微观结构与降解温度对掺硼金刚石薄膜电极电氧化降解活性橙X-GN染料废水的影响

目的 探究电极微观结构与降解温度对掺硼金刚石（BDD）薄膜电极电化学降解活性橙X-GN染料废水的影响。方法 通过HFCVD技术,在铌基体上分别沉积6、12、18 h的BDD薄膜,得到6-BDD/Nb、12-BDD/Nb、18-BDD/Nb电极,将三种电极作为阳极,调控降解温度,分别对活性橙X-GN染料废水进行模拟电化学氧化降解实验。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、电化学工作站分析电极性能,用紫外可见光分光光度计测量废水的吸光度。结果 随着沉积时间的延长,BDD薄膜电极表面微观结构改变,晶粒尺寸、表面粗糙度、掺硼量增加,sp3/sp2相比例升高。12-BDD/Nb、18-BDD/Nb电极的有效电极催化活性面积分别是6-BDD/Nb电极的2.6和2.8倍;常温下的降解效率分别提高1.3和1.5倍;能耗分别降低了10.8和22.6 kWh/m3。温度升高,电极的降解速率加快,能耗降低且逐渐趋于一致,最终都低至5.5 kWh/m3。结论 沉积时间增加,可以改变BDD电极微观结构,提高其电化学和氧化降解性能,降解温度升高有利于提升电极的降解速率,并降低能耗。然而升高温度可以有效提升低效电极的降解效率,却对高效电极作用甚微。     

硼掺杂金刚石厚膜电极对高浓度工业废水的降解实验研究

目的 探索BDD厚膜电极处理高浓度有机废水方案的可行性.方法 利用直流电弧等离子体喷射法制备BDD厚膜电极,对其结构和电化学性能进行表征,并利用BDD厚膜作为电解阳极对高浓度模拟废水(葡萄糖溶液)和实际工业过程产生的橡胶助剂废水进行电化学氧化处理.结果 对电极样品的表征表明,其在0.5 mol/L H2SO4溶液中的电化学窗口和析氧电位分别为3.02 V和2.07 V.对模拟废水(葡萄糖溶液)和橡胶助剂工业废水的电化学降解实验表明,BDD厚膜电极对废水中的有机物有很好的去除效果.对于初始COD(化学需氧量)值为18940 mg/L的高浓度葡萄糖溶液,在电解8 h后,COD值的去除率为91.02％.对于初始COD值为18380 mg/L的高浓度橡胶助剂废水,在电解10 h后,COD值的去除率为97.42％.结论 直流电弧等离子体喷射法制备的重掺杂BDD厚膜电极有着较宽的电化学窗口和高的析氧电位,能有效地降低有机溶液的COD值.BDD厚膜电极的最佳工作条件为:在高有机物浓度环境下,为提高降解效率,应选择较高的电流密度.对于高COD值葡萄糖溶液和橡胶助剂废水,最优电流密度为200 mA.在低有机物浓度环境下,为降低能耗,应该选择较低的电流密度.对于低COD值葡萄糖溶液,最优电流密度为50 mA.     

Si/BDD电极在酸/碱电解条件下的电化学氧化性能变化

目的 探究Si/BDD电极在酸性、碱性2种电解条件下的性能变化特征,阐明BDD电极在酸、碱溶液中电化学氧化性能的变化与失效机理。方法 通过HFCVD技术制备Si/BDD电极,分别在1 mol/L H₂SO₄、1 mol/L NaOH溶液中进行加速寿命实验,以活性蓝19(RB-19)模拟染料废水,进行电化学氧化降解实验。使用扫描电子显微镜、拉曼光谱、接触角测试仪、紫外分光光度计及电化学工作站对电极的表面形貌、成分及电化学性能进行表征。结果 在1 mol/L NaOH溶液中,当电解时间为195 h时,电极表面部分区域发生了明显的脱落现象;在1 mol/L H₂SO₄溶液中,当电解时间达到600 h时,电极表面仍未出现明显的脱落现象,电极表面形貌由清晰转为模糊,晶粒尺寸细化,且在晶界处存在明显的腐蚀现象;在酸溶液中,BDD电极对RB-19的降解效果随着电解时间的延长而提高,而在碱溶液中,其降解效果与电解10 h的降解效果基本一致。结论 与酸溶液相比,Si/BDD电极更易在碱溶液中发生腐蚀。     

