空氣陰極燃料電池（Air-cathode fuel cell,AC-FC）技術(shù)為原位利用酸性礦山廢水（Acid mine drainage,AMD）中的Fe²⁺制造具有電芬頓（Electro-Fenton,EF）催化活性的Fe₃O₄/GF（石墨氈）復(fù)合電極提供了一種簡便方法。在此,研究了除AMD中Fe²⁺之外的共存金屬陽離子對這種EF催化劑結(jié)構(gòu)及催化活性的影響。結(jié)果表明,共存金屬陽離子能夠被引入到Fe₃O₄/GF復(fù)合電極中并影響材料中的Fe含量。Ni²⁺、Zn²⁺、Al³⁺和Cu²⁺降低了復(fù)合電極中的Fe含量,導(dǎo)致對所制備的復(fù)合電極的EF催化活性產(chǎn)生了不利影響。相比之下,Co²⁺和Mn²⁺幾乎不影響復(fù)合電極中的Fe含量,并且它們摻雜到Fe₃O₄的結(jié)構(gòu)中獲得了具有增強EF催化活性的混合... 

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 酸性礦山廢水(AMD)概述
        1.2.1 酸性礦山廢水的成因
        1.2.2 酸性礦山廢水的影響
        1.2.3 酸性礦山廢水的治理
    1.3 非均相電芬頓技術(shù)處理有機廢水
        1.3.1 電芬頓技術(shù)
        1.3.2 非均相電芬頓催化劑
        1.3.3 污染物降解機理
    1.4 改性石墨氈(GF)作為電芬頓陰極材料在污染物降解中的應(yīng)用
        1.4.1 酸堿及氧化劑改性
        1.4.2 氮摻雜改性
        1.4.3 石墨烯、炭黑和聚四氟乙烯改性
        1.4.4 木質(zhì)素改性
        1.4.5 過渡金屬改性
    1.5 本課題研究目的及意義
第二章 實驗材料與方法
    2.1 實驗試劑與材料
    2.2 電極材料的分析方法
        2.2.1 電極材料的組成與結(jié)構(gòu)分析
        2.2.2 電極材料的電化學(xué)分析
    2.3 非均相電芬頓反應(yīng)效果評價及氧化物質(zhì)含量檢測
        2.3.1 污染物降解效率檢測
        2.3.2 總有機碳去除效率檢測
        2.3.3 能量消耗
        2.3.4 過氧化氫及羥基自由基檢測
    2.4 水體中金屬含量檢測
第三章 AMD中不同金屬陽離子對原位制備非均相電芬頓催化劑的影響
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 在不同AMD中制備Fe_3O_4/GF復(fù)合電極
        3.2.2 復(fù)合電極對污染物的電芬頓降解
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 復(fù)合電極的化學(xué)組成和催化活性的關(guān)系
        3.3.2 由Co~(2+)或Mn~(2+)作為共存金屬陽離子的合成AMD所制備復(fù)合電極的結(jié)構(gòu)
        3.3.3 Co或 Mn摻雜的Fe_3O_4/GF復(fù)合電極催化活性的研究
        3.3.4 由含有多種共存金屬陽離子的合成AMD制備的Fe_3O_4/GF復(fù)合電極的催化活性
        3.3.5 空氣陰極燃料電池技術(shù)在實際AMD處理中的表現(xiàn)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 石墨氈表面改性增強Fe_3O_4/GF電芬頓催化活性
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 GF的化學(xué)改性
        4.2.2 由改性的GF制備Fe_3O_4/GF復(fù)合電極
        4.2.3 復(fù)合電極對污染物的電芬頓降解
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 表面改性對GF結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響
        4.3.2 改性GF對電生成H_2O_2 催化活性及鐵負載量的影響
        4.3.3 由改性GF制備復(fù)合電極的催化活性
        4.3.4 由GF-N_2H_4 在實際AMD中原位制造電芬頓催化劑
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
參考文獻
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況


【參考文獻】：
期刊論文
[1]過渡金屬氧化物修飾石墨氈陰極及電催化氧化性能測試[J]. 劉勇,崔樂樂,王嘉誠,景文珩.  無機化學(xué)學(xué)報. 2016(09)
[2]陽極石墨氈酸處理對微生物燃料電池型BOD傳感器性能的影響[J]. 海冰寒,張盼月,王靖怡,呂曉雪,徐自明.  環(huán)境工程學(xué)報. 2016(03)



本文編號：3656264