废弃茶叶制备多孔碳复合TiO2阴极电催化降解苯酚的研究

来源 :黑龙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:CANDICE301
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作为酚类物质的代表,苯酚对人类的生活和健康均产生了严重的影响。电化学高级氧化技术(EAOP)由于其处理过程节能环保且易于操作等特点,在苯酚的降解领域得到了广泛的利用。衍生自生物质的多孔碳材料由于其来源广泛,价格低廉且本身具有独特的结构等特点被认为是一种有前途的电催化降解苯酚的阴极材料。本文以废弃茶叶作为生物质碳源,采用活化,固相液相分离和碳化的方法成功制备了茶叶基多孔碳(TPC),制备过程简单且无模板。制备的TPC表现出良好的物理和结构特性,其中包括较大的比表面积(1620.05 m2g-1)、三维分级孔结构、均匀的孔径和丰富的氧含量。在此基础上将通过溶胶凝胶法制备的二氧化钛(TiO2)以水热的方式使其与TPC相结合,成功制备出TiO2/TPC复合材料。在合适的TiO2溶胶添加量下使TiO2均匀涂覆在TPC上,并且在不破坏材料本身结构的基础上由于TiO2的存在提供了大量的催化活性位点和丰富的含氧基团。这些优点均可以有效保障含氧自由基等活性物质的产生从而进一步对有机污染物进行分解。选择制备的TPC和TiO2/TPC复合材料作为阴极材料,Ti/Tr O2/RuO2网作为阳极材料,Na2SO4为电解质溶液来构建电催化降解体系,对苯酚模拟废水进行电催化降解实验,对影响降解效果的因素进行分析并在此基础上讨论电催化降解机理。实验结果表明,对于以上实验体系,最合适的降解条件为:电流密度30 m A cm-2,pH=3,苯酚初始浓度100 mg L-1和电解质浓度0.10 mol L-1。在以上条件下,经过120 min的反应,TPC的降解效果达到了95.41%,TiO2/TPC复合材料达到了97.54%,此外,在180 min内COD去除率分别达到了90.00%和90.21%。在此基础上,TPC和TiO2/TPC复合材料均表现出了良好的稳定性,在重复使用了20次后,降解效果仍然可以分别达到91.39%和90.88%。
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