| 【中文题名】 | TiO_2掺杂PbO_2电极的制备及其在电解法制O_3中的应用研究 |
| 【英文题名】 | The Preparation of TiO_2 Doped PbO_2 Electrode and the Application of the Electrode to Electrochemical Ozone Production |
| 【学科专业】 | 环境科学与工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-3-13 |
| 【中关键词】 | 电化学法制备臭氧,TiO_2掺杂PbO_2电极,纳米复合电镀,电催化活性,极化曲线,形貌因子 |
| 【英关键词】 | electrochemical ozone production,TiO_2 doped PbO_2 electrode,nano-composite plating,electrocatalytic activity,polarization curve,morphology factor, |
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| 【论文摘要】 |
由于电解法制备臭氧的主要缺点在于生产单位臭氧的能耗较高,而要解决该问题的关键在于提高电极的性能,因此新型电极的研究或对电极制备条件的完善仍是研究的根本所在。
本文在综述电化学法制备臭氧中电极的研究和使用情况的基础上,提出了采用纳米TiO_2颗粒掺杂的PbO_2电极作为电解法制备臭氧中的阳极以改善PbO_2电极的催化活性和稳定性。
用纳米复合电镀技术制备了TiO_2掺杂的PbO_2电极,并利用该电极电解中性电解液制备臭氧。电镀电流密度为30mA/cm2时,PT-501A TiO_2和自制的TiO_2掺杂的PbO_2电极的臭氧生成效率与纯PbO_2电极相比明显提高,极间距为3cm条件下电极的最高电流效率由11.9%提高到12.9%。但TiO的掺杂对电极的耐腐蚀性并没有改善。2
研究了电流密度(J)、颗粒的粒径大小及投加量、电镀液的pH值、表活剂的投加以及TiO_2的晶型等条件对TiO_2掺杂效果的影响。通过XRD和XRF对电极进行表征,结果表明所有的电极主要为β-PbO_2晶型,且TiO_2的掺杂并没有改变PbO_2的晶型结构,掺杂后的PbO_2晶体更加细化致密。结合电极在电解制... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-6 |
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Abstract |
6-11 |
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第1章 绪论 |
11-27 |
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1.1 臭氧的应用及制备方法 |
11-13 |
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1.1.1 放电法 |
11-12 |
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1.1.2 电解法 |
12-13 |
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1.1.3 放射化学法 |
13 |
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1.1.4 紫外线照射法 |
13 |
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1.2 电解法制备臭氧的特点及关键问题 |
13-22 |
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1.2.1 阳极的研制 |
14-19 |
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1.2.2 电解质的选择 |
19-21 |
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1.2.3 其他影响因素 |
21-22 |
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1.3 掺杂二氧化铅电极 |
22-25 |
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1.3.1 离子掺杂二氧化铅电极 |
22-24 |
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1.3.2 颗粒掺杂二氧化铅电极 |
24-25 |
|
1.4 本课题的提出和研究的意义 |
25 |
|
1.4.1 本课题研究的提出 |
25 |
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1.4.2 本课题的研究意义 |
25 |
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1.5 本论文的内容及研究方案 |
25-27 |
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1.5.1 本论文的研究内容 |
25-26 |
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1.5.2 本论文的研究方案 |
26-27 |
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第2章 TiO_2掺杂PbO_2电极性能的初步研究 |
27-41 |
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2.1 实验部分 |
27-30 |
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2.1.1 电极的制备 |
27-28 |
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2.1.2 电解中性电解液制备臭氧 |
28-30 |
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2.1.3 电极晶体及组分分析 |
30 |
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2.2 TiO_2/PbO_2电极的晶体结构及组成 |
30-32 |
|
2.2.1 电极的晶体结构 |
30-32 |
|
2.2.2 电极组分分析 |
32 |
|
2.3 电极在电解制臭氧中的性能 |
32-39 |
|
2.3.1 电镀电流密度的影响 |
32-36 |
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2.3.2 Cu~(2+)对TiO_2掺杂效果的影响 |
36-38 |
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2.3.3 不同粒径TiO_2对掺杂效果的影响 |
38-39 |
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2.3.4 电镀极间距对电极性能的影响 |
39 |
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2.4 本章小结 |
39-41 |
|
第3章 TiO_2颗粒的特性对电极性能的影响 |
41-53 |
|
3.1 试验内容及方法 |
41-42 |
|
3.1.1 试验内容 |
41 |
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3.1.2 试验方法与材料 |
41-42 |
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3.2 试验结果与讨论 |
42-51 |
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3.2.1 TiO_2颗粒粒径对掺杂效果的影响 |
42-43 |
|
3.2.2 电镀液pH值对掺杂效果的影响 |
43-44 |
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3.2.3 TiO_2颗粒浓度对掺杂效果的影响 |
44-47 |
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3.2.4 表面活性剂的投加对电极性能的影响 |
47-49 |
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3.2.5 TiO_2晶型对掺杂效果的影响 |
49-51 |
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3.3 本章小结 |
51-53 |
|
第4章 电极的极化特性和形貌特征 |
53-69 |
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4.1 试验内容和原理 |
53-55 |
|
4.1.1 试验原理 |
53-54 |
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4.1.2 试验内容及方法 |
54-55 |
|
4.2 电极的极化特性 |
55-59 |
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4.2.1 电镀电流密度为20mA/cm~2时电极的极化特性 |
55-57 |
|
4.2.2 电镀电流密度为30mA/cm~2时电极的极化特性 |
57-59 |
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4.3 电极的形貌因子 |
59-67 |
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4.3.1 电极的循环伏安曲线 |
59-61 |
|
4.3.2 电容电势阶段的循环伏安曲线 |
61-63 |
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4.3.3 形貌因子 |
63-67 |
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4.4 本章小结 |
67-69 |
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结论 |
69-71 |
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参考文献 |
71-78 |
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攻读学位期间发表的学术论文 |
78-80 |
|
致谢 |
80 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.50779 |