TiO2/BDD复合电极在电化学氧化处理药厂废水中的应用

通过水热法在掺硼金刚石（boron-doped diamond,BDD）薄膜电极表面生长出二氧化钛纳米束,制备出具有光电协同催化功能的TiO₂/BDD复合电极。通过电化学工作站表征该电极的电化学性能,并利用该电极对制药废水进行降解实验。研究结果表明:该复合电极具有宽的电化学势窗,酸性、中性和碱性条件下分别达到3 V、4 V和4 V,析氧过电位均达到2 V以上,同时背景电流低,可逆性良好。复合电极对药厂废水的降解具有显著的效果,可以在630 min的时间内,将实验水样的化学需氧量从7339 mg/L降低到19 mg/L,降解率为99.7%。      

RuOx-PdO/Ti电极上活性氯的生成及甲基橙模拟废水降解研究

以钛基RuOx-PdO为阳极,钛网为阴极,Na2SO4和NaCl为支持电解质,研究了NaCl质量浓度、电流密度和pH对活性氯生成的影响及活性氯的生成与甲基橙模拟废水降解之间的关系.实验发现,以Na2SO4为支持电解质时,甲基橙模拟废水的有限降解是该阳极直接电催化氧化作用的结果.NaCl质量浓度和电流密度对活性氯的生成有明显的影响,酸性溶液中活性氯的生成量直接决定了甲基橙模拟废水的脱色程度,两者之间呈现较好的线性关系,碱性条件下不仅不利于活性氯的生成而且活性氯物种对甲基橙模拟废水的降解基本不起作用.     

钛基RuOx-PdO电极电催化氧化降解苯胺研究

电化学氧化法是难降解有机物降解处理的1种有效方法,高效电极材料是该技术得以实现的关键,近年来,金属氧化物电极的研究倍受重视.作者制备了钛基RuOx-PdO电极,并以其为阳极进行了苯胺的电催化氧化降解研究.发现该电极对苯胺有较好的电催化氧化性能在以NaCl(1g/L)为支持电解质、初始pH=5.0、电流密度=20mA?cm-2的条件下,对浓度为640mg/L的苯胺溶液电催化氧化降解1h,苯胺去除率可达99.4%,溶液COD(化学需氧量)去除率达84.0%,电极具有较长使用寿命.苯胺的去除主要是活性氯的间接氧化作用实现的,苯胺降解中间产物的去除则是活性氯间接氧化和电极直接氧化协同作用的结果.用GC-MS检测到苯胺电催化氧化过程中有对氯苯胺、2,4-二氯苯胺、2,4,5-三氯苯胺和苯醌等中间产物生成,据此探讨了苯胺的降解途径.     

电活性NiHCF薄膜在含Pb2+溶液中的离子交换性能

采用阴极电沉积方法制备电活性NiHCF薄膜,考察薄膜在含Pb2+溶液中的电控离子交换性能.在0.1 mol/L的Pb(NO3)2溶液中,通过循环伏安法调节膜电极的氧化还原电位考察其活性和可逆性,并结合电化学石英晶体微天平(EQCM)技术分析离子的交换机制,同时比较Co(NO3)2和Ni(NO3)2溶液中NiHCF膜电极的电化学行为;在0.1 mol/L [Pb(NO3)2+Co(NO3)2]和0.1 mol/L [Pb(NO3)2+Ni(NO3)2]两组混合溶液中,通过循环伏安法分析薄膜对Pb2+/Co2+和Pb2+/Ni2+的选择性;并通过X射线能谱仪(EDS)分别测定膜在氧化和还原状态下的元素组成.结果表明,电活性NiHCF膜在含Pb2+、Co2+和Ni2+溶液中均具有可逆的离子交换行为,对Pb2+的选择性高于对Co2+和Ni2+的,通过电控离子交换方法可以使Pb2+从废水中得到有效分离.     

