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生物难降解有机废水的高效处理一直是困扰国内外环境科学研究的重要课题,电催化氧化法由于其独特的优点被公认为是一种颇有发展前景的、绿色的废水处理方法。但是目前用于废水处理的实用化电极材料不多、电极寿命不长、电催化效率不高等问题限制了电化学水处理技术的广泛应用。因此从电极材料、结构和制备方法入手开发新型的、高效的电催化电极材料成为解决这些关键问题的有效途径。本文的研究目的是利用碳纳米管(CNTS)比表面积大、化学性质稳定、导电性能优异等优点,结合SnO<,2>良好的电催化活性,制备性能优异的CNTs/SnO<,2>复合电极,并研究该电极电催化降解有机废水的性能。
1、采用液相沉积法制备CNTs/SnO<,2>复合材料,利用XRD、BET和TEM对复合材料的结构和形貌进行分析和表征。并进一步制备成复合电极,考察CNTs预处理情况、SnO<,2>负载量、煅烧温度及载体材料对其电催化降解有机废水性能的影响,发现功能化CNTs负载40%SnO<,2>,在600℃煅烧所得CNTs/SnO<,2>复合电极电催化降解有机废水的效率是纯CNTs电极的2倍。初步探讨了CNTs/SnO<,2>复合电极电催化降解有机废水的工艺条件,发现不锈钢板作阴极,酸性环境下选用0.04mA·cm<-2>电流密度是适宜的电催化降解条件。
2、采用吡啶溶剂热法制备CNTs/SnO<,2>复合材料,利用XRD、BET、TEM、TG-DSC、XPS、FT-IR和元素分析对复合材料的形貌结构进行分析和表征。并进一步制备成复合电极,考察溶剂类型、反应温度、SnO<,2>负载量及制备方法对其电催化降解有机废水性能的影响,发现140℃吡啶溶剂热所得CNTs/SnO<,2>复合电极负载40%SnO<,2>时电催化降解有机废水的性能最佳。
3、采用紫外--可见光谱研究了CNTs/SnO<,2>复合电极电催化降解活性艳红X-3B的特征,发现活性艳红X-3B几乎完全矿化降解为无机小分子。并利用线性扫描伏安法研究了其在CNTs/SnO<,2>复合电极上的电催化降解行为,确定该电极反应涉及扩散、吸附和后续化学转化步骤,但主要受扩散因素控制。初步探讨了CNTs/SnO<,2>复合电极电催化降解有机物的机理,认为其与金属氧化物电极催化机理相似。