沉积MnO2的最佳条件,并对所得电解MnO2进行了质量分析.研究结果表明:Ti-IrO2电极在抗钝化性能和电催化活性方面都好于Ti电极,更有利于MnO2的沉积;当电沉积条件为Mn2+浓度0.6 mol/L、HNO3浓度0.3 mol/L、电解温度90℃、电流密度60 A/m2时,MnO2的电流效率为99.56%,电耗为580.9 kW·h/t,所得到的MnO2纯度符合电池工业电解MnO2的标准,其晶型为γ型.

烧结工艺对Ti/IrO_2电极在酸性溶液中电催化活性的影响

采用循环伏安(CV)与极化曲线测试了几种不同烧结工艺制备所得Ti/IrO2电极在酸性Na2SO4溶液中的电催化活性.对传统单一高温(500℃)烧结与改进的分段烧结及程序升温工艺进行了比较;扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学阻抗谱(EIS)测试表明,传统工艺所得电极裂纹形貌不明显,晶粒尺寸及电极的物理电阻均较大,电化学活性较低;改进工艺则可明显降低Ti基体的氧化,提高电极的导电性,其中程序升温还可使电极表面的裂纹增多,但若该工艺的起始温度较高,电极的表观活性下降.

Ti/IrO_2-Pt电极电化学降解酸性橙II染料废水研究

研究采用Ti/IrO2-Pt电极为阳极,对酸性橙II染料废水进行电化学降解研究。讨论了电解质、电流密度、溶液pH等工艺条件对酸性橙II降解的影响,对污染物的电化学降解过程进行了分析,并通过重复试验和电极表面形态比较等手段对电极耐用性进行了考察。结果表明,以氯化钠为电解质有助于酸性橙II的快速降解;加大氯化钠添加量和电流密度能缩短降解时间,但过高的电流密度会引起溶液中氯含量的流失;中性pH更有利于酸性橙II的降解。电化学降解过程中,Ti/IrO2-Pt电极可将各种中间产物无选择性的同步矿化。在氯化钠浓度为0.005 mol.L-1、电流密度10 mA.cm2、初始pH为6.8的条件下,质量浓度为50 mg.L-1的酸性橙II在30 min内被完全降解,电解2 h后TOC去除率达到45%左右。

苯酚在Ti/IrO_2-Ta_2O_5电极上的电化学反应

采用循环伏安法研究了苯酚在Ti/IrO_2-Ta_2O_5电极上的电化学反应行为,通过高效液相色谱(HPLC)、总有机碳(TOC)测定仪、化学需氧量(COD)消解装置研究了该电极降解苯酚的效能。结果表明:苯酚在Ti/Ir O2-Ta2O5电极上的电化学反应主要发生在析氧反应区,而较高浓度苯酚可发生少量的不可逆的直接电化学氧化反应。在支持电解质浓度为5 g·L^(-1)、苯酚初始浓度100 mg·L^(-1)时,可获得较大的氧化峰电流和较高的电荷利用率。在苯酚初始浓度100 mg·L^(-1),电解质浓度5 g·L^(-1),反应时间120min,电流40 m A的适宜操作条件下,苯酚、COD、TOC去除率和平均电流效率(ACE)可分别达82%、49%、39%和24.5%。

Ti/IrO2-Ta2O5阳极催化降解鲁奇炉煤气化废水工艺的优化及动力学研究

针对鲁奇炉煤气化废水中酚类污染物难降解而无法满足生化处理的难题,采用热化学法制备钛铱钽催化电极(Ti/IrO2-Ta2O5),并将其作为阳极对鲁奇炉煤气化废水进行电催化降解。结果表明,当电流密度为50 m A/cm2、NaCl质量浓度为9.5 g/L、pH为4、降解时间为180 min时,苯酚和COD的去除率较高,分别可达92%和48%。废水色度极大降低,BOD/COD提高至0.42,降解后的废水可满足生化处理要求。动力学研究表明,废水降解过程符合表观一级反应的动力学规律。

