Sb-SnO 2 /炭膜對水中四環(huán)素電催化降解性能研究
發(fā)布時間：2022-04-27 23:06
以炭膜為基膜,通過溶膠凝膠法制備了載有納米Sb摻雜SnO2的Sb-SnO2/炭膜電催化膜,通過SEM、TEM和XRD對基膜和Sb-SnO2/炭膜進行了結(jié)構(gòu)表征及降解水中四環(huán)素實驗。結(jié)果表明,基膜和Sb-SnO2/炭膜都具有多微孔的表面結(jié)構(gòu),粒徑約為10 nm的Sb-SnO2均勻涂覆在炭膜表面且Sb-SnO2為四方形金紅石結(jié)構(gòu),與基膜相比,Sb-SnO2/炭膜提高了對水中四環(huán)素的吸附性能;在電壓為2.5 V直流電場作用下,Sb-SnO2/炭膜對水中四環(huán)素的去除率顯著提高,連續(xù)運行12 h,Sb-SnO2/炭膜對四環(huán)素質(zhì)量濃度為50 mg/L的水溶液中的四環(huán)素的去除率可達92.3%,預示著電催化膜在抗生素廢水處理中將有很好的應用前景。
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
表面SEM照片
度。2結(jié)果與討論2.1SEM表征炭膜表面結(jié)構(gòu)對電催化膜降解有機物的性能有重要影響�；づcSb-SnO2/炭膜表面的SEM照片如圖2所示。從圖2（a）可以看出，基膜表面非常粗糙，由大量炭顆粒緊密堆疊而成，并且分布著大量不規(guī)則的微孔孔洞；從圖2（b）可以看出，Sb-SnO2/炭膜表面結(jié)構(gòu)與基膜一致，說明Sb-SnO2不會破壞炭膜原有的結(jié)構(gòu)，保持了炭膜微孔、表面粗糙的結(jié)構(gòu)特征，這有利于有機物的吸附和降解，同時也能獲得較大的催化面積，增加電催化膜對有機物的催化降解效率。2.2TEM表征膜的透射電鏡結(jié)果如圖3所示。從圖3（a）可以看出，基膜表面形態(tài)及結(jié)構(gòu)均一，有類似石墨化結(jié)構(gòu)的微晶存在，而Sb-SnO2/炭膜（圖3（b））也同樣具有類似的石墨化結(jié)構(gòu)形貌，且可清晰地看到SnO2納米晶體分布于炭膜表面，晶粒尺寸約10nm，晶格條紋的間距為0.327nm，晶面距離對應于SnO2的（101）晶面。因此，TEM分析表明成功地制備出了以炭膜為基體、以Sb-SnO2為涂層的電催化膜，且涂覆在炭膜上的Sb-SnO2具有納米結(jié)構(gòu)，這將有利于發(fā)揮其電催化氧化性能。2.3XRD表征通過XRD表征分析了基膜和Sb-SnO2負載的炭膜的晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖4所示。從圖4（a）可以看出，基膜表面存在（002）和（100）晶面，且（002）晶面特征峰較寬，這是由于炭膜在高溫炭化過程中形成了石墨化的結(jié)構(gòu)。Sb-SnO2負載的炭膜（圖4b）主要由（002）和（100）晶面構(gòu)成，且在26.8°、33.8°和52.6°分別出現(xiàn)了相應的衍射峰，對應于四方金紅石晶型SnO2的（110）、（101）和（211）晶面（JCPDScardNo.41-1445）。通過謝樂公式D=0.9λ/βcosθ（其中λ為入射X射線波長，0.15406nm，β為XRD衍射峰的半高峰寬?
