Ag掺杂Ti/PbO2电极的制备及其在苯酚降解中的应用

使用化学还原和电沉积的方法制备了单质银（Ag）掺杂的Ti/PbO₂电极（Ti/Ag-PbO₂）。在保持镀银液浓度一定的条件下，通过改变镀银的时长制备出三种银含量的钛基体二氧化铅电极（Ti/Ag1-PbO₂、Ti/Ag2-PbO₂、Ti/Ag3-PbO₂）。利用X射线光电子能谱（XPS）和X射线荧光光谱分析（XRF）确定了PbO₂电极中Ag的价态和掺杂量。扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）结果表明，Ag掺杂未明显改变电极的表面形态和晶型。根据涂层附着力测试试验发现，掺银PbO₂电极与基底之间有更好的结合力，电极使用寿命提高了约2.5倍。电化学交流阻抗谱（EIS）和循环伏安法（CV）测试结果表明，Ag的掺杂大幅降低了PbO₂电极的电荷转移电阻，提高了电极的电催化活性。利用掺银量2.7%（质量分数）的Ti/PbO₂电极降解100mg/L的苯酚水溶液，相较常规Ti/PbO₂电极，完全降解时间缩短了33.3%，降解能耗下降了34%。     

改性Ti/SnO2-Sb电极降解EDTA-Ni电镀废水的试验及机理

乙二胺四乙酸络合镍(EDTA-Ni)是镀镍废水中常见的有机重金属污染物,传统的处理技术难以实现对EDTA-Ni的深度破络和彻底净化。文章重点考察了电催化法对EDTA-Ni的氧化破络和还原脱除规律,对比研究了Ti/SnO₂-Sb、Ti/SnO₂-Sm-Sb、Ti/SnO₂-La-Sb电极对EDTA-Ni废水中络合态Ni的去除能力,并通过阴极表面Ni的特征谱图,证实了Ni的电化学还原行为。研究表明,改性Ti/SnO₂-Sb电极的析氧电位直接制约着EDTA-Ni废水中络合态Ni的去除效率。具有较高析氧电位的Ti/SnO₂-SmSb、Ti/SnO₂-La-Sb电极电解30 min即可去除90%以上的络合态Ni,降解反应速率是Ti/SnO₂-Sb电极的1.35、1.17倍。EDTA-Ni中的络合态Ni在电化学体系中能够被破络后阴极还原,并通过离子交换法及时从废水中分离回收。     

Ti/SnO2-Sb/PbO2-La电极对3种新污染物的电催化氧化去除研究

采用溶胶-凝胶法和电化学沉积法制备了3种形稳态电极,并通过形貌结构和电化学性质的表征,以及降解动力学实验筛选出性能最优的Ti/SnO₂-Sb/PbO₂-La电极材料。新污染物的降解速率和羟基自由基表观产率与电流密度呈正相关,并且总有机碳去除率均达到89%以上。Cl^-、HCO^-₃和腐殖酸对新污染物降解呈现不同程度的抑制作用。此外,基于恩诺沙星中间产物的鉴定和密度泛函理论计算推测了其两条降解路径,并且对中间产物的生物安全性进行了评价,结果显示污染物的可生物降解性有效提高,同时生物富集性和生物毒性显著降低。结果表明以Ti/SnO₂-Sb/PbO₂-La为阳极的电催化氧化技术对新污染物具有高效降解和脱毒能力。     

