CuO-MnO2/Al2O3膜层的制备技术及其催化性能研究

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工业废水处理是现阶段国内外环保领域急需解决的重大问题。目前工业有机废水的处理主要采用催化湿式氧化技术,其核心在于催化剂的制备。论文采用工艺简单环保的微弧氧化技术在纯铝表面制备多孔陶瓷层,系统研究了不同成分电解液所制备陶瓷层的催化效果,并且分析了微弧氧化电压、频率和占空比等电参数对陶瓷层孔径大小和元素结合状态的影响,获得了具有显著催化特性的微弧氧化涂层。借助X射线光电子能谱(XPS)、能谱仪(EDS)分析了涂层的表面元素结合状态以及活性成分的含量;利用扫描电镜(SEM)、Image-PRO对微弧氧化膜层的孔隙率和表面孔径进行分析;以甲基橙溶液的去除率来表征催化剂的催化性能。  研究表明,经过PBWCuMn电解液制备的纯铝表面微弧氧化涂层的主要组成相是Al2O3,除此之外也包含部分铜、锰活性组分;随着微弧氧化电压增大,溶液中浓度的转化率增大,但电压过高,造成膜层的烧蚀;随占空比的增大,浓度转化率先增大后减小,占空比为10%时,浓度转化率最大,约为60%;随着频率的增大,浓度转化率率先增大后减小,频率为400Hz时,其催化效果最好,10h后其催化效果达到73%左右;脉宽为250μs时,催化效果最好,当脉宽大于250μs,随着脉宽的增大,催化效果逐渐减弱;PBWCuMn溶液中制备的膜层催化效果优于PBWCu溶液所制备的膜层。对微弧氧化技术在纯铝表面一步合成含铜、锰活性涂层的机理进行初步探讨,得出以下结论:a.电解液中存在的电泳、扩散和电迁移现象导致铜、锰离子向阳极运动;b.由于电弧的局部高温造成的温度梯度进而引起对流,因此溶液中的Cu、Mn离子被卷入放电通道,并被吸附到反应层形成富含铜、锰元素的微弧氧化涂层。
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