探索气体扩散电极在光电催化氧化水中苯酚的应用

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1、太原理工大学硕士学位论文气体扩散电极在光电催化氧化水中苯酚的应用姓名：张继平申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：樊彩梅;孙彦平20050501太原理工大学硕士研究生学位论文气体扩散电极在光电催化氧化水中苯酚的应用摘要本研究将气体扩散电极引入到光电催化氧化水中苯酚的系统中，力图发挥钛基二氧化钛电极的光催化作用、气体扩散电极生成的过氧化氢对有机物的直接氧化作用以及两电极的协同作用来氧化水中的有机污染物质。为此本文用热压法制备了气体扩散电极，并对其进行了XRD、SEM表征。结果表明：以石墨、乙炔黑、活性炭、聚四氟乙烯构成的气体扩散电极为多孔气体电极。采用涂敷煅烧法制备了钛基

2、二氧化钛电极并对其进行了XRD表征，结果表明所制备的二氧化钛薄膜的晶型为锐钛矿型。过氧化氢不但可以直接氧化有机物，而且还是活性物种羟基自由基的来源。因此在进行光电催化氧化苯酚研究之前本文首先以钛基二氧化钛电极为对电极(阳极)、以气体扩散电极为工作电极(阴极)组成两电极电化学反应体系，以蒸馏水为反应液探寻了制备过氧化氢的较佳条件。考察了溶液pH值、气体扩散电极组成、气体扩散电极焙烧温度、槽电压、太原理工大学硕士研究生学位论文外加电解质、不同催化剂、气体扩散电极载体等因素对过氧化氢产量的影响。并总结了制备过氧化氢过程中电流以及电流效率随时问的变化规律。在上述实验的基础上进行了苯

3、酚光电催化氧化的实验，利用365nm紫外灯做侧光源、气体扩散电极做阴极、钛基二氧化钛电极做阳极构成了两电极光电催化反应体系。考察了溶液pH值、二氧化钛煅烧温度、二氧化钛负载量、不同阴极、气体扩散电极组成、气体扩散电极焙烧温度、槽电压等因素对苯酚氧化的影响，比较了吸附、光氧化、光催化、电催化、光电催化、铜电极作阴极的光电催化对苯酚氧化的影响，结果表明气体扩散电极做阴极的光电催化效果比较好，反应3小时后苯酚基本完全氧化。其反应条件为：阳极是TiOJTi(二氧化钛负载量为0．45克，工作面积3．6平方厘米)，阴极是由等质量比混合(总质量0．2克)的石墨粉、乙炔黑及O．05mL60

4、％聚四氟乙烯(PTEF)组成，300。C焙烧30分钟而制备的气体扩散电极(工作面积1．5平方厘米)，反应液体积为50mL，反应液pH值为3，槽电压为2v。此外还测定了气体扩散电极做阴极的光电催化和电催化过程中溶液化学耗氧量(COO)的太原理工大学硕士研究生学位论文变化，实验表明光电催化过程中溶液COD随时间下降很快，最后接近于零；而相同条件下苯酚电催化的溶液COD下降缓慢，最后下降到开始时的四分之一。这就证明了用气体扩散电极做阴极的光电催化方法不但能快速氧化苯酚，而且能将苯酚深度矿化。关键词：气体扩散电极，光电催化，苯酚III太原理工大学硕士研究生学位论文THEAPPIJC

5、筐nON0FGASDIFFUSIoNEI．ECTRODEONP丑DTOELECTROCAl'AIj缁ISoXIDATIONPHENoLIN、7l，ATERABSTRACTInthispapergasdiffusionelectrodewasintroducedintophotoelectrocatalyticsysteminordertooxidateorganiccontaminationinwaterbyexertingphotocatalysisfunctionofTi02／Tianddirectoxidationorganiccontaminationfunctio

6、nofH202whichwasproducedbygasdiffusionelectrodeandsynergyfunctionoftwoelectrodesFirstly,gasdiffusionelectrodewasmadebyhotpressuremethodandcharacterizedbyXRD、SEM．Theresultsshoweditwasamulti—poreelectrodecomposedofgraphite，acetyleneblack，PTEF(60％)．Secondly,Ti02／Tielectrodewasmadebycoatingands

7、interingmethodandcharacterizedbyXRD，ThecrystalofTi02filmisanatasephase．1V太原理工大学硕士研究生学位论文InthisexperimentH202notonlycandirectlyoxidateorganicsubstancebutalsoitisthesourceofactivespecies--’OH．ThefavorableconditionofpreparingH202wasinvestigatedbeforetreatingwater