纳米石墨的制备及电化学降解有机污染物的研究

来源 :黑龙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hello199228
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纳米石墨制备工艺简单,可大批量生产,利用其良好的导电性可以获得纳米石墨作为导电添加剂的聚合物复合导电材料。本论文在优选纳米石墨制备工艺参数的基础上,制备了纳米石墨复合物电极,研究了纳米复合物电极电合成过氧化氢和氧化降解苯酚的效果,为纳米石墨在环境污染物净化领域的应用提供重要理论依据。以不同粒径天然鳞片石墨(NG)作为原料,采用化学氧化插层技术组合微波膨化法制备无硫膨胀石墨(EG),采用超声分散处理与离心分离制备得到纳米石墨薄片(Nano-G)。通过SEM、XRD、Raman表征分析鳞片石墨粒径、膨化时间、超声分散时间与EG分散体积浓度对纳米石墨结构及形貌的影响。结果表明,膨化时间为20s得到的膨胀石墨保持了良好的石墨片层结构;以200目鳞片石墨为原料,膨胀石墨与乙醇比例为1:1000,持续超声12h小时制备得到的纳米石墨晶粒尺寸最小,石墨薄片厚度为10~40nm。将纳米石墨与石蜡制备成纳米石墨/石蜡工作电极,研究了纳米石墨的导电性。循环伏安曲线与塔菲尔曲线测定结果显示,纳米石墨具有良好的导电性能,且Nano-G200的导电性最优,在该电极上可以发生氧的两电子还原反应。制备纳米石墨/PTFE电极,研究了该电极氧还原电合成H2O2的可行性。研究结果表明,溶液氧含量、初始H+浓度、电解质浓度和温度等对电合成H2O2的积累及电流效率有影响。提高溶液中含氧量利于过氧化氢的生成和累积,且过氧化氢累积量与电流效率最大值均出现在恒电流电解20min时。研究了纳米石墨/PTFE阴极与Ti/RuO2阳极构成的电解反应系统,研究了阴极室苯酚的降解效果。研究结果表明,曝气条件、电流密度、初始pH值和电解质浓度等因素对苯酚的降解有影响。隔膜电解体系中,持续通入空气,当电流密度为39mA/cm2、初始pH值为7.0、电解质浓度为0.1mol/L、苯酚初始浓度为100mg/L,反应120min时阴极室内苯酚的去除率可达到89.5%,COD去除率达到81.3%。
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