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硫掺杂石墨烯电催化降解有机染料甲基橙

2021-01-18陈思胡腾飞于永波王冰鑫洪俊明张倩

化工进展 2021年1期
关键词:实验

陈思,胡腾飞,于永波,王冰鑫,洪俊明,张倩

(1 华侨大学化工学院,福建厦门361021;2 福建省工业废水生化处理工程技术研究中心,福建厦门361021)

伴随着我国印染行业工艺技术的不断发展,工业染料废水的排放量也随之日益增长。工业染料废水具有成分复杂、有机物含量高、色度高、酸碱性强并且生物毒性高等特点[1],随意排放将会对人类及自然界造成极大的危害。常用于处理工业染料废水的方法有絮凝法、吸附法、生物氧化法、光催化法、化学氧化法等[2]。其中,电催化氧化法利用在阳极产生的活性自由基氧化降解有机分子,具有操作简单、条件温和、无二次污染、能源利用率高、可重复利用、易实现自动化等特点[3],在实际应用中具有良好的发展前景。

电催化氧化法的降解效果主要受到阳极材料的影响。与常用的高成本贵金属材料相比,石墨烯材料凭借着高比表面积、优良的导电性能以及强机械性能,成为制备阳极材料的一个新的选项[4]。纯石墨烯薄片易团聚,会丧失其在薄层状态下的优良性能,因此常采用化学掺杂法对石墨烯进行改性[5]。硫的原子半径较碳大,硫的引入会带来石墨烯非平面结构杂化的改变,并产生有利于电子吸附的结构空隙,从而提高电化学性能[6],与碳相似的电负性常被用于掺杂在石墨烯中。硫掺杂后带来的电荷分布变化以及形成的C—S—C键和C—SOx—C键等结构能够有效增强材料的氧化还原能力,有利于材料催化性能的提高[7]。

与氮原子和硼原子相比,将硫原子结合到石墨烯中需要更高的能量,因此硫掺杂石墨烯的合成更加困难[8]。……

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