鈦負載納米鈀電極對氯苯和硝基苯的催化性能研究

張輝 劉玉玲

（河源市環境監測站 廣東河源 517000）

1 前言

電化學水處理技術的關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，已有報道用于制備催化電極[2]。當前，ElaineA.Gelder等研究評價了Pd/C等催化劑對硝基苯的電化學催化還原性能。高燕等研究分析了PdCo/PVP[4]等催化劑對氯苯的電化學催化還原性能。鈀具有高效的活性，但其實際應用因高昂的價格而受到限制。將鈀修飾在其他金屬材料上替代純鈀是實現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合體系，對持久性有機污染物具有一定的電化學催化還原活性[5]。

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

2 實驗部分

2.1 NanoPD/Ti 電極的制備

采用Ti為基底材料，經打磨、拋光、清洗、烘干后在硫酸溶液中進行電化學穩定，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 實驗裝置

實驗裝置如圖1所示，陽極為NanoPd/Ti電極，陰極為Ti電極。

2.3 實驗水樣

實驗中所有溶液都為實驗室配制，氯苯濃度和硝基苯濃度分別為0.1ml/L。

圖1 實驗裝置：1-反應槽

3 結果與討論

3.1 對氯苯和硝基苯模擬廢水的電化學催化還原性能

相對于Ti電極，NanoPd/Ti電極在氯苯模擬廢水中的氧化還原電位發生較大改變，峰電位明顯正移，峰電流和電流密度明顯增加，氯苯在NanoPd/Ti電極上還原反應大約-0.5V時已經開始，在-0.9V處達到最高，出現一個還原峰，而在-1.0V處出現一個峰谷，隨后還原電流又開始增加，在-1.1V處再次出現一個還原峰。而在反向掃描過程中，大約在-0.95V處出現一個反向氧化峰。這說明氯苯在還原過程中被還原生成了新物質。

NanoPd/Ti電極和Ti電極在硝基苯模擬廢水中循環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處開始產生，并逐漸上升，分別在-0.9V和-1.1V出現峰值，在反向掃描過程中，在-0.1V處出現反向氧化峰，說明硝基苯在還原過程中被還原生成了新物質。表明NanoPd/Ti電極對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 去除率隨時間變化曲線

圖2和3分別是在不同電壓或時間條件下，硝基苯模擬廢水CODCr去除率變化曲線。圖中表明，隨著電壓和反應時間的增加，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去除率可達到78.7%，而Ti電極2h僅達到70%。

4 結語

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

4.2 對比降解實驗表明，NanoPd/Ti電極在更低電壓，更短時間內達到更好的效果，對硝基苯模擬廢水CODCr去除率最高可以達到90%以上，所以鈀修飾電極對持久性難降解有機物具有很好的電化學降解能力。

[1]王建中,王輝,張萍.電化學高級氧化技術處理難降解有機廢水研究進展[J].甘肅聯合大學學報（自然科學版）,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氧的催化還原[J].高等學校化學學報.2003,24(11):2080-2082.