硫摻雜石墨烯電催化降解有機染料甲基橙

陳思，胡騰飛，于永波，王冰鑫，洪俊明，張倩

（1 華僑大學化工學院，福建廈門361021；2 福建省工業廢水生化處理工程技術研究中心，福建廈門361021）

伴隨著我國印染行業工藝技術的不斷發展，工業染料廢水的排放量也隨之日益增長。工業染料廢水具有成分復雜、有機物含量高、色度高、酸堿性強并且生物毒性高等特點[1]，隨意排放將會對人類及自然界造成極大的危害。常用于處理工業染料廢水的方法有絮凝法、吸附法、生物氧化法、光催化法、化學氧化法等[2]。其中，電催化氧化法利用在陽極產生的活性自由基氧化降解有機分子，具有操作簡單、條件溫和、無二次污染、能源利用率高、可重復利用、易實現自動化等特點[3]，在實際應用中具有良好的發展前景。

電催化氧化法的降解效果主要受到陽極材料的影響。與常用的高成本貴金屬材料相比，石墨烯材料憑借著高比表面積、優良的導電性能以及強機械性能，成為制備陽極材料的一個新的選項[4]。純石墨烯薄片易團聚，會喪失其在薄層狀態下的優良性能，因此常采用化學摻雜法對石墨烯進行改性[5]。硫的原子半徑較碳大，硫的引入會帶來石墨烯非平面結構雜化的改變，并產生有利于電子吸附的結構空隙，從而提高電化學性能[6]，與碳相似的電負性常被用于摻雜在石墨烯中。硫摻雜后帶來的電荷分布變化以及形成的C—S—C鍵和C—SOx—C鍵等結構能夠有效增強材料的氧化還原能力，有利于材料催化性能的提高[7]。

與氮原子和硼原子相比，將硫原子結合到石墨烯中需要更高的能量，因此硫摻雜石墨烯的合成更加困難[8]。……