基于AC/SnO2-Sb粒子电极的苯酚电催化氧化

采用热分解法,以活性炭(AC)颗粒为基体,利用Sn-Sb固溶特性制备具有催化活性的AC/SnO₂-Sb粒子电极,并通过N₂吸附法、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及电化学测试对其微孔结构、微观形貌、物相组成和电催化活性进行表征.结果表明,SnO₂-Sb活性组分减少了AC介孔但未破坏高孔隙结构,且以固溶体形式广泛分布于AC孔道表面,不仅增强了AC孔隙内部降解有机物的活性,还增加了电催化活性位点,有助于提升催生羟基自由基的能力;同时只有AC/SnO₂-Sb粒子电极的循环伏安曲线(CV)在1.10V存在明显的苯酚氧化峰,说明SnO₂-Sb固溶体在电催化氧化的作用下,可直接参与苯酚的催化降解.以模拟苯酚废水考察粒子电极的电催化活性以及稳定性,结果表明,在电流密度12.0mA/cm² 和反应时间3h条件下,AC/SnO₂-Sb粒子电极的COD和苯酚去除率分别为78.43%和79.52%,均高于AC粒子电极的去除率.此外,AC/SnO₂-Sb在30天连续水处理中表现出较好的电化学稳定性.     

改性钛基二氧化铅电极催化氧化降解水中四环素

使用NiO做中间层,并掺杂稀土元素(La)对Ti/PbO₂电极进行改性,制备了Ti/NiO/PbO₂-La电极。采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪和X光电子能谱对电极表面进行表征,结果表明Ti/NiO/PbO₂-La电极表层形貌致密、规整,具有较大的活性比表面积,因此具有较Ti/PbO₂电极更多的活性位点,且La以La₂O₃的状态被掺杂在PbO₂中。通过循环伏安法(CV)、线性伏安法(LSV)和交流阻抗(EIS)一系列电化学分析,证实以NiO修饰钛基、活性层掺杂La均可以改善电极的电化学性能,且二者具有协同作用。将Ti/NiO/PbO₂-La电极用于对四环素(TC)的电催化氧化,初步分析了溶液pH、电流密度和TC初始浓度对电催化氧化反应的影响,结果表明,Ti/NiO/PbO₂-La电极对TC的电催化降解过程符合准一级动力学模型,当溶液pH为4.5,电流密度为20 mA/cm²     

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/cm²、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%。     

-PbO2电极在对乙酰氨基酚和工业含油废水降解中的应用

通过电沉积法制备了Ti/SnO₂-Sb/PbO₂(-PbO₂)电极，研究了对乙酰氨基酚(PCM)和工业含油废水的电化学降解性能。探究了PCM初始浓度、溶液pH和电流密度等因素对电化学降解效果的影响。结果表明，PCM的电化学降解遵循拟一级动力学，最佳的降解动力学常数和能耗分别为0.0444 min^-1和13.52 Wh/L；降解100 min后，工业含油废水的COD和TOC去除率分别达到了85.66%和87.49%，并且水中含油量从153.26 mg/L降至3.48 mg/L。因此，-PbO₂电极在处理抗生素废水和工业含油废水中具有良好的应用前景。     

钛基锡锑氧化物涂层电极制备及其在化工废水处理中的应用

概述了Ti/SnO₂-Sb电极的性质、制备方法及其存在的优缺点,并对近10年来不同方法改性处理前后电极电催化活性与电化学稳定性的变化情况及其在化工废水处理中的应用进行了综述。     

液体中铈掺杂TiO2光催化剂的制备及微波强化光催化活性

室温下,在离子液体［Bmim］PF₆中,采用溶胶-凝胶法及微波辐射干法制备了铈掺杂纳米TiO₂光催化剂TiO₂-Ce,并测试了TiO₂-Ce对甲基橙溶液的微波、紫外和微波-紫外条件下的降解率。着重考察了离子液体用量、微波干燥功率、微波干燥时间、焙烧温度、焙烧时间和铈掺杂量等因素对TiO2-Ce催化活性的影响。结果表明,离子液体用量5.6 mL,掺杂硝酸铈与钛酸丁酯物质的量比n(Ce)∶n(Ti)=0.075,功率210 W的微波条件下干燥20 min,高温箱式电阻炉550 ℃焙烧2.0 h,制得的TiO₂-Ce催化剂具有较高的光催化活性。在微波、紫外和微波-紫外降解条件下,TiO₂-Ce对甲基橙降解率分别为4.78%、93.82%和99.12%。表明在紫外光照条件下,微波辅射具有强化TiO₂-Ce催化剂降解甲基橙的作用。同时用XRD、IR、BET和SEM对TiO₂-Ce催化剂结构进行表征,结构分析表明,TiO₂中掺入铈后制得的催化剂具有粒径均匀以及半孔宽(2.485 2 nm)、孔容(0.314 5 mL·g^-1)、平均孔径(6.627 nm)和比表面积（94.934 m²·g^-1）均较大等特点,这也是TiO₂-Ce催化剂拥有较高的光催化活性的主要原因。     

