不锈钢基Sb掺杂SnO2阳极的制备及催化性能研究

论文摘要

在废水处理领域,难降解有机污染废水始终是一个研究热点,由于其成分复杂,可生化性差,并且大多具有生物毒性,采用传统的生物法只能去除其中很小一部分。因此寻找高效节能的环保处理手段成为了一项迫切而艰巨的任务。电化学方法治理废水有着其独特的优点。电催化氧化技术以环境友好,处理污染物能力强、设备体积小等优点为人们所关注,成为研究的热点,而与电催化特性密切相关的阳极材料更是人们关注的焦点。钛基涂层电极（DSA）是最主要的金属氧化物电极,DSA电极也为电催化电极的制备提供了一条新思路,使本身不具备结构支撑功能的材料（尤其是大量具有催化功能的金属氧化物）通过复合工艺在电极反应中获得应用。本论文以不锈钢作为基体材料,运用溶胶—凝胶工艺,选择最佳工艺参数制备了不锈钢基Sn02膜。在获得了不锈钢基Sn02膜制备最佳工艺的基础上,进行了在不锈钢基材上制备掺杂Sb的Sn02膜的研究,通过X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等研究手段深入研究各种制备条件包括温度、掺杂浓度和涂膜次数对薄膜组成和微观结构的影响,探讨了不锈钢基Sb掺杂Sn02薄膜的成膜机理。采用苯酚作为模拟污染物,通过苯酚溶液COD去除实验表征了所制备的不锈钢基Sb掺杂Sn02阳极电化学催化性能,经3小时的电解,苯酚的浓度从100 mg／L降低到3.8 mg／L,说明制备的不锈钢基Sb掺杂Sn02阳极具有很好的催化作用和很好的污水处理能力。为了研究不同的因素（温度、pH、电解质浓度、电解时间、电流）对苯酚降解COD去除性能的影响,我们以不锈钢基Sb掺杂Sn02作为阳极,利用工业纯钛作为阴极,Na2S04为支持电解质,对苯酚溶液进行电解实验。通过实验发现：随着苯酚初始浓度的增加,苯酚和COD的去除率有较大降低,但去除量却有大幅度的提高；升高溶液温度,增加溶液中电解质浓度,增加电解电流,可使溶液的导电率增加,提高苯酚和COD的降解速率；在较低pH值下,增加溶液的初始pH值有利于苯酚的降解,当pH值为5和7时达到最高,继续增大溶液pH值,则析氧反应加剧,不利于苯酚的降解。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 本课题相关领域国内外发展概况
• 1.3 水处理领域催化电极研究进展
• 1.3.1 碳素电极
• 1.3.2 合成掺硼金刚石薄层电极
• 1.3.3 金属电极
• 1.3.4 非金属化合物电极
• 1.3.5 金属氧化物电极
• 1.3.6 复合金属氧化物电极的制备方法
• 1.4 研究过程中的主要问题、难点和解决方法
• 1.4.1 主要问题、难点
• 1.4.2 解决方法
• 1.5 主要研究内容
• 第2章 实验材料及实验方法
• 2.1 原料
• 2.1.1 基体
• 2.1.2 制备氧化膜层的原料
• 2阳极的制备'>2.2 不锈钢基Sb掺杂SnO₂阳极的制备
• 2阳极的制备采用溶胶—凝胶法工艺'>2.2.1 不锈钢基Sb掺杂SnO₂阳极的制备采用溶胶—凝胶法工艺
• 2.2.2 试验所需设备
• 2.2.3 试样制备过程
• 2.3 结构和性能的研究
• 2.3.1 X射线衍射结构分析（XRD）
• 2.3.2 氧化膜的傅立叶红外光谱法（FTIR）分析
• 2.3.3 电子扫描显微镜（SEM）表面形貌分析
• 2.3.4 电阻率的测定
• 2.3.5 粘度的测定
• 2.3.6 LSV测试
• 2.3.7 电极降解苯酚和COD的研究
• 2阳极制备及表征'>第3章 不锈钢基Sb掺杂SnO₂阳极制备及表征
• 2阳极制备工艺的研究'>3.1 不锈钢基Sb掺杂SnO₂阳极制备工艺的研究
• 2浓度对成膜性能的影响'>3.1.1 SnCl₂浓度对成膜性能的影响
• 3.1.2 陈化时间和温度对成膜性能的影响
• 2/Sb膜制备工艺的研究'>3.1.3 SnO₂/Sb膜制备工艺的研究
• 2/Sb薄膜组成和结构的研究'>3.2 不锈钢基SnO₂/Sb薄膜组成和结构的研究
• 2膜结构的傅立叶红外光谱法（FTIR）分析'>3.2.1 SnO₂膜结构的傅立叶红外光谱法（FTIR）分析
• 3.2.2 热处理温度对薄膜组成和结构的影响
• 3.2.3 Sb掺杂浓度对薄膜的组成和结构的影响
• 3.2.4 掺杂浓度对膜面颜色的影响
• 2/Sb薄膜的形成机理'>3.3 SnO₂/Sb薄膜的形成机理
• 2/Sb薄膜的导电性能分析'>3.4 SnO₂/Sb薄膜的导电性能分析
• 3.5 本章小结
• 2阳极电催化性能研究'>第4章 不锈钢基Sb掺杂SnO₂阳极电催化性能研究
• 4.1 电催化降解苯酚效果的研究
• 4.1.1 苯酚浓度的影响
• 4.1.2 降解时间的影响
• 4.1.3 溶液温度的影响
• 4.1.4 溶液中盐含量的影响
• 4.1.5 溶液初始pH值的影响
• 4.1.6 电流的影响
• 4.2 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