Electro-Fenton体系阴极材料的制备和阴极过程分析

Electro-Fenton体系阴极材料的制备和阴极过程分析

论文摘要

为提高电芬顿(Electro-Fenton)体系H2O2的产率,制备了多壁纳米碳管(MWNT)电极,并与石墨/气体扩散(GDC)电极进行了比较。结果表明,MWNT电极H2O2产率高于GDC电极,采用电沉积方法,制备了Fe修饰MWNT(Fe-MWNT)电极,发现Fe对MWNT电极的修饰不仅可以提高体系的H2O2产率,而且电流效率可以提高8%左右,与GDC电极的电流效率接近,在靛蓝的降解实验中,发现了靛蓝对电极具有修饰作用,靛蓝修饰(In-MWNT)电极相比MWNT电极不仅大大提高了体系H2O2的产率,而且电流效率可以达到80%。对InFe-MWNT电极研究表明,在Electro-Fenton体系中,电极面积、阴极电位、电解质浓度、氧气纯度是产生H2O2的关键条件,而电解质种类,pH值,氧气流量,反应时间,温度影响均不大。在Electro-Fenton体系中,Fe3+在阴极的可以被还原成Fe2+,因此相同浓度的Fe2+比Fenton体系可以更好的催化过氧化氢,并具有持续催化能力。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 研究背景
  • 1.1 立论依据
  • 1.2 文献综述
  • 1.2.1 Electro-Fenton体系在水处理中的应用
  • 1.2.2 阴极氧还原产过氧化氢
  • 1.2.3 纳米碳管作为电极材料的研究进展
  • 1.3 存在问题和研究思路
  • 第2章 实验装置和技术路线
  • 2.1 实验试剂和仪器
  • 2.2 实验装置和实验方法
  • 2.3 分析方法
  • 2.3.1 过氧化氢
  • 2+'>2.3.2 Fe2+
  • 2.3.3 甲基红染料
  • 2.4 公式定义
  • 2.4.1 电流效率
  • 2.4.2 染料的脱色率
  • 第3章 阴极材料的比较
  • 3.1 电极的制备
  • 3.1.1 GDC电极制备
  • 3.1.2 MWNT电极制备
  • 3.1.3 Fe修饰电极制备
  • 3.2 电极表征与性能测试
  • 3.2.1 Fe-MWNT电极的能谱分析
  • 3.2.2 电极的形貌分析
  • 3.2.3 电极XRD分析
  • 3.2.4 电极的电化学性能测试
  • 2O2的比较'>3.3 电极产H2O2的比较
  • 2O2产率'>3.3.1 H2O2产率
  • 3.3.2 电流密度
  • 3.3.3 电流效率
  • 3.3.4 载铁电极稳定性分析
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 靛蓝修饰纳米碳管电极
  • 4.1 靛蓝(indigo)修饰电极制备
  • 4.2 电极修饰前后电流效率比较
  • 4.2.1 GDC电极修饰电流效率前后比较
  • 4.2.2 MWNT电极修饰前后比较
  • 4.2.3 Fe-MWNT电极修饰前后比较
  • 4.3 靛蓝修饰过程分析
  • 4.3.1 靛蓝修饰前后过氧化氢产率比较
  • 4.3.2 靛蓝修饰前后电流比较
  • 4.3.3 修饰实验中靛蓝溶液60min的脱色率
  • 4.3.4 In-MWNT电极的稳定性分析
  • 4.3.5 与其他染料修饰电极比较
  • 4.3.6 靛蓝修饰电极结构的破坏
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 INFE-MWNT电极产过氧化氢
  • 5.1 电极表观面积
  • 5.2 反应持续时间
  • 5.3 阴极电位
  • 5.3.1 过氧化氢产率
  • 5.3.2 电流
  • 5.3.3 电流效率
  • 5.4 电解质
  • 5.4.1 浓度
  • 5.4.2 种类
  • 5.5 pH值
  • 5.6 曝气
  • 5.6.1 氧气流量
  • 5.6.2 氧气纯度
  • 5.7 温度
  • 5.8 反应过程的机理分析
  • 5.9 本章小结
  • 第6章 ELECTRO-FENTON过程研究
  • 2+催化过氧化氢'>6.1 Electro-Fenton体系中,Fe2+催化过氧化氢
  • 2+催化过氧化氢'>6.2 Fenton体系中,Fe2+催化过氧化氢
  • 6.3 Electro-Fenton体系与Fenton体系催化过氧化氢的比较
  • 6.3.1 催化能力的定义
  • 2+的催化能力'>6.3.2 Electro-Fenton体系中Fe2+的催化能力
  • 2+的催化能力'>6.3.3 Fenton体系中Fe2+的催化能力
  • 6.3.4 两个体系比较
  • 6.4 Electro-Fenton体系的中不同形态的Fe离子投加对催化能力的影响
  • 2+的行为'>6.5 不同阴极电位下Fe2+的行为
  • 6.5.1 过氧化氢
  • 6.5.2 催化能力
  • 6.6 Electro-Fenton体系降解甲基橙
  • 2+离子投加量'>6.6.1 Fe2+离子投加量
  • 2+和Fe3+的比较'>6.6.2 Fe2+和Fe3+的比较
  • 6.6.3 阴极电位
  • 6.7 本章小结
  • 第7章 结论与展望
  • 7.1 结论
  • 7.2 今后工作展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间发表的论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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