釕銥鉭氧化物電極的電催化性能及其在污水處理中的應(yīng)用研究.pdf

1、釕銥鉭氧化物電極的電催化性能及其在污水處理中的應(yīng)用研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位)學(xué)生姓名：李彩然指導(dǎo)教師：張勝濤教授劉峰高工專業(yè)：化學(xué)學(xué)科門類：理學(xué)重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院二O一三年十月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要釕銥鉭氧化物涂層電極以其優(yōu)良的電催化性能和較長的使用壽命在氯堿工業(yè)、污水處理、電解海水防污等領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用。本文主要研究了釕銥鉭氧化物涂層電極的電化學(xué)性能以及在污水處理中的應(yīng)用，并對(duì)其失效機(jī)制進(jìn)行了初步探討

2、。以熱分解法制備鈦基金屬氧化物涂層電極，并采用掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜儀（EDX）、X射線衍射儀（XRD）及電化學(xué)方法研究了電極的表面性能。通過SEM觀察電極表面發(fā)現(xiàn)，在電極制備的預(yù)處理過程中基體表面形成大小不一的蝕坑，導(dǎo)致金屬氧化物沒有均勻附著在基體上，在基體侵蝕形成的蝕坑處呈現(xiàn)干泥狀裂紋，在基體密實(shí)處即蝕坑的邊緣處有白色的金屬氧化物富集；通過XRD和EDX分析表明，氧化物涂層中二氧化釕與摻雜元素銥以金紅石型的固熔體形式存在，元

3、素鉭以非晶態(tài)存在；通過對(duì)電極進(jìn)行循環(huán)伏安（掃描速度為50mVs）測(cè)試表明，析氧反應(yīng)的峰電位在1.3V處（參比電極為甘汞電極），(RuIII)(RuIV)氧化還原轉(zhuǎn)變峰約在0.60.8V之間。探索了以釕銥鉭氧化物涂層電極為陽極時(shí)，電化學(xué)法在處理生活污水方面的應(yīng)用前景。首先以葡萄糖溶液模擬生活污水，通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定了電極工作時(shí)的工作條件：支持電解質(zhì)NaCl濃度2%、陰陽極間距2cm、電流密度20mAcm2；然后通過降解實(shí)際的生活污水，證明

4、試驗(yàn)電極不僅對(duì)實(shí)際生活污水中的糖類、脂肪酸、表面活性劑等都有很好的降解效果，同時(shí)對(duì)污水顏色也有很好的褪色效果。在2h之內(nèi)COD、BOD的去除率可達(dá)90%以上，殺菌消毒效果也很好，且不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生副作用。進(jìn)一步探索了釕銥鉭氧化物涂層電極對(duì)工業(yè)難降解污染物亞甲基藍(lán)、苯酚的降解特性，并以摻硼金剛石薄膜電極（BDD）為對(duì)比。結(jié)果表明釕銥鉭涂層陽極產(chǎn)生的氧化劑ClO對(duì)亞甲基藍(lán)的褪色效果很好，但其氧化能力不足以將亞甲基藍(lán)徹底降解為CO2和H2O。釕

5、銥鉭涂層陽極對(duì)苯酚的降解率僅為35.6%，而BDD電極可以將苯酚完全氧化為CO2和H2O。結(jié)果表明，釕銥鉭電極在降解芳香類有機(jī)污染物方面的性能還有待提高。通過電極的壽命加速試驗(yàn)，探索了釕銥鉭氧化物陽極的失效機(jī)理:在電解的初期，電極表面結(jié)合不牢固的氧化物涂層大量脫落，導(dǎo)致電極表面活性部分的快速減少。然后在很長一段時(shí)間氧化物涂層中活性組元RuO2通過電化學(xué)氧化產(chǎn)生選擇性溶解，導(dǎo)致氧化物涂層成份發(fā)生變化；隨著電解的繼續(xù)進(jìn)行，TiO2鈍化膜開始