形稳阳极Ti/IrO_2-Ta_2O_5电Fenton法催化降解含酚废水

针对电芬顿(Fenton)降解含酚废水时,铁阳极Fe易溶解从而影响降解效率的问题,采用形稳阳极Ti/IrO_2-Ta_2O_5进行电Fenton降解含酚废水的研究。采用高效液相去谱法推测了Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极和Fe阳极电Fenton降解苯酚的中间产物和降解过程。结果表明,FeSO_4·7H_2O投加量0.1 g·L^(-1),H_2O_2投加量2.94 mmol·L^(-1),初始pH值3.5,电压5.0 V,降解时间2 min,苯酚和化学需氧量(COD)去除率分别达94.14%和40.74%。在相同初始pH值、电压和降解时间下,使用铁阳极,苯酚和COD的去除率分别为40.74%和26.41%。相比Fe阳极电Fenton过程,Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极电Fenton过程降解废水时具有H_2O_2投加量少、降解时间短、电解电压低,并且耗酸量少、处理效果好、电极不易溶解的优点。Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极和Fe阳极电Fenton降解苯酚的过程是相同的,但在相同降解时间内,Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极电Fenton法降解含酚废水效率较高,这是由于Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极电催化反应与Fenton反应形成协同效应,协同降解废水的效率大于单独Fe阳极Fenton反应降解废水的效率。

草酸在Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极圆柱形电解槽中的电催化氧化降解动力学

从电催化氧化降解有机污染物的机理出发,研究了草酸在Ti/IrO2-Ta2O5阳极圆柱形电解槽中的电催化氧化过程,建立了描述整个降解过程的瞬时电流效率与溶液本体有机物浓度的关系式.通过实验对模型进行了验证,实验结果与模型计算结果基本一致,并讨论了误差产生的原因.

含TiN中间层IrO_2-Ta_2O_5涂层钛阳极的电催化性能

采用钛片在氮气中700℃退火的方法,在钛片表面原位生成TiN薄膜,并以此为基体采用热分解法制备IrO2-Ta2O5涂层钛阳极。研究含TiN中间层IrO2-Ta2O5涂层钛阳极及传统IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的开路电位、析氧行为、循环伏安和电化学阻抗等性能。结果表明:含TiN中间层IrO2-Ta2O5涂层钛阳极具有非连续状裂纹结构,且表面生长出大量IrO2纳米晶体,其电催化析氧性能优于传统IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的电催化析氧性能;涂层烧结温度越低,电化学性能越好;当烧结温度低于500℃时,TiN中间层可以显著延长IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的工作寿命。

冷却方式对Ti/IrO_2+MnO_2阳极析氧电催化活性及稳定性的影响

通过热分解法制备Ti/IrO2+MnO2阳极,研究水冷、空冷、氮气保护随炉冷(氮冷)及炉冷4种冷却方式对Ti/IrO2+MnO2阳极电催化活性及稳定性的影响。研究表明,水冷得到的Ti/IrO2+MnO2阳极具有最高的电催化活性,循环伏安电荷q*可到达140mC/cm2左右,但该阳极的稳定性最差;炉冷电极及氮冷电极的催化活性及稳定性均较差;空冷阳极具有较高的电催化活性,循环伏安电荷q*可到达118mC/cm2,且稳定性是4种电极中最高的。综合分析,空冷是比较合理的冷却方式,它能确保Ti/IrO2+MnO2阳极在具有良好的电催化活性的同时又拥有最高的稳定性。

RuO2-IrO2-SnO2/Ti阳极电催化氧化苯酚的研究

以RuO2-IrO2-SnO2/Ti钛网电极为阳极,RuO2-IrO2/Ti钛网电极为阴极,构建了电催化氧化体系,同时以苯酚为底物、硫酸钠为电解质,考察了不同pH、极板间距、电流密度和苯酚初始浓度对苯酚去除率的影响。结果表明,在pH为6.5、极板间距为1.0cm、电流密度为50mA/cm2、苯酚初始质量浓度为1 000mg/L的最佳实验条件下,取硫酸钠质量浓度为20g/L的苯酚模拟废水250mL,120min时苯酚去除率可以达到98.4%。

