【摘 要】
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过氧化氢作为一种常用的化学药剂,是公认的高效、绿色、环保的,广泛应用于绿色合成、废水处理和卫生消毒方面等领域。因H202具有高效、绿色、环保的特点,其市场需求量迅速增
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过氧化氢作为一种常用的化学药剂,是公认的高效、绿色、环保的,广泛应用于绿色合成、废水处理和卫生消毒方面等领域。因H202具有高效、绿色、环保的特点,其市场需求量迅速增加且其规模化生产工艺倍受人们的关注。本实验以乙炔黑为主要材料,主要研究硝酸液相氧化的碳材料作为还原O2的催化剂,分别制备了未处理的乙炔黑的气体扩散电极和处理过的乙炔黑气体扩散电极,同时开展了电化学合成H202的性能及其测试方法研究。采用Raman、FT-IR、XRD、XPS、TG以及SEM对自制乙炔黑的气体扩散电极性能进表征。通过RRDE和LSV电化学系统测试开展了阴极氧还原机理研究;还分析了不同电流密度、不同温度、阴极电解质浓度、不同阴极电解质溶液以及阴、阳极间是否添置隔膜、试验平行性以及不同电极稳定性等对H2O2产量的比较。对自制乙炔黑的GDE进行表征实验,SEM结果表明,电极的扩散层和催化层具有良好的微孔网络结构,有利于气体的吸附与扩散,并增大H2O2产量。通过拉曼、XPS和红外光谱的分析得出硝酸热处理过乙炔黑碳粉其表面的含氧官能团含量增加。通过TG得到电极扩散层和催化层煅烧温度分别选定为250℃和150℃,在该温度下电极具有良好的热稳定性。RRDE和LSV测试表明,O2在碱性溶液中还原生成过氧化氢的反应遵循2电子还原机理。通过研究研究得到处理的乙炔黑气体扩散电极的电解实验,其实验结果表明:在最优化的条件下电解150 mm.后可获得最大零级动力学常数Kapp=312.69 mg·L-1.mm-1以及最大H2O2产量为39344.55 mg·L-1,电解300mm H2O2浓度增加到了59101.05 mg·L-1左右。在第五次使用时其浓度较高可到37267.15 mg·L-1。其后在前十次的使用过程中其一直保持着较高的过氧化氢的产量34330.67 mg·L-1,在15次后到20次的产量明显的降低29428.08到25043.43 mg·L-1基本降为初始的63%左右。如果有要想得到更高浓度的双氧水含量可以在第五次使用后进行更换,处理的乙炔黑气体扩散电极比未处理的乙炔黑气体扩散电极无论是在产量还是在产率等其他方面上都占有一定的优势。
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