聚吡咯修饰CdSe/Ni薄膜电极的制备及其性能研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alex709
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由于CdSe具有良好的光电性质,在理论上可以吸收717nm(1.73eV)以下波长的光,相对于传统的TiO2材料,在降解有机废水方面具有更好的可见光能利用率。本文以CdSe为研究对象,在Ni片表面制备CdSe薄膜电极,用于光电催化降解有机废水。实验发现该电极在使用过程中,基体材料Ni会部分溶出,影响电极的使用寿命,为了改善Ni的溶出问题,同时进一步拓宽该电极对可见光的吸收范围,尝试选用了导电聚合物聚吡咯对该电极进行修饰,并研究了修饰后电极的光电催化性能。本论文主要研究内容如下:  1.CdSe/Ni薄膜电极的制备  采用循环伏安法,在水溶液中制备CdSe/Ni薄膜电极,考察了电镀液初始浓度、pH值、扫描周期、扫描速率以及热处理温度这5个因素对膜电极性能的影响,以开路电压和短路电流为指标,通过正交试验设计及试验结果的分析,确立了最佳条件:电镀液组成为pH1.50的0.1mol/LCd(NO3)2、0.02mol/LH2SeO3和0.01mol/LEDTA混合溶液,热处理温度180℃,循环伏安法扫描范围:-0.9V~-0.2V(vs.SCE),扫描速率0.07V/s,扫描周期20。  2.聚吡咯修饰CdSe/Ni薄膜电极的制备  用电化学聚合法在CdSe/Ni薄膜电极表面制备聚吡咯进行修饰得到PPy-CdSe/Ni薄膜电极。降解对硝基苯酚实验表明,PPy-CdSe/Ni薄膜电极相对于修饰前虽然可以提高对可见光的吸收,但光电催化性能却有所降低。为了解决这一问题,初步尝试了PPy修饰薄膜电极的一种新方式:首先制备PPy/Ni薄膜电极,然后以此电极为基体制备CdSe-PPy/Ni薄膜电极,最后用CdSe-PPy/Ni薄膜电极为基体,在其表面恒电位聚合吡咯。最终得到PPy-CdSe-PPy/Ni薄膜电极。降解对硝基苯酚实验表明该PPy-CdSe-PPy/Ni薄膜电极光电催化性能较PPy-CdSe/Ni薄膜电极明显提高,降解率由60%提高至80%。  3.光电催化性能研究  以对硝基苯酚为降解对象,分别使用CdSe/Ni、PPy-CdSe/Ni、PPy-CdSe-PPy/Ni三种薄膜电极进行光电催化降解实验,以评价各电极的光电催化性能。在相同的降解条件:支持电解质Na2SO4(0.1 mol/L),施加阳极偏压0.05V(vs.SCE),150W卤钨灯为光源,降解对硝基苯酚2h(初始浓度为20mg/L),三种电极的降解率分别为80.5%、60.0%和80.2%。通过交流阻抗分析,初步对三种薄膜电极的光电催化过程的进行了动力学分析。
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