制得負載納米Sb摻雜的SnO2炭基電催化膜。1.3電催化膜的結(jié)構(gòu)表征SEM分析膜表面形貌結(jié)構(gòu)，TEM對膜的微觀形貌與結(jié)構(gòu)進行表征，XRD分析膜及膜上催化劑的晶型結(jié)構(gòu)（衍射波長λ=1.5406魡，衍射角2θ為20°～80°）。1.4電催化膜對四環(huán)素降解性能分別配制質(zhì)量濃度為5、10、20、50、100mg/L的四環(huán)素水溶液，用DR-5000型紫外可見分光光度計于波長358nm處測定四環(huán)素溶液的吸光度，繪制四環(huán)素溶液濃度與吸光度標準曲線（見圖1）。用自制的電催化膜裝置對水中四環(huán)素進行降解實驗。以基膜和Sb-SnO2/炭膜密封于自制的膜組件中并作為陽極，不銹鋼網(wǎng)為陰極，無水硫酸鈉（10g/L）為電解質(zhì)。膜有效面積為4cm2。采用死端過濾方式，操作壓力為20kPa，水溫為25℃，電壓分別為0V和2.5V，四環(huán)素水溶液濃度為50mg/L。用紫外可見分光光度計分別測定不同條件下四環(huán)素原液和濾液的吸光度，根據(jù)標準曲線計算四環(huán)素降解前后的濃度，并由公式（1）計算去除率RTC。RTC=（1-ρpρf）×100%。（1）式中，RTC為四環(huán)素去除率；ρf和ρp分別為原液和濾液四環(huán)素質(zhì)量濃度。2結(jié)果與討論2.1SEM表征炭膜表面結(jié)構(gòu)對電催化膜降解有機物的性能有重要影響�；づcSb-SnO2/炭膜表面的SEM照片如圖2所示。從圖2（a）可以看出，基膜表面非常粗糙，由大量炭顆粒緊密堆疊而成，并且分布著大量不規(guī)則的微孔孔洞；從圖2（b）可以看出，Sb-SnO2/炭膜表面結(jié)構(gòu)與基膜一致，說明Sb-SnO2不會破壞炭膜原有的結(jié)構(gòu)，保持了炭膜微孔、表面粗糙的結(jié)構(gòu)特征，這有利于有機物的吸附和降解，同時也能獲得較大的催化面積，增加電催化膜對有機物的催化降解效率。2.2TEM表征膜的透射電鏡結(jié)果
【參考文獻】：
期刊論文
[1]中國主要水域抗生素污染現(xiàn)狀及其生態(tài)環(huán)境效應研究進展[J]. 章強,辛琦,朱靜敏,程金平. 環(huán)境化學. 2014(07)
[2]抗生素環(huán)境行為及其環(huán)境效應研究進展[J]. 高立紅,史亞利,厲文輝,劉杰民,蔡亞岐. 環(huán)境化學. 2013(09)
本文編號：3649321
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【部分圖文】：
表面SEM照片
度。2結(jié)果與討論2.1SEM表征炭膜表面結(jié)構(gòu)對電催化膜降解有機物的性能有重要影響�；づcSb-SnO2/炭膜表面的SEM照片如圖2所示。從圖2（a）可以看出，基膜表面非常粗糙，由大量炭顆粒緊密堆疊而成，并且分布著大量不規(guī)則的微孔孔洞；從圖2（b）可以看出，Sb-SnO2/炭膜表面結(jié)構(gòu)與基膜一致，說明Sb-SnO2不會破壞炭膜原有的結(jié)構(gòu)，保持了炭膜微孔、表面粗糙的結(jié)構(gòu)特征，這有利于有機物的吸附和降解，同時也能獲得較大的催化面積，增加電催化膜對有機物的催化降解效率。2.2TEM表征膜的透射電鏡結(jié)果如圖3所示。從圖3（a）可以看出，基膜表面形態(tài)及結(jié)構(gòu)均一，有類似石墨化結(jié)構(gòu)的微晶存在，而Sb-SnO2/炭膜（圖3（b））也同樣具有類似的石墨化結(jié)構(gòu)形貌，且可清晰地看到SnO2納米晶體分布于炭膜表面，晶粒尺寸約10nm，晶格條紋的間距為0.327nm，晶面距離對應于SnO2的（101）晶面。因此，TEM分析表明成功地制備出了以炭膜為基體、以Sb-SnO2為涂層的電催化膜，且涂覆在炭膜上的Sb-SnO2具有納米結(jié)構(gòu)，這將有利于發(fā)揮其電催化氧化性能。2.3XRD表征通過XRD表征分析了基膜和Sb-SnO2負載的炭膜的晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖4所示。從圖4（a）可以看出，基膜表面存在（002）和（100）晶面，且（002）晶面特征峰較寬，這是由于炭膜在高溫炭化過程中形成了石墨化的結(jié)構(gòu)。Sb-SnO2負載的炭膜（圖4b）主要由（002）和（100）晶面構(gòu)成，且在26.8°、33.8°和52.6°分別出現(xiàn)了相應的衍射峰，對應于四方金紅石晶型SnO2的（110）、（101）和（211）晶面（JCPDScardNo.41-1445）。通過謝樂公式D=0.9λ/βcosθ（其中λ為入射X射線波長，0.15406nm，β為XRD衍射峰的半高峰寬?
