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双酚S对环境和生物体具有一定程度的危害,去除环境中的双酚S具有较大的研究意义。电催化氧化技术由于其高效且清洁等优点,在有毒物质以及难生物降解有机物的去除方面得到了广泛关注。本文通过脉冲电沉积法合成了 一系列稀土元素钕掺杂PbO2电极(Ti/PbO2-Nd),并开展了其去除双酚S的试验研究。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱分析(EDS)等物理化学方法以及循环伏安法(CV)、线性扫描(LSV)等电化学手段对电极表面的微观形态和结构以及电化学性能表征基础上,讨论了 Ti/PbO2-Nd电极对双酚S电催化氧化的性能,能耗和机理。研究结果表明,与传统的Ti/PbO2电极相比,Ti/PbO2-Nd电极在双酚S的阳极氧化过程中表现出较高的活性,并且双酚S的去除效率随着Nd元素含量的增加而增加。当Pb:Nd为10:1时,可在15mA/cm2的电流密度条件下,60min内对初始浓度为5mg/L的双酚S去除率高达95%以上。Nd元素的掺杂促进了电极的析氧电位(OEP)从1.41V增加至1.55V,有效增加了电极的比表面积,并且显著地促进了活性氧的产生。另外,SEM表征显示,Ti/PbO2-Nd电极表面可以形成更细的晶体颗粒,且在电极制备期间较低的脉冲电流占空比也有助于晶体的细化,当脉冲占空比为50%时效果最佳。XRD分析显示Nd元素主要以Nd2O3形式存在,且影响电极表面PbO2的最强特征峰从β(301)变成了 β(110)。此外,Ti/PbO2-Nd电极稳定性较高,并且以Ti/PbO2-Nd为电极时电解催化氧化双酚S的能耗为60.26 kWh/m3,远低于以Ti/PbO2为电极时的95.45 kWh/m3。以Ti/PbO2-Nd电极为阳极考察不同工艺参数对双酚S的降解效果的影响,结果显示:以Na2SO4为电解质溶液时,双酚S的去除效果优于以Na2CO3或NaNO3溶液为电解质时的去除效果,且在0.1mol/LNa2SO4浓度下降解效率最高;将电流密度从5mA/cm2增加至25 mA/cm2后,双酚S的去除效率从35.76%大幅提高至98.47%;且Ti/PbO2-Nd电极可在较宽的pH范围内保持良好的双酚S去除效果;但随着双酚S初始浓度的增加,双酚S的去除效果下降。电解产物推导以及机理分析显示,电催化降解双酚S过程中是通过·OH与·SO4-的氧化来实现的,且Nd元素的掺杂提升了电极的析氧电位同时促进了活性氧自由基的增加,阻止了析氧副反应的发生。Ti/PbO2-Nd电极电催化氧化双酚S的过程中,双酚S首先在电极表面经历了两轮羟基化氧化,后续又经历了开环氧化反应。同时,双酚S在电极表面的反应遵循拟一级反应动力学规律。以上结果显示Ti/PbO2-Nd电极具有稳定、高效、低耗等优势。