PbO2电极在电催化氧化领域中的应用

电催化氧化技术在废水处理方面拥有反应条件温和、自动化控制、稳定性好、降解迅速、无二次污染等优势,因而成为最有前景的废水处理技术之一。PbO₂电极因其制备简易、析氧电位高、导电性好、耐腐蚀强等特点在电催化领域备受青睐。PbO₂电极在制备过程中往往通过掺杂元素等手段来提高电极的电催化活性,以此来达到更高效的降解污染物。总结了近年来PbO₂电极的制备,重点讨论元素掺杂研究进展,整理不同元素对PbO₂电极的电催化性能改变,并且提出PbO₂电极在未来研究过程中的挑战及机遇。     

Effects of copper cation and acetate anion on the growth of PbO2 on a SnO2/Ti substrate

The effects were examined of copper(II) cations and acetate anions on the nucleation, growth and electrochemically active surface area of lead dioxide on a SnO₂/Ti electrode. The nucleation rate of electrodeposited lead dioxide was greater in the presence of Cu(II), but smaller in the presence of acetate anions when compared with that of pure PbO₂. The growth rate of the nuclei of PbO₂ was greater for acetate-doped PbO₂ but it was smaller for Cu(II)-modified PbO₂ in comparison with pure PbO₂. The acetate-doped PbO₂ was grown in the form of hemispheres, whereas the Cu(II)-modified PbO₂ was in the form of multi-sided pyramids whose growth axes are directed towards the center of the sphere. The average size of crystal aggregates for electrodeposited lead dioxide became enlarged in the presence of Cu(II). The morphology of the PbO₂ film was smooth in appearance in the presence of acetate anions. The growth of PbO₂ on the SnO₂/Ti substrate was demonstrated not to be an instantaneous process, but is preceded by progressive nucleation with preferential island growth. PbO₂ doped with the acetate anion resulted in a significant increase of the electrochemically active surface area (Q^*); by contrast, values of Q^* for lead dioxide modified with Cu(II) decreased.     

Anodic oxidation of azo dye C.I. Acid Red 73 by the yttrium-doped Ti/SnO2-Sb electrodes

This work was conducted to study the ability of anodic oxidation of azo dye C.I. Acid Red 73 (AR73) using the yttrium-doped Ti/SnO₂-Sb electrodes. The effects of Sb doping level, yttrium doping level, thermal decomposition temperature and cycle times of dip-coating thermal decomposition on the properties of the electrodes were investigated. The results showed that the excellent electrochemical activity of Ti/SnO₂-Sb-Y electrode can be achieved at a 7∶1 molar ratio of Sn∶Sb and thermal decomposition temperature of 550°C. Moreover when the cycle times of dip-coating and thermal decomposition were up to 10 times, the performance of the electrode tends to be stable. The Ti/SnO₂-Sb electrodes doped with yttrium (0.5 mol-%) showed the most excellent electrochemical activity. In addition, the influences of operating variables, including current density, initial pH, dye concentration and support electrolyte, on the colour removal, chemical oxygen demand (COD) removal and current efficiency were also investigated. Our results confirmed that the current efficiency increased with the concentrations of dye and sodium chloride. Moreover, increasing the current density and the initial pH would reduce the current efficiency.     

