聚苯胺/蒽醌修饰碳毡作为阴极在电芬顿中的应用

发布时间：2024-02-29 02:34

　　通过电化学的方法制备了经2-蒽醌磺酸钠(AQS)和聚苯胺(PANI)修饰的碳毡(CF)电极,探究其作为阴极应用于电芬顿系统中降解有机污染物的特征和影响因素及电化学稳定性.实验结果表明:经AQS/PANI修饰后碳毡阴极的电子转移内阻显著降低,仅为未修饰碳毡电极的0.21%,电化学活性显著提高.相同实验条件下修饰后的电极产过氧化氢的量约是未修饰电极的10倍.在阴极电位为-0.5 V,pH值为2以及Fe²⁺浓度为0.1 mmol·L^-1的条件下,60 min内罗丹明B的降解率可达96.46%.而在同样的实验条件下,CF、AQS/CF和PANI/CF分别作为阴极时,电芬顿体系对于罗丹明B的降解率分别为24.57%、64.29%和72.97%,均低于AQS/PANI/CF阴极.在此基础上,进一步开展自由基的淬灭实验和EPR实验,结果表明经AQS/PANI修饰后的碳毡阴极可有效催化还原分子氧产生超氧自由基,超氧自由基进一步转化为芬顿反应过程中所需的过氧化氢.

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【部分图文】：

图2不同电极的EIS阻抗谱(a)和Rct值(b)

在Fenton系统中,H2O2是生成羟基自由基的前驱体,直接影响Fenton反应的效能.外加电压对于阴极产生过氧化氢有着直接的影响.当AQS/PANI/CF阴极外加电位为-0.5V时,生成的H2O2含量达到最大值(图3a),因此本芬顿体系中的最佳外加电位为-0.5V.当外加电....

图1不同电极的CV曲线(a)和LSV曲线(b)

由CV曲线测试结果表明,AQS/PANI/CF电极的电容得到显著增加(图1a),约是未修饰碳毡电极的80倍,LSV测试结果表明,AQS/PANI/CF电极的电流响应值显著高于其它电极(图1b),这主要是聚苯胺可以提高碳毡电极的导电性,同时掺杂在其中的AQS可以进一步催化氧分子的....

图4pH值对罗丹明B降解率(a)及其反应速率常数(b)的影响

OH+O2-→OH-+O2(4)3.4亚铁离子浓度对降解率的影响

图5Fe2+含量对罗丹明B降解率(a)及其反应速率常数(b)的影响

电芬顿过程对有机污染物的降解能力不仅受阴极表面产生的H2O2的含量制约,而且也受溶液中Fe2+浓度的控制.Fe2+与体系中即时产生的H2O2反应产生羟基自由基,从而实现污染物的降解.如图5a所示,Fe2+浓度为0.1mmol·L-1时,电芬顿的效能最佳,罗丹明B的降解率达到96....

本文编号：3914362