RuO_2-IrO_2/Ti修饰阳极的制备及电催化降解苯酚的研究

采用涂刷法制备铱、钌摩尔比(Ir∶Ru)分别为1∶2、1∶1和2∶1的3种RuO2-IrO2/Ti修饰电极。5g/L苯酚溶液中循环伏安(CV)曲线测试结果表明,Ir∶Ru为1∶2的RuO2-IrO2/Ti修饰电极没有出现明显的氧化峰,而Ir∶Ru分别为1∶1、2∶1的RuO2-IrO2/Ti修饰电极分别在0.83、0.90V处出现明显的氧化峰。0.5mol/L硫酸溶液中的极化曲线测试结果表明,Ir∶Ru分别为1∶2、1∶1、2∶1的3种RuO2-IrO2/Ti修饰电极的析氧电位分别为1.20、1.25、1.35V。一定条件下的苯酚降解试验结果表明,160min后Ir∶Ru分别为1∶2、1∶1、2∶1的3种RuO2-IrO2/Ti修饰电极的苯酚去除率分别达到74.3%、82.3%和94.6%。可见,Ir∶Ru为2∶1的RuO2-IrO2/Ti修饰电极的析氧电位最高,苯酚去除率最高,电催化效果最好。

Ti/IrO_2-RuO_2电极降解苯酚红废水

利用热分解法制备Ti/IrO_2-RuO_2电极,以该电极为阳极处理苯酚红(PR),并优化其最佳处理条件。结果表明:在电流密度为15 mA·cm-2、电解质Na2SO4浓度为6.0 g·L-1、废水溶液起始pH=7、反应温度为40℃时,处理120 min后PR废水的降解率为74.5%。

电化学氧化降解2,4,6-三氯苯酚的研究

采用Ti/IrO_2-RuO_2涂层电极对2,4,6-三氯苯酚(TCP)溶液进行电化学氧化降解,研究了溶液初始pH、溶液初始浓度、外加电压、电解质的质量浓度等对电解效果的影响,分析了在最佳参数下电化学氧化降解TCP的中间产物.结果表明:在初始pH=3、初始浓度0.025g·L^(-1)、外加电压7V、Na_2SO_4质量浓度10g·L^(-1)的条件下,当电解TCP溶液150 min时,TCP的去除率达到了99.3%;TCP的去除主要是因为体系中产生的·OH自由基和在阳极表面直接失电子氧化共同作用的结果;降解过程中产生了氯苯醌和不饱和含氯羧酸等物质.

Ti/IrO_2-Ta_2O_5电解-Fenton耦合法深度降解含酚废水

针对Fenton法处理废水效果不佳、试剂用量较大、投资成本较高的问题,采用形稳电极Ti/Ir O2-Ta2O5电解与Fenton耦合法处理含酚废水。考察了处理时间、p H值、电压、H2O2和Fe SO4·7H2O投加量对废水降解效果的影响,确定了Ti/Ir O2-Ta2O5电解与Fenton耦合法最佳工艺条件,对比研究了电Fenton法与Fenton法降解含酚废水效果。结果表明:随着处理时间、H2O2和Fe SO4·7H2O投加量的增加,苯酚和COD去除率呈现先增加后趋于平缓的趋势;随着p H值的升高呈现先增加后降低的趋势;在较低电压条件下,可获得良好的处理效果。在最佳工艺条件为p H值3.5、槽电压5.0 V、Fe SO4·7H2O投加量0.15 g/L、H2O2投加量0.3 m L/L、反应时间2 min时,处理初始质量浓度为100 mg/L的含酚废水,COD去除率为40.7%,苯酚去除率为94.2%,高于Fenton法苯酚去除率16.2%。电解与Fenton耦合法在较低电压条件下处理含酚废水,处理效果优于Fenton法,具有良好的应用前景。

掺杂钼和铋的Ti/Sb-IrO_2电极降解甲基橙模拟废水的研究

运用热解涂层法制备了掺杂Mo和Bi元素的Ti/Sb-IrO2电极,以该电极为阳极,纯钛板为阴极,以NaCl为支持电解质,电催化氧化降解甲基橙模拟废水,甲基橙模拟废水的脱色率为92.76%,COD去除率为30.44%,说明掺杂Mo和Bi较好地提高了电极的催化氧化性能。