碳纳米管和镍共修饰BDD电极及其在非酶葡萄糖电化学传感器中的应用

目的 制备碳纳米管-镍/掺硼金刚石复合电极（CNTs-Ni/BDD）,并用于非酶葡萄糖电化学检测。方法 采用热丝化学气相沉积（HFCVD）在硅基体上沉积BDD,然后采用物理气相沉积（PVD）技术在BDD上沉积Ni薄膜,最后在管式炉中对Ni/BDD样品进行900 ℃热催化处理,调控热处理时间分别为30、90 min,得到不同微观结构的CNTs-Ni/BDD复合电极。采用扫描电子显微镜（SEM）、Raman光谱和电化学工作站分别表征电极的表面形貌、成分和电化学性能。结果 在Ni的高温催化作用下,BDD作为基体和唯一碳源,在其表面直接生长出CNTs,实现Ni纳米颗粒和CNTs共修饰BDD。热处理时间由30 min增加到90 min,CNTs长度明显增加,对BDD的覆盖程度增加,且顶端的Ni颗粒消失。CNTs和Ni的共修饰作用极大地提升了葡萄糖的电化学检测性能,且30 min-CNTs-Ni/BDD复合电极性能更优异,其灵敏度在葡萄糖浓度0.005~0.02 mmol/L、0.02~1 mmol/L、1.0~5.5 mmol/L线性范围内分别为475、42、19 μA/((mmol/L)?cm2),检测限为0.42 μmol/L（S/N=3）。结论 热催化处理可以简单高效地实现CNTs、Ni共修饰BDD,该复合电极能够有效地提升葡萄糖电化学检测性能。     

ZnO的电化学制备及银修饰对其光催化的影响

目的优化ZnO电化学制备工艺,使用银修饰提高薄膜的光催化性能。方法采用单因素实验,对薄膜的活性和稳定性进行评价,研究电化学和光催化沉积银的氧化锌薄膜的光催化活性和稳定性,研究空穴剂、光催化时间、硝酸银的浓度对氧化锌薄膜的影响。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对膜层进行表征。结果电流密度为3.33 m A/cm2,电解10 min时,制备的纯氧化锌薄膜金橙II脱色率最好,且脱色时间与脱色率成正相关。电化学沉积银的薄膜有严重的脱落现象,误差较大。加入0.05 mol/m L的硝酸银,光催化10 min的光催化沉积氧化锌薄膜的稳定性、去除率较好,脱色率最小。选取的空穴清除剂中,加入0.05 mol/m L乙醇时,薄膜没有脱落现象,脱色率较低。光催化沉积银的氧化锌薄膜在2θ=30.92°和26.3°处有ZnO的最强峰,在2θ=37.9°处有Ag的最强峰。结论电流强度为20 m A,电解时间为10 min,硝酸锌浓度为0.5 mol/m L,硝酸银浓度为0.05 mol/m L,空穴清除剂乙醇浓度为0.05 mol/m L,光催化时间为10 min时,制备的薄膜最适宜。经过银修饰的氧化锌薄膜明显比纯氧化锌薄膜光催化效果好。在制备银修饰氧化锌薄膜时加入空穴清除剂,其光催化效果明显又比不加空穴清除剂的光催化效果好。     

Electrochemical Catalytic Oxidation Performance of a Nanoporous Gold Electrode

对纳米多孔金电极的电化学催化活性进行了研究,在1 mol/L LiPF6非水溶液中室温下采用电化学合金化/去合金化方法制备了纳米多孔金电极,然后使用循环伏安方法和计时电流方法研究了电极对乙醇的电化学催化活性。研究显示,在0.5 mol/L KOH + 1.0 mol/L CH3CH2OH 溶液中,制备的多孔电极在0和400 mV (vs SCE)对乙醇的电化学催化氧化电流密度超过光滑金电极的100倍以上,分别达到3.7和6.1 mA·cm-2。表明制备的纳米多孔金电极对乙醇具有良好的电化学催化氧化活性。     

钛基RuOx-PdO电极电催化氧化降解活性艳红K-2BP研究

本文以自制钛基RuOx-PdO电极为阳极,钛片为阴极,NaCl为电解质,研究了活性艳红K-2BP的电催化氧化降解行为.实验结果表明,在pH值为2.0、NaCl浓度为0.02mol/L、电流密度为0.25mA/cm2和室温条件下,20mg/L活性艳红K-2BP经电催化氧化1h,脱色率可以达到99.6%.在本实验条件下,活性艳红K-2BP的脱色降解主要是电生活性氯的间接氧化和钛基RuOx-PdO 电极直接氧化协同作用的结果.作者用钛基RuOx-PdO 电极降解活性艳红K-2BP,其适用性较强,可在较大的温度范围、较宽的染料浓度时达到较好的脱色效果.表明作者自制钛基RuOx-PdO电极具有良好的电催化氧化性能,在降解活性染料方面,有一定的应用前景.     

