金属改性泡沫镍电化学还原降解多溴二苯醚

作     者：姜子叶 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱丽华;王楠

授予年度：2022年

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0828[工学-农业工程] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：多溴二苯醚 电化学还原降解 泡沫镍 

摘      要：多溴二苯醚(Polybrominated Diphenyl Ethers,PBDEs)已被《斯德哥尔摩公约》列为典型的持久性有机污染物,作为缔约国之一,我国也将其列入限制使用的有害物质名单。因此,对PBDEs污染控制技术的研究受到了广泛的关注。本文以制备能够高效还原PBDEs的金属改性泡沫镍电极为基础,系统地研究了影响PBDEs电化学还原脱溴效率的主要因素,并探究了PBDEs电化学还原的机理。首先,以NaCl/PdCl(3:1)为沉积液,采用置换沉积法在泡沫镍基材上均匀沉积细小钯颗粒,制备了Pd/Foam-Ni电极,并利用此电极建立了典型溴代污染物2,2’,4,4’-四溴二苯醚(BDE47)的电化学还原脱溴体系。探究了溶剂种类、阴极电位和反应温度等因素对BDE47降解过程的影响;在0.015 mol/L HSO的甲醇/水(9:1)溶液、反应温度30℃、-1.5 V电位(相对于Ag/Ag Cl参比电极)的优化条件下,电化学还原降解初始浓度为10 ppm的BDE47,3 h的降解率可达98.5%,4 h的BDE47降解率为100%,且无中间产物的累积。而后,进一步引入其他金属改善钯沉积表面的结构并降低电极成本,构建双金属合金催化剂,研究了合金种类、合金比例、沉积方法等因素对电还原脱溴性能的影响。发现铂-钯/泡沫镍电极的性能最佳。合金催化剂中铂与钯的质量比为2:3、金属催化剂总负载量为0.625 mg/cm、沉积电流为5 m A时所制得的铂-钯/泡沫镍电极降解效果最好,2 h时BDE47已被完全脱溴降解,无中间产物累积。对7种具有代表性的PBDEs所进行的脱溴实验结果表明,铂-钯/泡沫镍电极对于PBDEs污染物的降解具有普适性且本体系中PBDEs的降解主要以活性氢进攻机理为主,而非单一的电子还原脱溴途径,因此能够实现对PBDEs的快速完全脱溴。