制得負載納米Sb摻雜的SnO2炭基電催化膜。1.3電催化膜的結(jié)構(gòu)表征SEM分析膜表面形貌結(jié)構(gòu)，TEM對膜的微觀形貌與結(jié)構(gòu)進行表征，XRD分析膜及膜上催化劑的晶型結(jié)構(gòu)（衍射波長λ=1.5406魡，衍射角2θ為20°～80°）。1.4電催化膜對四環(huán)素降解性能分別配制質(zhì)量濃度為5、10、20、50、100mg/L的四環(huán)素水溶液，用DR-5000型紫外可見分光光度計于波長358nm處測定四環(huán)素溶液的吸光度，繪制四環(huán)素溶液濃度與吸光度標準曲線（見圖1）。用自制的電催化膜裝置對水中四環(huán)素進行降解實驗。以基膜和Sb-SnO2/炭膜密封于自制的膜組件中并作為陽極，不銹鋼網(wǎng)為陰極，無水硫酸鈉（10g/L）為電解質(zhì)。膜有效面積為4cm2。采用死端過濾方式，操作壓力為20kPa，水溫為25℃，電壓分別為0V和2.5V，四環(huán)素水溶液濃度為50mg/L。用紫外可見分光光度計分別測定不同條件下四環(huán)素原液和濾液的吸光度，根據(jù)標準曲線計算四環(huán)素降解前后的濃度，并由公式（1）計算去除率RTC。RTC=（1-ρpρf）×100%。（1）式中，RTC為四環(huán)素去除率；ρf和ρp分別為原液和濾液四環(huán)素質(zhì)量濃度。2結(jié)果與討論2.1SEM表征炭膜表面結(jié)構(gòu)對電催化膜降解有機物的性能有重要影響�；づcSb-SnO2/炭膜表面的SEM照片如圖2所示。從圖2（a）可以看出，基膜表面非常粗糙，由大量炭顆粒緊密堆疊而成，并且分布著大量不規(guī)則的微孔孔洞；從圖2（b）可以看出，Sb-SnO2/炭膜表面結(jié)構(gòu)與基膜一致，說明Sb-SnO2不會破壞炭膜原有的結(jié)構(gòu)，保持了炭膜微孔、表面粗糙的結(jié)構(gòu)特征，這有利于有機物的吸附和降解，同時也能獲得較大的催化面積，增加電催化膜對有機物的催化降解效率。2.2TEM表征膜的透射電鏡結(jié)果
【參考文獻】：
期刊論文
[1]中國主要水域抗生素污染現(xiàn)狀及其生態(tài)環(huán)境效應研究進展[J]. 章強,辛琦,朱靜敏,程金平. 環(huán)境化學. 2014(07)
[2]抗生素環(huán)境行為及其環(huán)境效應研究進展[J]. 高立紅,史亞利,厲文輝,劉杰民,蔡亞岐. 環(huán)境化學. 2013(09)
本文編號：3649321
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