近年來,針對水中難降解有機污染物的處理,基于^·OH無選擇性氧化原理的電化學高級氧化技術(EAOPs)引起了極大的關注。其中陰極催化氧化技術主要以電芬頓技術為主,該技術仍存在pH適用范圍窄、不能循環(huán)使用等局限。目前,雜原子摻雜碳材料在2e^-過程的陰極產(chǎn)H₂O₂中的研究仍很有限,僅有較少的報道證明N元素的引入可以促進H₂O₂原位轉化為^·OH。因此,在原有陰極催化氧化技術的基礎上,制備一種新的陰極材料及催化劑,發(fā)展新型非金屬原位催化的EAOPs有利于進一步提升污染物的去除。目前對這種電催化劑的活性位點的機理仍不清楚,因此需要確定其在陰極催化氧化中的作用機理及調(diào)控催化劑制備方法,從而調(diào)控其對污染物的高效去除。本文以低成本的三聚氰胺為氮源、通過簡單的高溫熱解方法對石墨烯進行N元素的摻雜改性,制備摻氮石墨烯。并且將摻氮石墨烯與炭黑混合涂覆石墨氈制備改性陰極,用于陰極產(chǎn)H₂O₂和污染物去除的研究。發(fā)現(xiàn)三聚...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    第一節(jié) 引言
    第二節(jié) 電化學高級氧化技術
        1.2.1 電化學陽極催化氧化
        1.2.2 電化學陰極催化氧化
    第三節(jié) 陰極材料研究
        1.3.1 陰極材料的研究進展
        1.3.2 過渡金屬改性碳材料
        1.3.3 非金屬改性碳材料
    第四節(jié) 研究內(nèi)容及意義
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 研究意義
        1.4.3 技術路線
第二章 實驗材料與方法
    第一節(jié) 實驗試劑與儀器
        2.1.1 實驗試劑及材料
        2.1.2 實驗儀器
    第二節(jié) 催化劑及陰極電極的制備
        2.2.1 石墨烯的制備
        2.2.2 摻氮石墨烯的制備
        2.2.3 陰極電極的制備
    第三節(jié) 材料表征
        2.3.1 電子顯微鏡
        2.3.2 X射線光電子能譜
        2.3.3 N₂吸附脫附曲線
        2.3.4 傅里葉變換紅外光譜
        2.3.5 拉曼光譜
        2.3.6 X射線粉末衍射
    第四節(jié) 電化學測試
        2.4.1 催化劑的電化學測試
        2.4.2 陰極的電化學測試
    第五節(jié) 非金屬原位催化的新型EAOPs的構建與測試
        2.5.1 H₂O₂和·OH的測定方法
        2.5.2 污染物的分析測定
第三章 摻氮石墨烯高效產(chǎn)H₂O₂ 及有效去除污染物的研究
    第一節(jié) 引言
    第二節(jié) 石墨烯摻N量的優(yōu)化
        3.2.1 摻氮石墨烯的形貌結構
        3.2.2 摻氮量對石墨烯的活性N種類及含量的影響
        3.2.3 摻氮量對石墨烯的ORR活性影響及動力學研究
        3.2.4 摻氮量對陰極性能的影響
    第三節(jié) 摻氮石墨烯在非金屬原位催化EAOPs中的作用
        3.3.1 活性N含量及種類的影響
        3.3.2 活性N對 H₂O₂ 產(chǎn)生和污染物去除的機理
    第四節(jié) 摻氮石墨烯陰極的性能比較
        3.4.1 非金屬原位催化EAOPs中的條件優(yōu)化
        3.4.2 陰極性能研究
        3.4.3 非金屬原位催化EAOPs與 EF性能比較
    第五節(jié) 本章小結
第四章 溫度調(diào)控摻氮石墨烯高效去除污染物的研究
    第一節(jié) 引言
    第二節(jié) 石墨烯摻氮溫度的優(yōu)化
        4.2.1 熱解溫度對石墨烯形貌及結構的影響
        4.2.2 熱解溫度對N元素含量和種類的影響
        4.2.3 熱解溫度對摻氮石墨烯電化學性能的影響
        4.2.4 熱解溫度對陰極H₂O₂ 產(chǎn)生及污染物去除的影響
    第三節(jié) H₂O₂ 產(chǎn)生及被催化過程中N種類的轉化
    第四節(jié) 本章小結
第五章 結論與展望
    第一節(jié) 主要結論
    第二節(jié) 展望
參考文獻
致謝
個人簡介
在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3875544