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《太原理工大学》 2008年
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光电催化用阴极催化剂的制备及应用

舒群威  
【摘要】: 自1972年TiO_2的光催化性能被发现以来,人们在光能化学转换、光催化降解有机物、光化学合成、自清洁材料合成等方面开展了大量研究工作,尤其在有机物的降解方面受到高度重视。为了提高光催化降解效率,人们把电场引入到TiO_2光催化降解有机物的实验中,并发现降解效率有较大程度的提高,从而提出了光电催化降解有机物的方法。目前,人们主要在阳极方面做了大量的研究,而对阴极及阴极催化剂的研究较少。由半导体阳极和空气阴极的光电催化反应机理可知,两极生成的空穴、·OH可以无选择地降解有机污染物,降解最终产物为H_2O、CO_2和无害盐类。所以,为了进一步提高降解效率,本论文研究光电催化用阴极催化剂的制备、表征及应用。论文分三部分: 第一部分研究了Pt/C阴极催化剂的制备及表征。本文采用直接还原法和浸渍法相结合制备了Pt/C催化剂,利用XRD、TEM、SEM技术对Pt/C催化剂的晶体结构、晶体大小、晶体分布和表面形貌进行了表征。通过苯酚降解实验,考察了催化剂的不同制备条件对催化活性的影响。结果表明:以0.5g未处理的导电碳黑为载体,在中性环境中、70℃、稳定剂用量为0.3g、甲醛(还原剂)用量为9ml的条件下,制备的1.0wt%Pt/C催化剂催化活性最好,平均粒径约5.0nm且分布均匀。 第二部分研究了Pd/C和Pt-Pd/C阴极催化剂的制备及表征。通过XRD、SEM对其晶体结构和表面形貌进行了表征。在同一制备和降解条件下,比较了不同含量的Pd/C、同一含量的Pd/C和Pt/C、不同含量的Pt-Pd/C催化剂的催化活性。结果表明,对于Pd/C催化剂来说,1.0wt%Pd/C催化剂的活性较好;对于同一含量的Pd/C和Pt/C催化剂来说,Pt/C催化剂的活性总是高于Pd/C催化剂;对于Pt-Pd/C催化剂来说,(1.0wt%Pt-1.0wt%Pd)/C催化活性较好。 第三部分研究了Pt/C空气阴极在光电催化处理苯酚废水中的应用。考察了不同降解条件(不同阴极、不同外加电压、是否通空气、不同pH值)对苯酚降解的影响。实验结果表明在阴极为Pt/C空气电极、外加电压为-2.0V、溶液为酸性和通空气的条件下,光电催化对苯酚的降解效果较好,经80min反应苯酚降解率为100.0%,经2h反应苯酚矿化度为87.0%。 本研究表明,Pt/C空气阴极用于光电催化降解苯酚的反应中能较大提高苯酚的降解效率和矿化程度,说明阴极催化剂在光电催化降解有机污染物的过程中具有良好的应用前景。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:O643.36

【参考文献】
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