研究目的
开发一种光电催化系统,用于同时降解盐水中双酚A并生产过氧化氢。
研究成果
在最佳条件下,光电催化系统有效降解了92%的双酚A(BPA)为二氧化碳和水,并产生了5.4毫摩尔的过氧化氢。氯离子通过活性氯物种增强了降解效果,而多巴胺修饰通过促进电子转移提高了过氧化氢的产率。电极表现出良好的稳定性,表明其在含盐废水处理的实际应用中具有潜力。
研究不足
该研究仅限于实验室规模的实验;要实现工业化应用可能需要进一步优化。所使用的特定电极(三氧化钨和CF-DPA)可能并非普遍适用,且该系统在处理含有其他污染物的实际废水基质时效率可能会受到影响。
1:实验设计与方法选择:
采用双室电解池,阳极室使用WO3光阳极进行光电催化降解,阴极室使用多巴胺修饰的碳毡电极制备H2O2。利用氯离子在太阳光照射下产生活性氯物种。
2:样品选择与数据来源:
以10 mg L?1双酚A(BPA)作为盐水中有机污染物,NaCl浓度范围为50至400 mM。溶液均采用去离子水配制。
3:实验设备与材料清单:
碳毡、导电碳膜、FTO基底、盐酸多巴胺、WO3光阳极、氙灯(PLS-SXE300)、高效液相色谱仪(Shimadzu LC-20AT)、总有机碳分析仪(Elementar vario)、电子自旋共振波谱仪(A300-10/12)、扫描电镜(HITACHI SU8020)、X射线衍射仪(XPert Pro MPD)、X射线光电子能谱仪(ESCALAB 250Xi)、电化学工作站(CHI 660E)。
4:0)、高效液相色谱仪(Shimadzu LC-20AT)、总有机碳分析仪(Elementar vario)、电子自旋共振波谱仪(A300-10/12)、扫描电镜(HITACHI SU8020)、X射线衍射仪(XPert Pro MPD)、X射线光电子能谱仪(ESCALAB 250Xi)、电化学工作站(CHI 660E)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:制备并表征WO3阳极和CF-DPA阴极,在太阳光照射下的石英反应器中采用三电极体系进行光电化学实验。监测BPA降解和H2O2生成情况,考察pH值、氯离子浓度、多巴胺浓度、阴极偏压及氧气流速的影响。
5:数据分析方法:
BPA浓度通过HPLC测定,H2O2采用碘量滴定法,TOC使用总有机碳分析仪,活性氯物种通过N,N-二乙基对苯二胺法,氧化自由基采用电子自旋共振检测。电化学分析包括线性扫描伏安法(LSV)和电化学阻抗谱(EIS)测试。
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获取完整内容-
HPLC
LC-20AT
Shimadzu
Used to analyze the concentration of BPA.
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ESR spectrometer
A300-10/12
Bruker
Used to measure oxidative radicals via electron spin resonance spectroscopy.
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SEM
SU8020
HITACHI
Used for scanning electron microscopy to characterize electrode surfaces.
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XPS
ESCALAB 250Xi
Thermo Fisher Scientific
Used for X-ray photoelectron spectroscopy to analyze surface composition of electrodes.
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Carbon felt
Tetan Co. Ltd.
Used as cathode material for H2O2 production due to large specific surface areas, excellent stability, high conductivity, and low catalytic efficiency of H2O2 decomposition.
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Conductive carbon membrane
Tetan Co. Ltd.
Used to separate the two chambers in the photoelectrochemical cell.
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FTO substrate
Kaivo
Used as the substrate for preparing the WO3 photoanode.
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Xe lamp
PLS-SXE300
Beijing Perfect Light
Used as a simulated solar light source for irradiating the WO3 photoanode.
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TOC analyzer
vario
Elementar
Used to determine total organic carbon content.
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XRD
XPert Pro MPD
Used for X-ray diffraction to investigate chemical structures of electrodes.
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Electrochemical workstation
CHI 660E
Chenhua
Used for electrochemical measurements including EIS and LSV.
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