一种用于有机污染物电催化降解的电极、制备方法及其应用技术

一种用于有机污染物电催化降解的电极、制备方法及其应用，属于薄膜材料技术领域。其是将厚度为50～300μm的石墨纸固定在玻璃片上作为阳极，铂电极作为阴极，0.1～0.5M硝酸钠、1～10mM高锰酸钾和0.5～1.0M硫酸的混合水溶液作为电解质，电化学氧化电位是通过直流稳压电源调控的，其电位为1～3V，氧化时间为10～30min，通过电化学氧化在玻璃片上得到目标电极。该电极对pH为3～11、浓度为20～40mg L

An electrode, preparation method and application for electrocatalytic degradation of organic pollutants

An electrode, a preparation method and an application for electrocatalytic degradation of organic pollutants belong to the technical field of thin film materials. The electrochemical oxidation potential of graphite paper with thickness of 50-300 um is regulated by a DC regulated power supply. Its potential is 1-3V and the oxidation time is 10-3V. The platinum electrode is used as cathode, and the mixed solution of 0.1-0.5M sodium nitrate, 1-10mM potassium permanganate and 0.5-1.0M sulphuric acid is used as electrolyte. The target electrode was obtained on glass sheet by electrochemical oxidation for 30 minutes. The electrode pair has pH of 3-11 and concentration of 20-40 mg L.

