论文部分内容阅读
钛基铱钽氧化物阳极以其优异的电化学活性和稳定性在废水处理、土壤修复等领域引起了广泛的关注。该类阳极的研究方向之一是制备电化学活性更高、使用寿命更长的阳极催化材料,以进一步提高其性价比。等离子体处理技术作为一种新的表面修饰手段,在纳米催化剂材料的非常规制备、改性、空位和缺陷制造中展现了突出的优势,因此可以应用于催化剂的制备中。本研究工作的目的是利用等离子体技术制备IrOx-Ta2O5/Ti 阳极材料,以增大阳极的电化学活性表面积,改善阳极的性能。主要内容为:(1)通过将2.0MHz驱动的射频等离子体射流应用于IrOx-Ta2O5/Ti阳极涂层的制备,同时与传统热分解法制备的常规IrOx-Ta2O5/Ti 阳极进行对比。经过表征和测试发现,等离子体制备技术使得涂层表面形貌和性质发生不同的变化,轰新型阳极涂层表面的海绵状微观结构使得阳极的电化学活性面积高于传统阳极,新型阳极极化曲线在电流密度为10 mA/cm2时表现出较低的过电位233 mV,同时具有更高的循环伏安电荷量741.36 mC/cm2,但其强化寿命一般,稳定性尚不突出。尽管如此,等离子体辅助工艺仍不失为金属氧化物阳极的制备一种新方法。(2)鉴于等离子体工艺制备的金属氧化物阳极存在一定的不稳定性,为此对其进行热处理,采用等离子体处理+热退火的方式制备IrOx-Ta2O5/Ti 阳极,用此方法制备的阳极活性组分分散性和析氧电催化活性降低,但其稳定性得到显著改善。值得注意的是,在相同的退火温度下,等离子体处理+热退火方式制备的IrOx-Ta2O5/Ti阳极与常规阳极相比,不仅拥有较好的电催化性能,而且保持了相当的稳定性。该研究为制备高电催化活性和高稳定性的金属氧化物电极提供一个新的思路。(3)将上述各阳极用于对染料废水(刚果红)进行电催化氧化处理,利用紫外-可见光光谱仪检测废水前后浓度变化情况,并分析了刚果红溶液降解动力学参数。结果表明,等离子体工艺处理的阳极表面有较高的电化学活性数目,增强了阳极对染料废水中有机污染物的降解能力。当电解时间为120min时,等离子体工艺制备的IrOx-Ta2O5/Ti阳极对刚果红染料废水的降解效果最好,去除率可达91.25%,降解动力学速率可达 0.01946 min-1。