【摘要】：電化學氧化技術作為一種有效的水處理手段,一直以來備受研究者們的關注。特別是在合成染料有機廢水處理領域,受其難以生化降解的結構特性所限,普通的生化處理手段無法達到有效降解的目的,而電化學氧化技術則體現(xiàn)出了優(yōu)良的催化降解能力,并具有條件溫和、設備簡單及環(huán)境友好等優(yōu)勢。陽極材料是電化學氧化技術的核心,國內(nèi)外研究者們針對陽極材料已經(jīng)展開了十分廣泛的理論研究與實驗探究。然而,其中大部分研究仍處在宏觀性能的層面,有關于材料的微觀結構與形貌對催化性能影響的探究較少,缺乏對相關微觀機理的研究。因此,從材料的微觀角度出發(fā),研究不同類型的微觀結構對陽極材料催化性能的影響具有較為深遠的研究意義。本文主要從制備方法、多元摻雜及晶面調(diào)控三個角度,通過對鈦基錫銻電極的催化層組成與結構的改性,得到不同的晶體結構與微觀形貌,由此分析它們對電極的電化學性能、催化降解性能及使用能耗的影響。本文中首次采用新型的沉淀印刷法制備了低維納米Ti/SnO_2-Sb-Fe電極材料,并與傳統(tǒng)的溶膠凝膠法及直流電沉積法制備的Ti/SnO_2-Sb-Fe電極進行對比,探討了制備方法對晶體的成核與生長的影響。利用沉淀印刷法可制備得到均勻的零維納米顆粒結構(10nm),且具有高電化學孔隙率(44.8%),高析氧電位(2.20V),及較好的降解性能和較低的能耗。在此基礎上,本文首次通過印刷法制備得到了Ti/ATONPs-MWCNTs電極,并成功保留了MWCNT的微觀結構及吸附性能。Ti/ATONPs-MWCNTs的電化學阻抗僅為0.24Ω,與Ti/ATONPs相比約降低了50%,相應的降解80%時的能耗約降低了19%。此外,本文首次引入表面活性劑分子CTAB對SnO_2-Sb(ATO)晶體進行了高活性晶面的調(diào)控,發(fā)現(xiàn)了CTAB會抑制低活性晶面{110}的生長,同時促進高活性晶面{211}的生長。與Ti/ATO電極比較證明了晶面的調(diào)控生長可以提高電極材料ATO的析氧電位約4%;以降解3h為例,可增加電極的降解能力約9%;降解率達80%時,電極的能耗降低約27%。這一創(chuàng)新性探究從晶體可控合成角度出發(fā),為提高陽極錫銻材料的電催化降解性能提出了新的研究思路。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O646.54

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本文編號：2738074