【技术实现步骤摘要】
一种用于有机污染物电催化降解的电极、制备方法及其应用
本专利技术属于薄膜材料
，具体涉及一种用于有机污染物电催化降解的电极、制备方法及其应用。
技术介绍
随着工业废水、生活污水和农业废水排放量的日益增多，我们赖以生存的自然环境受到了严重污染，因此，探索水污染有效治理方法成为近年来的研究热点。目前，染料的大量应用带来的危害越来越明显。以罗丹明B为例，研究显示，它会直接危害到人体的身体健康，具有潜在的致癌、致突变性和心脏毒性。2008年，我国明确规定禁止将其用作食品添加剂。玫瑰红B可以透过皮肤，在高浓度时产生毒性。在众多的治理方法中，电催化降解方法具有成本低、效率高、易操作等优点而备受关注。通过电化学氧化制备的氧化石墨薄膜电极可以提供很好的电催化活性，降解有机污染物。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有高效率，低成本和易操作的用于有机污染物电催化降解的电极、制备方法及其应用，用该电极对有机污染物进行电催化降解，通过溶液吸光度(罗丹明B为有色溶液，一定浓度范围内，不同浓度会有不同的吸光度。根据朗伯比尔定律，吸光度与浓度成正比，当吸光度减小时，浓度减小，实现降解。)的变化可以监测到溶液浓度的变化。本专利技术所述的一种用于有机污染物电催化降解的电极的制备方法，其特征在于：将固定在玻璃片上的石墨纸作为阳极，铂电极作为阴极，硝酸钠、高锰酸钾和硫酸的混合水溶液作为电解质，通过电化学氧化石墨纸得到用于有机污染物电催化降解的目标电极，电化学氧化电位是通过直流稳压电源调控得到。上述方法中，石墨纸的厚度为50～300μm。上述方法中，硝酸钠的浓度为0.1～0.5M。上述方法中，高锰酸钾的浓度为1～10mM。上述方法中，硫酸的浓度为0.5～1.0M。上述方法中，电化学氧化电位为1～3V。上述方法中，电化学氧化时间为10～30min。本专利技术制备的电极可应用在有机污染物的电催化降解。所述的应用，方法如下：将面积为1cm2的电化学氧化石墨纸目标电极作为阳极，铂电极作为阴极，Na2SO4和NaCl混合水溶液作为电解质，应用恒流稳压电源在恒电流的条件下对有机污染物进行电催化降解，然后通过紫外分光光度计在有机污染物最大吸收波长554nm处监测吸光度随有机污染物浓度发生变化的情况。上述的应用，所述的电解质Na2SO4和NaCl的浓度分别为0.1M和0.01M。上述的应用，所述的用于电催化降解的电流密度为10～50mAcm-2。上述的应用，所述的用于电催化降解的有机污染物的浓度为20～40mgL-1。上述的应用，所述的用于电催化降解的有机污染物的pH为3～11。本专利技术制备的电极用于有机污染物电催化降解的原理：被氧化的石墨电极表面形成了大量亲水基团，溶液中溶解的有机物可以输运到其表面。在一定范围电压下和介质环境中，H2O(酸性介质中)或OH-(碱性介质中)在氧化石墨电极表面放电形成具有氧化活性的氢氧自由基，氧化降解了有机物。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于电化学氧化法制备的氧化石墨电极具有良好的稳定性和高降解效率。其制备工艺简单、易操作，制备和处理污水成本低，易推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术中的技术方案及其制备出来材料的性能，下面给出实施例1的相关图示。图1为目标电极的X射线电子衍射图谱。图2为目标电极的扫描电子显微镜图谱。图3为目标电极在电流密度为10～50mAcm-2下对罗丹明B的电催化降解率与时间的关系图谱。图4为目标电极对浓度为20～40mgL-1的罗丹明B的电催化降解率与时间的关系图谱。图5为目标电极对pH为3～11的罗丹明B的电催化降解率与时间的关系图谱。由图1目标电极的X射线电子衍射图谱可以看出，石墨部分被氧化，在2θ在26.4°出现的强衍射峰为石墨的衍射峰；在2θ在12°出现的较弱的衍射峰为氧化石墨的衍射峰。由图2目标电极的扫描电子显微镜图谱可以看出，目标电极的石墨层与层之前出现膨胀和分层。由图3目标电极在电流密度为10～50mAcm-2下对罗丹明B的电催化降解率与时间的关系图谱可以看出，随着电流密度的增大，电催化降解率增大，但当电流密度增大到30mAcm-2以上时，其电催化降解率几乎不再增大。由图4目标电极对浓度为20～40mgL-1的罗丹明B的电催化降解率与时间的关系图谱可以看出，随着浓度的增加，电催化降解效率降低。由图5目标电极对pH为3～11的电催化降解率与时间的关系图谱可以看出，这个pH值范围电极对有机物都有显著的催化降解效果，酸性条件的电催化降解率明显高于碱性条件的降解效率。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不局限于这些实施例。实施例1：将厚度为50μm石墨纸固定在玻璃片上作为阳极，铂电极作为阴极，硝酸钠(0.1M)、高锰酸钾(0.4mM)和硫酸(0.7M)的混合水溶液作为电解质，电化学氧化电位是通过直流稳压电源调控的，其电位为3V，氧化时间为10min，通过电化学氧化得到目标电极。实施例2：将厚度为50μm石墨纸固定在玻璃片上作为阳极，铂电极作为阴极，硝酸钠(0.1M)、高锰酸钾(0.4mM)和硫酸(0.7M)的混合水溶液作为电解质，电化学氧化电位是通过直流稳压电源调控的，其电位为2V，氧化时间为10min，通过电化学氧化得到目标电极。实施例3：将厚度为50μm石墨纸固定在玻璃片上作为阳极，铂电极作为阴极，硝酸钠(0.1M)、高锰酸钾(0.4mM)和硫酸(0.7M)的混合水溶液作为电解质，电化学氧化电位是通过直流稳压电源调控的，其电位为1V，氧化时间为10min，通过电化学氧化得到目标电极。实施例4：将厚度为50μm石墨纸固定在玻璃片上作为阳极，铂电极作为阴极，硝酸钠(0.1M)、高锰酸钾(0.4mM)和硫酸(0.7M)的混合水溶液作为电解质，电化学氧化电位是通过直流稳压电源调控的，其电位为3V，氧化时间为20min，通过电化学氧化得到目标电极。实施例5：将厚度为50μm石墨纸固定在玻璃片上作为阳极，铂电极作为阴极，硝酸钠(0.1M)、高锰酸钾(0.4mM)和硫酸(0.7M)的混合水溶液作为电解质，电化学氧化电位是通过直流稳压电源调控的，其电位为3V，氧化时间为30min，通过电化学氧化得到目标电极。实施例6：将厚度为100μm石墨纸固定在玻璃片上作为阳极，铂电极作为阴极，硝酸钠(0.1M)、高锰酸钾(0.4mM)和硫酸(0.7M)的混合水溶液作为电解质，电化学氧化电位是通过直流稳压电源调控的，其电位为3V，氧化时间为10min，通过电化学氧化得到目标电极。实施例7：将厚度为200μm石墨纸固定在玻璃片上作为阳极，铂电极作为阴极，硝酸钠(0.1M)、高锰酸钾(0.4mM)和硫酸(0.7M)的混合水溶液作为电解质，电化学氧化电位是通过直流稳压电源调控的，其电位为3V，氧化时间为10min，通过电化学氧化得到目标电极。实施例8：将厚度为300μm石墨纸固定在玻璃片上作为阳极，铂电极作为阴极，硝酸钠(0.1M)、高锰酸钾(0.4mM)和硫酸(0.7M)的混合水溶液作为电解质，电化学氧化电位是通过直流稳压电源调控的，其电位为3V，氧化时间为10min，通过电化学氧化得到目标电极。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于有机污染物电催化降解的电极的制备方法，其特征在于：将石墨纸作为阳极，铂电极作为阴极，硝酸钠、高锰酸钾和硫酸的混合水溶液作为电解质，通过电化学氧化石墨纸得到用于有机污染物电催化降解的目标电极，电化学氧化电位是通过直流稳压电源调控得到。

【技术特征摘要】
1.一种用于有机污染物电催化降解的电极的制备方法，其特征在于：将石墨纸作为阳极，铂电极作为阴极，硝酸钠、高锰酸钾和硫酸的混合水溶液作为电解质，通过电化学氧化石墨纸得到用于有机污染物电催化降解的目标电极，电化学氧化电位是通过直流稳压电源调控得到。2.如权利要求1所述的一种用于有机污染物电催化降解的电极的制备方法，其特征在于：石墨纸的厚度为50～300μm。3.如权利要求1所述的一种用于有机污染物电催化降解的电极的制备方法，其特征在于：硝酸钠的浓度为0.1～0.5M，高锰酸钾的浓度为1～10mM，硫酸的浓度为0.5～1.0M。4.如权利要求1所述的一种用于有机污染物电催化降解的电极的制备方法，其特征在于：电化学氧化电位为1～3V，电化学氧化时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李子亨，孙明旭，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22