掺杂铁的二氧化铅电极的制备及性能研究

主要研究了不锈钢/PbO₂电极和掺杂的不锈钢/Fe-PbO₂电极的制备,用其对有机废水的处理效果及影响因素来评价该电极的性能。实验结果表明:采用恒流阳极电沉积技术制备的PbO₂电极,掺杂和不掺杂铁的电极主要成分都是β-PbO₂;两电极外观都没有明显的裂纹等缺陷,掺杂铁的二氧化铅镀层颗粒大小镶嵌,很好地清除了内应力,保证了基材与镀层不易脱落,未掺杂铁的二氧化铅镀层颗粒细小、均匀,内应力有些大;将Fe（NO₃）₂添加至电沉积溶液中,致使PbO₂电沉积层的析氧电位向正方向移动,改善了PbO₂电极的电催化活性,以至于更有利于氧化降解有机物。用改性的Fe-PbO₂电极和常规的PbO₂电极分别降解初始浓度相同的邻苯二酚和苯酚有机物废水,改性的Fe-PbO₂电极对苯酚和邻苯二酚的去除率均高于常规的PbO₂电极。掺杂铁的二氧化铅电极较未掺杂电极有更好的电催化活性,更高的析氧电位,更适宜于用作电催化阳极。     

新型钛基PbO2阳极电氧化降解 有机污染物的特性研究

用电沉积法制备了PbO2/SnO2+Sb2O3/Ti、Bi-PbO2/SnO2+Sb2O3/Ti、PbO2（超声）/SnO2+Sb2O3/Ti、Bi-PbO2（超声）/SnO2+Sb2O3/Ti等4种二氧化铅电极,用稳态极化曲线表征了它们的电催化性和选择性,分析了电解苯酚废水的处理效果,用加速寿命实验测定了电极寿命,用电子扫描电镜表征了沉积层晶相和形貌。结果表明：掺Bi可以提高电极的电催化性和电氧化苯酚的选择性,超声电沉积可以增大电极比表面积,提高电极的表观催化活性,显著增长电极加速寿命。     

Cr(III) oxidation with lead dioxide-based anodes

A procedure for preparing PbO₂-based electrodes with a titanium substrate is proposed. A platinum underlayer is first deposited on Ti by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), followed by the electrodeposition of the PbO₂ layer. The prepared Ti/Pt/PbO₂ anodes were examined by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) before being used for oxidation of Cr(III) in sulphuric acid. The current efficiency was determined for that electrodes and the results were compared with those obtained with Pb/PbO₂ and Ebonex^®/PbO₂ electrodes with different pH conditions. The Ti/Pt/PbO₂ were found to have a very good electrochemical behaviour (current efficiency: φ=0.93 for pH 2), and may be used as dimensionally stable anodes for the oxidation of Cr(III).     

响应曲面法优化电催化降解染料废水工艺的研究

采用中心复合设计的响应曲面法预测电催化降解染料废水的最优条件。具体以Ti/SnO₂-Sb 电极作为阳极，应用响应曲面法研究了pH、施加电压值、电极间距对亚甲基蓝溶液脱色效率的影响。研究结果表明模型拟合精度R²=0.9942，初始pH、施加电压值、电极间距及交互作用对脱色率响应值影响大。模型预测最佳反应条件pH为 6.98，施加电压6.0 V，电极间距为1.01 cm时，脱色效率预测值达到98.68%。采用实验进一步验证该模型，预测最佳条件下三次实验脱色率平均值98.47%。该方法可用于优化电催化降解染料废水的工艺参数，为实际废水处理提供优化方案。     

微波合成SnO2/活性炭粒子电极及降解4-氯酚

以甘蔗渣为原料,KOH为活化剂,SnCl₄·5H₂O为修饰剂,采用微波法制备了SnO₂/活性炭粒子电极,对其进行了表征,使用线性伏安法和循环伏安法分析了粒子电极的电化学性能,以4-氯酚为目标污染物进行电化学降解实验,对降解机理进行了探讨。结果表明,SnO2成功地负载于粒子电极表面。在微波功率640 W、微波时间15 min、质量分数10%的KOH、质量浓度200 g/L的SnCl₄·5H₂O条件下制备所得粒子电极显示出最高的电子传导系数和最大的电化学活性面积。在以DSA板作阳极,钛板作阴极的三维电极反应器中,电解4-氯酚的质量浓度500 mg/L的模拟废水150 min,4-氯酚去除率达到96.15%。