改性石墨毡多孔自支撑碳材料的构建及其电芬顿性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nogoodvip
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电芬顿技术作为具有良好的可控性、高效且清洁的高级氧化技术,在水处理领域越来越受到关注与研究。由于原始石墨毡(RGF)作为芬顿阴极的催化活性很低、亲水性不佳且比表面积较小,实际应用于电芬顿过程性能不佳,污染物降解缓慢。尤其石墨毡纤维很小的比表面积,不利于氧还原活性位点的暴露与三相反应的快速传质,限制了石墨毡类廉价自支撑碳材料直接充当电芬顿阴极。因此设计制备具有丰富孔结构与良好亲水性的高活性石墨毡阴极,来获得更高性能与效率的电芬顿水处理工艺十分必要。本论文设计使用两种不同的刻蚀剂在石墨毡纤维表面构建丰富的孔结构及改善亲水性的方法,获得具有大比表面积、高芬顿活性和良好耐久性的石墨毡电芬顿阴极材料。采用一种将金属有机框架(MOFs)静置生长和热还原相结合的方法制备具有丰富多孔结构的石墨毡电极(HGF),MOFs衍生方法温和且高效,纳米级孔道均匀分布在石墨毡纤维表面。HGF丰富的三维结构和优异的亲水性,使其在电芬顿降解罗丹明B(RhB)染料中具有十分突出的降解动力学,3分钟即实现50 ppm染料的完全脱色。对环丙沙星以及对硝基苯酚也具有良好的脱除效率,降解2小时较RGF降解率分别提升约80.6%与20%,总有机碳去除分别提升45.6%与20.7%。HGF良好的亲水性,有利于电解液中反应物质的传递以及与电极表面的相互作用,加速反应物质的快速转化。使用更为低毒与廉价的FeOOH作为刻蚀剂,通过简单的水热方法将FeOOH纳米棒均匀生长到石墨毡纤维表面,经过热处理后得到Fe3O4修饰的石墨毡电极(Fe3O4@GF)。Fe3O4可以直接充当初次电芬顿反应中的催化剂进一步简化实验工艺降低实验成本。将Fe3O4@GF电极用于RhB染料的降解,得到十分优异的降解活性,5分钟即可实现RhB的完全脱色,降解动力学较原始石墨毡加快400%,总有机碳去除提升37.8%。随着Fe3O4纳米颗粒参与到芬顿反应当中,得到具有丰富孔结构的多孔石墨毡(PGF)。PGF表现出良好的产H2O2性能,对PGF进一步进行电芬顿强化和产双氧水性能机理的研究,推断电极增大的比表面积,丰富的缺陷和sp3-C可以充当氧气还原的活性位点,有利于双氧水的产生。将PGF重复使用20次降解能力未有明显衰减,表明PGF具有良好的结构稳定性和使用耐久性。由Fe基氧化物刻蚀的多孔碳材料的构建策略为实现快速水净化提供了可能,并为开发高效碳基电极材料提供借鉴。
其他文献
高温合金在精密以及超精密磨削时,需使用磨削液来散热和润滑,由此提高磨削效率和质量。但由于传统磨削液中含有有毒的添加剂,导致在使用过程中会对人体以及环境带来危害。纳
随着城市化进程的加速,越来越多的污染物进入到城市地表水中,导致生态环境日益恶化。对羟基苯甲酸酯作为防腐剂被广泛的用到食品、化妆品、药品和工业产品的生产和使用中。然
电去离子(Electrodeionization简称EDI)是一种将离子交换和电渗析相结合以实现连续去离子的复合脱盐工艺。目前该技术在电子、电力、医药、脱盐、化工等领域应用广泛。然而现有
随着我国经济的战略转型,文化传播企业为了抢占新兴市场,并购进行的如火如荼,但是市场信息不对称会导致企业并购存在逆向选择和道德风险。并购方无法仅通过自身掌握目标企业
[目的]尽管手术难度是一种具有高度主观性的评价,但从既往研究来看腹腔镜肝切除术是存在客观的难度分级的。目前多数专家认为涉及肝脏Ⅰ、Ⅳa、Ⅶ、Ⅷ段的腹腔镜肝大部切除术
挥发性有机化合物(VOCs)不仅对我们赖以生存的环境带来危害,同时对人体有严重危害,是城市空气污染的重要贡献者之一,筛选出能低温度高效率催化挥发性有机物的催化剂是当下的
改革开放四十年余年的发展使中国成为一个名副其实的制造大国,但我国却并不是一个制造强国,制造业企业缺乏创新是重要原因。制造业企业作为推动经济发展的重要主体,增强自身
食品在储存、运输、销售过程中应尽可能降低微生物、氧气等因素带来的负面影响,因此,食品包装膜对保证食品质量起到了重要作用。传统食品包装膜材料取材于化石能源造成环境污
社交网络是由该网络的用户与用户通过一定的交流和互动而形成的一种复杂的大型关系网络。随着移动互联技术和社交媒体软件技术的快速发展,对社交网络中信息传播产生影响的因
螺纹作为常见的机械联接方式,因结构简单、性能可靠、拆卸方便,而成为当今机械装备中不可或缺的结构要素。其传统的加工方法有车削、攻丝、磨削等。随着多轴数控加工技术在国