3D Cu@Cu2O复合材料对碘离子的高效去除——通过吸附-电催化氧化耦合过程

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水体中放射性的碘离子严重影响着人类的健康,本文欲合成一种3DCu@Cu2O块体复合材料对水体中碘离子进行去除,并探讨了其在通电作用下对碘离子的去除效果和机理,论文主要研究内容如下:
  首先,制备并表征了3DCu@Cu2O复合块状材料。泡沫铜导电性、延展性好,以及有大的比表面积等优点。我们以其作为基体,通过一步水热法制备了3DCu@Cu2O复合块体材料。XRD和XPS分析显示复合材料表面存在Cu2O和Cu两种价态的铜。高倍TEM显示出两种独立的纹理,计算晶格间距为2.45?和2.07?,分别对应Cu2O和Cu。通过EDS和XPS分析计算得到Cu2O和Cu的含量比为1∶1.906。
  其次,探究了3DCu@Cu2O复合块状材料在通电和不通电的条件下对碘离子的去除性能。结果表明:不通电的情况下,3DCu@Cu2O复合材料对碘离子的去除率为8.67%;通电条件下,去除率可以达到96.65%。电流可以大幅度提高复合材料对碘离子的去除效果;复合材料的适用范围广,从pH=3~10碘离子的去除率均可以达到90%以上;复合材料在复杂的环境中对碘离子仍表现出极高的选择性;复合材料对痕量碘离子的去除性能强,可将去离子水或者模拟盐湖水的碘离子浓度降到34ppb以下;复合材料通过简单的浸泡即可实现循环再生,循环使用5次去除效果仍能达到70%以上。
  最后,探究了3DCu@Cu2O复合块状材料去除碘离子的去除机理。结果表明,复合材料是通过“吸附-电催化氧化-再吸附”过程去除水溶液中的碘离子。即Cu2O吸附I-后变成CuI,在电流的作用下,I-被氧化成I2以及CuI对I2吸附三个步骤协同完成的。
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