Ce含量对Ti/IrO2-SiO2-CeO2电极电催化性能的影响

为降低析氧电位,改善电极表面形貌,制备电催化性能良好的Ti基IrSi电极,在煅烧温度为450℃条件下,采用热分解法制备了不同Ce含量的Ti/IrO2+SiO2+CeO2氧化物电极,采用SEM对电极的表观形貌进行表征,采用循环伏安曲线、析氧极化曲线及交流阻抗图谱对电极的电催化性能进行表征。结果表明,添加适量Ce可使晶粒分散均匀,裂纹数目增多,电极表面变得平坦、致密、均匀,同时析氧电位降低,孔隙率增加,电催化活性大大提高。但过量Ce又会对电极电催化性能产生不利影响,Ce含量达到10%时,裂纹数量最多且分布均匀,涂层形貌良好,析氧电位达到最低,为1.23V,电催化性能达到最佳。

溶胶-凝胶法制备的Ti/IrO_2+Ta_2O_5阳极涂层性能

热分解法制备的涂层性能不够理想,现更多采用溶胶-凝胶法,但传统溶胶-凝胶法制备阳极仍存在工艺复杂、可操作性差的缺点。从电极的前驱体入手,将贵金属的无机盐制备成有机盐,采用溶胶-凝胶法制备了Ti/IrO2+Ta2O5阳极涂层,并与热分解法制备的涂层进行了对比研究。经SEM,EDX,循环伏安,电化学阻抗谱及强化电解寿命试验表明,与热分解法相比,由溶胶-凝胶法制备的氧化物阳极涂层表面呈现较多的龟裂纹,且有少量氧化铱晶簇析出,其电化学活性表面积增大,提高了电极的电催化活性,但稳定性降低。

Ti/RuO2-IrO2-TiO2电极电解产生活性氯

采用电解法产生活性氯,降解废水中的有机物。考察了活性氯产生量的影响因素,并对Ti/RuO2-IrO2-TiO2电极电解实际含氯废水的处理效果进行了研究。实验结果表明:通过增加Cl-浓度和电流密度、减少SO42-浓度和极板间距、降低电解温度的方法能够提高活性氯产生量,从而提高电极降解有机物的效果;对于Cl-浓度为0.005 mol/L、COD为49 mg/L的废水,使用Ti/RuO2-IrO2-TiO2电极,在极板间距为0.5 cm、电解温度为20℃、电流密度为20 mA/cm^2、初始pH为8.0的条件下电解处理60 min,废水BOD5/COD值由0.04提高到0.25,COD降至24 mg/L,达到DB 11/307—2013《水污染综合排放标准》中排入地表水体污染物B类排放限值(COD≤30 mg/L)的要求。

烧结温度对Ti/IrO_2+MnO_2+CeO_2涂层阳极结构和性能的影响

为提高钛电极电化学性能并降低其制作成本,采用溶胶凝胶法制备了Ti/IrO_2+MnO_2+CeO_2电极。通过循环伏安、电化学阻抗、阳极加速寿命试验并结合扫描电镜研究了煅烧温度对电极涂层的电催化活性、表面形貌结构和稳定性的影响。结果表明:涂层呈多裂纹的显微结构,随着温度的升高,裂纹数目增多; 500℃时,裂纹明显变宽变深并连接成网络状;煅烧温度对涂层的表面形貌、电催化活性和稳定性有着显著的影响;双电层电容Qdl、伏安电荷量Q*与加速寿命值都随煅烧温度的升高呈先增大后减小的趋势,并在400℃时达到最大值;当温度小于400℃时,"内部"活性表面积Q*in>"外部"活性表面积Q*out,温度大于400℃时,Q*in<Q*out; 400℃下制备的电极加速寿命达到了最大值482 h,约为300℃时的2倍。

烧结温度对RuO_2-IrO_2-TiO_2/Ti氧化物涂层阳极性能的影响

采用Pechini法制备了不同烧结温度的RuO2-IrO2-TiO2/Ti阳极,通过SEM、AFM、EDX、XRD、极化曲线、循环伏安曲线及强化电解寿命试验等测试手段,研究了烧结温度对RuO2-IrO2-TiO2/Ti阳极微观结构和电催化性能的影响。结果表明:烧结温度对RuO2-IrO2-TiO2/Ti阳极的表面形貌有很大的影响;随着烧结温度的升高,阳极析氯活性呈先增加后减小的趋势,而电催化活性呈现相反的趋势;550℃下所得的RuO2-IrO2-TiO2/Ti阳极表现出最高的强化电解寿命。