Study on Ti/BDD Film Electrode with Ta Interlayer

Boron doped diamond(BDD)thin films have been deposited on Ti substrate with Ta interlayer by MP-CVD(microwave plasma chemical vapor deposition),and Ta interlayer was deposited by magnetron sputtering.The physical and electrochemical behaviors of the Ti/Ta/BDD electrode and its application in electrochemical oxidation of wastewater containing 2,4-dichlorophenol were studied.Raman spectroscopy and field emission scanning electron microscopy(FESEM)demonstrates that the films obtained exhibit well-defined diamond features.XRD spectroscopy shows no TiC in the BDD film with Ta interlayer.Electrochemical measurement shows the BDD electrode behaves low background current and wide working potential window up to 4 V.Further,the removal efficiency of chemical oxygen demand(COD)of the BDD electrodes were evaluated by the electrochemical oxidation of 2,4-dichlorophenol.     

吸附EDTA活性炭的电化学再生(英文)

采用吸附饱和EDTA的活性炭作为三维电极反应器中的粒子电极,多次使用后采用电化学方法对其再生。通过对吸附饱和EDTA的活性炭和多次电解使用后的活性炭的红外光谱谱图的分析得出,EDTA被活性炭吸附后产生甘氨酸H2NCH2COOH,通过N—H键生成一种永久性占据活性炭活性点的非催化活性缔合物,导致其催化活性消失,降解效率下降。采用电解方法使活性炭再生,得出活性炭的最佳活化条件为:电流100～300mA,溶液电导率1.39mS/cm,pH值6.0～8.0,电解1h可以使活性炭恢复活性,电解后有机物的残余TOC浓度低于10mg/L(初始浓度为200mg/L)。     

碳纳米管对LaNi5稀土合金电化学性能的影响

采用LaNi5稀土合金作为催化剂，用化学气相沉积法(CVD)制备了碳纳米管。研究了含有5％碳纳米管的LaNi5稀土合金电极样品的电化学性能。测定了碳纳米管电极的电化学储氢性能。实验发现：含有碳纳米管的LaNi5稀土合金的电化学放电容量更高，当放电电流密度为100mA／g时，其电化学储氢量高达385mAh／g。其循环寿命也得到了较大改善。循环100次，放电容量仅下降15％。     

热丝化学气相沉积法制备钛基 BDD 电极及苯酚降解性能研究

目的研究硼掺杂对改善金刚石膜的电阻率的影响,制备掺硼金刚石膜。方法采用热丝化学气相沉积系统,以CH4,H2,(CH3O)3B混合气体为反应气,在钛片衬底上沉积制备掺硼金刚石膜电极。对不同生长阶段沉积出的电极进行扫描电镜、EDX光电子能谱、激光Raman光谱、X射线衍射、电化学性能表征及废水降解应用研究。结果制备出的掺硼金刚石膜呈现出均匀的(111)晶面,Raman光谱图中金刚石特征峰与硼原子特征峰峰型显著,具有较低的背景电流和更宽的电位窗口(3.5 V),对苯酚废水COD降解效果显著。结论有机污染物的吸附量与电极表面的粗糙度正相关,实验室制备的BDD/Ti电极表面粗糙度小,不利于析氢和析氧等副反应的发生,能降低直接电化学氧化作用,从而得到更宽的电势窗口。     

三维电极降解苯酚的新工艺及机理

开发三维电极法降解苯酚新工艺,用电化学方法研究苯酚降解的机理。结果表明:采用预处理后的活性炭作为粒子电极,在进水pH值6~7、进水流量180 mL/min、水温25℃、氯化钠加入量1 g/L、电流100 mA的条件下,电解1.5 h后总有机碳(TOC)的去除率可以达到95%以上。电解过程活性炭阳极生成羟基自由基(.OH)并吸附在活性炭上,与吸附在活性炭上的苯酚形成微电池。通过微电池反应,苯酚首先被降解成邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚等中间产物,进而又被矿化为CO2和H2O。同时,阳极极化曲线表明苯酚也可在阳极氧化,但羟基自由基对苯酚的降解起主要作用。