钛基掺锑二氧化锡电极的制备、改进及其性能研究

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近年来随着科技的不断进步,化工、制药、新材料等行业所产生的工业废水中有毒害的有机污染物数目及类别也在急剧增多,而以往的污水处理技术很难使得这些工业废水达到国家规定的排放标准,这些污水对自然环境和人类的生命安全构成了致命威胁。  钛基掺锑二氧化锡电极作为一种电催化氧化阳极材料,在处理有机废水时,主要是利用电解时在阳极产生的羟基自由基(其氧化还原电位搞到2.8v左右),将有机物降解为CO2和H2O而达到排放的标准。电极因具有较高的析氧过电位、良好的导电性和优越的稳定性等优点,从而受到了广大科研工作者的青睐。但是,电极表面涂层与基体的结合力、电催化活性以及电极的寿命等还有待进一步提高。本文以开发一种催化效率高、寿命长、应用性强的Ti/SnO2-Sb为目标,采用电沉积-热氧化法进行电极的制备,并对电极的结构和电化学性能进行了研究,考察了电极对甲基橙模拟废水的降解效果。  在以往的文献中,很少有涉及制备电极时醇溶剂的选择这一方面,本文将对此进行研究。以热氧化法分别制备了以乙醇、乙二醇、丙三醇和正丁醇为溶剂的钛基掺锑二氧化锡电极,通过电镜扫描、阳极极化曲线、循环伏安等方法进行检验。试验表明,乙醇制备的电极,降解效果、电极寿命都远优越于另外三种电极。  以乙醇作为溶剂制备电极,考察了电极的中间层对电极性能的影响。试验表明由于中间层的制备,基体与表面的涂层结合得更为紧密,电极寿命增长了一倍多,但是电极的峰电流有所下降,降解效率略微降低。综合考虑,电极中间层的制备还是非常有必要的。  稀土元素之间存在的差异很小,几乎可以认为具有连续性,如离子半径和电子能级等,使得其被广泛应用于新材料的开发上。其中在环境工程方面,加入稀土可以提高电催化电极的使用,稀土复合催化剂还在光催化氧化方面表现出优异性能等。本文考察稀了土元素Ce、La对电极的掺杂影响,结果表明:掺杂La制备的电极其降解效率变低,电极寿命增加幅度较小;而掺杂Ce的电极其电催化性能虽有所降低,但电极的稳定性得到明显改善,寿命提高了一倍多。
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