有序介孔碳复合材料阴极的制备及其在电-Fenton体系中的应用

来源 :中南民族大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:handy1989
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水是人类生活和生产中必不可少的重要物质,也是不可替代的重要自然资源。但是,随着世界工业的快速发展随之而来的是越来越严重的环境问题,已经成为全世界普遍关注的问题。如何高效去除水体中的污染物一直是水处理研究人员最为关心的问题之一。高级氧化技术(AOT)应运而生,为水污染的处理带来了新的曙光,电-Fenton技术因能产生高氧化活性的羟基自由基,有效地将污染物矿化成CO2和H2O等小分子物质而倍受研究者的青睐。电-Fenton技术的实质是利用阴极对O2的扩散性,使其在阴极表面进行二电子还原并与H+结合生成H2O2,Fe2+与H2O2反应生成?OH,利用?OH降解污染物。所以,制备对氧有优良扩散性能的电极,对提高电-Fenton体系的效率十分重要。  本文通过软模板法制备了块状OMC、多组分共组装法制备了铁氧化物参杂的有序介孔碳复合材料,应用于电-Fenton体系阴极降解染料废水。  第二章阐述了块状OMC的制备过程,样品的TEM、XRD、BET等表征结果。块状OMC满足了电极材料对界面连续性的要求,通过调节甲醛与间苯二酚的比例,来控制酚醛缩聚速度及其与F127自组装速度之间的协调性,制备了不同微观形貌的碳材料,并将其应用于电-Fenton体系的阴极对X3B进行降解。当醛酚(F/R)=1.5:1时,OMC的微观结构最好。结果表明:OMC高的比表面积、大的孔容和有序的孔道,有利于氧的扩散、还原,提高了H2O2的产率。从而产生更多的活性氧化物种,实现对污染物的快速、有效降解。第三章详细介绍了铁氧化物掺杂的有序介孔碳复合材料的制备、TEM、N2-物理吸附脱附、XRD、XPS等表征,复合材料兼具了OMC大的比表面积和金属纳米粒子优良的催化性能,对氧有良好的扩散性,实现了芬顿试剂的原位产生。通过调节螯合剂的量,合成了具备不同微观结构的复合材料,并将其应用于电-Fenton体系的阴极对酸性橙进行降解。通过对比降解曲线、脱色率和表观速率常数、循环伏安及荧光测试来考察复合材料的性能。结果表明:螯合剂量影响纳米粒子的分散性,分散性好的,反应时,与有机污染物接触的比表面积增大,有利于物质传输和电子转移,加快了反应速率,可实现对污染物的快速降解。
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