炭载金属氧化物粒子电极制备及其电催化氧化苯酚实验研究

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1、硕士学位论文炭载金属氧化物粒子电极制备及其电催化氧化苯酚实验研究PreparationofActivatedCarbonSupportedMetalOxideasParticulateElectrodeandtheElectro-catalyticPerformanceforPhenolDegradation作者：张波导师：王立章副教授中国矿业大学二〇一五年五月中图分类号X703.1;TQ035学校代码10290UDC628密级公开中国矿业大学硕士学位论文炭载金属氧化物粒子电极制备及其电催化氧化苯酚实验研究PreparationofActivatedCarbonSupportedMet

2、alOxideasParticulateElectrodeandtheElectro-catalyticPerformanceforPhenolDegradation作者张波导师王立章申请学位工学硕士培养单位环境与测绘学院学科专业环境工程研究方向水污染及其防治答辩委员会主席张雁秋评阅人二○一五年五月论文审阅认定书研究生张波在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢转眼到了毕业的时候

3、，回首矿大一晃而过的三年研究生生活，首先我要感谢我的导师王立章副教授，王老师从引领我进入电化学水处理技术基础理论学习，到毕业课题的选择，实验开展，论文修改等等都倾注了大量的心血。王老师优秀的品德、渊博的学识、认真的做事态度、质朴的生活等方方面面都影响着我，激励着我，是我今后学习生活的好榜样。王老师不论在我的学习中还是生活中，都给予了我无微不至的关心，在此向王老师表示我最衷心的感谢。课题的开展，学院的王丽萍老师、湛含辉老师、王晓老师等人也提出了不少宝贵意见，实验室丁毅老师、雷灵琰老师、周东来老师、李晓红等老师；现代分析与计算中心王超老师、卢兆林等老师，在实验期间提供了很大的帮助，学院研究

4、生工作办公室的刘涛建老师，蒋冬梅老师，在读研三年中，也提供了很多帮助，在此深表感谢。此外，在课题的开展过程中，博士师兄李鹏给予了大量的指导，让自己少走了不少弯路；师弟伍波给予了大量无私的帮助；毕业生赵玉、何录红、商小甫等人，我们在毕业实验开展中，互相讨论，互相学习、共同渡过了一段难忘的实验室生活；胡云龙、张延乐、田娟、闫茜、卢兆青等师兄师姐及高伟、张静，及李哲楠、杨胜翔师弟等人，在我的研究生学习过程中，鼓励我、帮助我，在此一并表示感谢！同时，要感谢我的舍友王磊、闫志新、许安、唐志博、刘飞等人，你们给我的研究生生活增添了不少乐趣，我也从你们身上汲取了很多营养。还要郑重感谢我的父母，你们历

5、尽艰辛，为孩子的成长付出了太多太多，还有我的亲人和朋友，是你们一直以来对我的关心、鼓励与帮助，让我能立志考取研究生，安心完成自己的学业。最后，对论文评阅人和答辩委员们表示感谢，你们辛苦了！摘要填充床电化学水处理工艺是一种被环保工作者寄予厚望的水处理技术，而床层中填料的制备是该技术的主要研究方向之一，尤其是对于炭载金属氧化物粒子电极的全面评价及其催化氧化有机物机理的探究，将为炭载金属氧化物种类的比选提供依据。基于此，本研究以活性炭为载体，进行了Mn、Sn及Sb等单组份金属氧化物或复合型金属氧化物负载型粒子电极的制备，通过物化表征、苯酚氧化实验，充分研究了不同粒子电极的电催化氧化性能，也对

6、其电催化氧化苯酚机理进行了探讨。主要结论如下：在填料的制备中，利用浸渍法制备了MnO2/AC（后文简称锰型）、利用溶胶凝胶法制备了SnO2-SbOx/AC（锡锑型）和MnO2-SnO2-SbOx/AC（锰锡锑型）。在物理表征中，SEM分析表明，三种填料负载物负载均匀，分散性好，无大块负载物团聚。XRD分析表明，锰型填料中二氧化锰的物相为α与β相相混合型；锡锑型中二氧化锡为四方晶系；锰锡锑型中，二氧化锰为β相，二氧化锡为四方晶系。BET分析表明，负载过后，比表面积及孔容孔径均有大范围下降，负载物侵占孔道能力较强，负载充分，其中以锰锡锑型最为显著。在电化学表征中，0~1.8V的循环伏安（C

7、V）表明，锰锡锑型出现了氧化还原峰，推测为金属氧化物与过氧化物的氧化还原过程引起，填料的活性点位数较未负载的均有了明显的提高，三者差异不大。-0.1~0.6V的CV表明，填料负载过后，通过双电层电场氧化苯酚的能力均有了提高。极化曲线分析表明，在析氧电位方面，锰锡锑型优于锡锑型优于未负载型优于锰型；交换电流密方面，负载型普遍优于未负载型，锰锡锑型最为显著。交流阻抗的测试表明，在电荷转移电阻方面，锡锑型填料的电阻最小，其次为锰锡锑型，锰型，这三者均