鈦負(fù)載納米鈀電極對(duì)氯苯和硝基苯的催化性能研究

張輝 劉玉玲

（河源市環(huán)境監(jiān)測(cè)站 廣東河源 517000）

1 前言

電化學(xué)水處理技術(shù)的關(guān)鍵是催化電極材料的選擇[1]。鈀作為一種高效的催化電極材料，已有報(bào)道用于制備催化電極[2]。當(dāng)前，ElaineA.Gelder等研究評(píng)價(jià)了Pd/C等催化劑對(duì)硝基苯的電化學(xué)催化還原性能。高燕等研究分析了PdCo/PVP[4]等催化劑對(duì)氯苯的電化學(xué)催化還原性能。鈀具有高效的活性，但其實(shí)際應(yīng)用因高昂的價(jià)格而受到限制。將鈀修飾在其他金屬材料上替代純鈀是實(shí)現(xiàn)這種目的的有效方法。已有研究表明，采用較低廉的鈦金屬作為鈀的修飾材料制備的鈀鈦復(fù)合體系，對(duì)持久性有機(jī)污染物具有一定的電化學(xué)催化還原活性[5]。

本文采用電化學(xué)沉積法制備NanoPd/Ti電極，研究了NanoPd/Ti電極的電化學(xué)性能及其對(duì)氯苯和硝基苯模擬廢水的電化學(xué)催化活性，討論了NanoPd/Ti電極用于處理此類廢水的主要參數(shù)條件。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 NanoPD/Ti 電極的制備

采用Ti為基底材料，經(jīng)打磨、拋光、清洗、烘干后在硫酸溶液中進(jìn)行電化學(xué)穩(wěn)定，置于氯化鈀溶液中，采用恒電位沉積法往電極上沉積鈀納米粒子。

2.2 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，陽(yáng)極為NanoPd/Ti電極，陰極為Ti電極。

2.3 實(shí)驗(yàn)水樣

實(shí)驗(yàn)中所有溶液都為實(shí)驗(yàn)室配制，氯苯濃度和硝基苯濃度分別為0.1ml/L。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置：1-反應(yīng)槽

3 結(jié)果與討論

3.1 對(duì)氯苯和硝基苯模擬廢水的電化學(xué)催化還原性能

相對(duì)于Ti電極，NanoPd/Ti電極在氯苯模擬廢水中的氧化還原電位發(fā)生較大改變，峰電位明顯正移，峰電流和電流密度明顯增加，氯苯在NanoPd/Ti電極上還原反應(yīng)大約-0.5V時(shí)已經(jīng)開(kāi)始，在-0.9V處達(dá)到最高，出現(xiàn)一個(gè)還原峰，而在-1.0V處出現(xiàn)一個(gè)峰谷，隨后還原電流又開(kāi)始增加，在-1.1V處再次出現(xiàn)一個(gè)還原峰。而在反向掃描過(guò)程中，大約在-0.95V處出現(xiàn)一個(gè)反向氧化峰。這說(shuō)明氯苯在還原過(guò)程中被還原生成了新物質(zhì)。

NanoPd/Ti電極和Ti電極在硝基苯模擬廢水中循環(huán)伏安曲線變化和在氯苯模擬廢水中變化相似。峰電流從-0.65V處開(kāi)始產(chǎn)生，并逐漸上升，分別在-0.9V和-1.1V出現(xiàn)峰值，在反向掃描過(guò)程中，在-0.1V處出現(xiàn)反向氧化峰，說(shuō)明硝基苯在還原過(guò)程中被還原生成了新物質(zhì)。表明NanoPd/Ti電極對(duì)硝基苯具有更高的電催化氧化還原性能。

3.2 NanoPd/Ti 電極水處理性能研究

圖2 硝基苯CODCr 去除率隨槽電壓變化曲線

圖3 硝基苯CODCr 去除率隨時(shí)間變化曲線

圖2和3分別是在不同電壓或時(shí)間條件下，硝基苯模擬廢水CODCr去除率變化曲線。圖中表明，隨著電壓和反應(yīng)時(shí)間的增加，模擬廢水的CODCr去除率越高。相同電壓下，NanoPd/Ti電極降解能力明顯高于Ti電極，NanoPd/Ti電極最高可達(dá)90%以上，而Ti電極最高僅約為30%。NanoPd/Ti電極1h模擬廢水CODCr去除率可達(dá)到78.7%，而Ti電極2h僅達(dá)到70%。

4 結(jié)語(yǔ)

4.1 NanoPd/Ti電極在氯苯和硝基苯模擬廢水中都出現(xiàn)新的氧化峰和還原峰，反應(yīng)電位明顯正移，峰電流和電流密度明顯增大。

4.2 對(duì)比降解實(shí)驗(yàn)表明，NanoPd/Ti電極在更低電壓，更短時(shí)間內(nèi)達(dá)到更好的效果，對(duì)硝基苯模擬廢水CODCr去除率最高可以達(dá)到90%以上，所以鈀修飾電極對(duì)持久性難降解有機(jī)物具有很好的電化學(xué)降解能力。

[1]王建中,王輝,張萍.電化學(xué)高級(jí)氧化技術(shù)處理難降解有機(jī)廢水研究進(jìn)展[J].甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2005,19(2):49-54.

[2]申燕,朱培德,劉柏峰,等.鈀納米粒子在電極表面的制備及其對(duì)氧的催化還原[J].高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào).2003,24(11):2080-2082.