PbO2-CeO2纳米复合电极的脉冲电沉积制备与电催化降解性能的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文PbO2-CeO2纳米复合电极的脉冲电沉积制备与电催化降解性能的研究论文作者：焦立苗学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：应用化学指导教师：姚颖悟职称：副教授资助基金项目：国家自然科学基金面上项目(21576065)河北省杰出青年科学基金培育项目(B2015202289)河北省自然科学基金面上项目(B2012202002)河北省高等学校科学技术研究优秀青年基金(Y2011104)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofUniversity

2、forTheMasterDegreeofAppliedChemistryPreparationandElectrocatalyticPropertiesofPbO2-CeO2NanocompositeElectrodesbyPulseElectrodepositionMethodsbyJiaoLimiaoSupervisor:Prof.YaoYingwuMarch2016ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChinaNo.21576065;theTrain

3、ingProgramofScienceFundforDistinguishedYoungScholarsofHebeiProvinceNo.B2015202289;theNaturalScienceFoundationofHebeiProvinceNo.B2012202002;theScientificandTechnicalResearchFundofHebeiProvinceforExcellentYouthinUniversityNo.Y2011104.摘要二氧化铅电极具有较高的电催化活性、良好的耐蚀性和导电性、成本较低等优

4、点，在阳极氧化处理有机污染物领域应用广泛。本文主要运用脉冲电沉积技术制备出PbO2-CeO2纳米复合电极，并且对其电催化降解性能进行研究。利用单脉冲电沉积法制备PbO2-CeO2纳米复合电极，考察单脉冲频率、占空比和峰电流密度对电沉积速率、CeO2含量、表面形貌、结构、稳定性及电化学性能的影响。在脉冲频率10Hz，占空比25%，峰电流密度120mA/cm2条件下获得的电极，CeO2含量达到12.01wt%，晶粒尺寸14.1nm，使用寿命达218h，是直流电沉积制备电极寿命的1.8倍，电化学测试表明，制备电极析氧过电位明显高于直流的

5、。采用周期换向脉冲电沉积法制备PbO2-CeO2纳米复合电极，考察反向频率、反向占空比和反向峰电流密度对复合电极CeO2含量的影响。并对复合电极表面形貌、晶体结构、使用寿命和电化学性能的影响进行了考察。研究表明，在反向频率25Hz，占空比80%，峰电流密度30mA/cm2条件下制备的电极表面致密均匀，CeO2含量达到16.22wt%，晶粒尺寸10.7nm，使用寿命高达285h，是直流电沉积制备电极寿命的2.4倍，电化学测试表明，周期换向脉冲制备电极较直流和单脉冲制备电极的析氧电位明显正移。通过周期换向脉冲电沉积制备PbO2-CeO

6、2纳米复合电极电催化降解茜素红模拟废水，考察了电流密度、茜素红初始浓度、电解质Na2SO4浓度和初始pH值等工艺参数对茜素红降解率的影响。研究表明，在电流密度35mA/cm2，茜素红初始浓度30mg/L，电解质Na2SO4浓度0.03mol/L，初始pH值4条件下，茜素红去除率高达98%，COD去除率能达到71%。并通过对比直流、单脉冲和周期换向脉冲三种电沉积方式制备电极降解茜素红实验，发现周期换向脉冲制备电极具有最高的降解率和电催化活性。关键词：脉冲电沉积；周期换向脉冲电沉积；PbO2-CeO2纳米复合电极；电化学性能；电催化降

7、解；IAbstractIntheanodematerials,thePbO2electrodehastheadvantagesofhighelectrocatalyticactivity,goodcorrosionresistance,goodconductivityandlowcost.ThePbO2electrodeiswidelyusedinthefieldoforganicwastewater.Inthispaper,pulseelectrodepositionmethodswereusedtopreparedPbO2-C

8、eO2nanocompositeelectrodes.Theelectricalcatalyticdegradationperformancewasstudied.ThePbO2-CeO2nanocompositeelectrodeswerepra