mo掺杂tisno_2-sb电极制备及电催化降解已内酰胺废水研究

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1、沈阳工业大学硕士学位论文Mo掺杂Ti/SnO2-Sb电极制备及电催化降解己内酰胺废水研究PreparationandCharacterizationofMoDopedTi/SnO2-SbElectrodeforElectrocatalysisdegradationofCaprolactam作者：耿聰单位：理学院指导教师：梁吉艳副教授单位：理学院协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2015年03月01日学位授予单位：沈阳工业大学摘要随着我国改革开放以来社会经济的快速发展，工农业生产对环境尤其是水环境的污染已经严重威胁到生态安全和人体健康。难生物降解有机废水是水处理领域的一

2、个难点，获得一种高效、低成本的难生物降解有机废水处理技术一直是环境科研人员的研究目标。己内酰胺作为尼龙的生产原料在生产和使用过程中均会产生高浓度的有机废水，目前的处理方法单一且效果有限。电催化氧化技术以其对有机污染物的高效处理能力而受到广泛关注。电催化氧化电极作为电催化氧化技术的核心部分，其材料种类及性能直接影响着处理效果。在众多电催化电极中，Ti/SnO2这类电极由于高的氧化能力、高析氧电位及较低的制备成本而在废水处理方面具有较好的发展前景。采用Pechini法制备Ti/SnO2-Sb电极，在制备过程中通过浸渍提拉技术进行基体涂膜。主要研究内容有：（1）考察电极涂层数、涂

3、液浓度、涂液中络合剂比例及烧结温度等条件对Ti/SnO2-Sb电极电催化氧化苯酚性能及其过程中的稳定性和电极寿命等性能的影响；研究了不同Sb掺杂量对Ti/SnO2-Sb电极涂层材料和电极性能的影响。（2）研究了不同Mo掺杂量对Ti/SnO2-Sb-Mo电极表面形貌、化学元素组成、涂层结构、析氧电位、电催化氧化苯酚的影响；借助循环伏安、紫外-可见分光光谱等测试手段并结合苯酚、TOC、COD的电催化降解结果初步分析了Mo掺杂机理。（3）以Ti/SnO2-Sb-Mo电极为电催化阳极对己内酰胺模拟废水和实际废水进行了电催化氧化影响因素研究。通过以上实验研究结果进行分析讨论，得到以下

4、结论：（1）电极涂层数、涂液浓度、涂液中络合剂比例及烧结温度等条件对Ti/SnO2-Sb电极电催化氧化苯酚性能的影响均不明显，主要是由于电极涂层材料的组成相同。各条件对电极的稳定性及电极寿命影响较大。适量Sb掺杂有助于提高电极的电催化活性和稳定性，Sb掺杂使均使Ti/SnO2电极析氧电位降低。Sb掺杂量为3%的电极综合性能最好。最佳Ti/SnO2-Sb电极的制备条件为：电极涂层数为15层，涂液浓度为0.5mol/L，涂液中金属离子、柠檬酸、乙二醇摩尔比为1:3:3，烧结温度为采用阶梯程序升温至600℃，Sb掺杂为3%（以Sn为100%计）。（2）Mo掺杂使电极表面出现团聚，

5、涂层中Sb含量高于理论值而Mo含量低于理论值，Mo、Sb掺杂未改变SnO2四方金红石相结构而以填隙或取代进入SnO2晶格中。Mo掺杂量为1%的Ti/SnO2-Sb-Mo电极具有最高的电催化氧化苯酚活性和最高的矿化电流效率，同时具有长的电极寿命。Mo掺杂量为7%的Ti/SnO2-Sb-Mo电极具有最高的析氧电位。Mo掺杂一定程度上提高了Ti/SnO2-Sb-Mo电极矿化性能，同时过高的MoI沈阳工业大学硕士学位论文掺杂水平会降低电极性能。Mo在Ti/SnO2-Sb-Mo电极电催化氧化苯酚过程中起到辅助吸附的作用，过多Mo掺杂阻碍水分子扩散至Sb位点生成·OH。（3）以制备的T

6、i/SnO2-Sb-Mo电极为阳极，己内酰胺模拟废水在电极极板有效面积为40cm2，相邻电极间距为20mm，己内酰胺初始浓度为100mg/L，pH值为7，Na22SO4浓度为0.25mol/L，电流密度为20mA/cm的条件下，电催化氧化处理3.5h后COD去除率达91.5%；实际己内酰胺废水在相同反应装置内在己内酰胺实际废水稀释20倍，pH值为7，Na22SO4浓度为20g/L，电流密度为50mA/cm的条件下，电催化氧化处理3.5h后COD去除率达33.2%。关键词：电催化氧化，Ti/SnO2-Sb电极，Mo掺杂，己内酰胺IIAbstractWiththerapidde

7、velopmentofsocialeconomysincethereformandopeningupinChina,industrialandagriculturalproductionaseriousthreattotheenvironment.Biodegradableorganicwastewaterisadifficultpointinthefieldofwatertreatment,achieveakindofhighefficiencyandlowcostofbiodegradableorganicwa