项目名称: 有序介孔SnO2气凝胶阳极材料的制备及其电容吸附-电催化氧化耦合去除水体中藻毒素的机制研究

项目编号: No.21507103

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 化学工业

项目作者: 柴守宁

作者单位: 西安建筑科技大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 富藻水体中低浓度、高毒性藻毒素的控制和深度处理是当前环境科学领域研究的热点和难点。为解决现有氧化技术中存在的效率低、矿化难、能耗高等问题,本项目拟以廉价的无机锡盐为原料,三嵌段共聚物为模板剂,利用溶剂热晶化结合常压干燥法,制备高比表面积、高吸附容量、高催化活性的块体有序介孔SnO2气凝胶(MOA-SnO2)电极;并开展基于该阳极的电容吸附-电催化氧化耦合技术对藻毒素的降解研究。重点考察MOA-SnO2的微观结构、孔性质、吸附性能、电化学特性、催化活性及降解效率,深入解析中间产物、有效活性自由基及反应动力学。揭示MOA-SnO2微观结构与吸附性能、催化活性之间的构效关系,阐明电容吸附对提高电催化氧化效率的增强机制及藻毒素在MOA-SnO2表面的降解机理。本研究将为环境多功能一体化材料的设计开辟新思路,并为水环境污染物的深度去除提供新方法。

中文关键词: 高级氧化技术;电催化氧化;气凝胶;介孔材料;藻毒素

英文摘要: The control and purification of algae toxins is a research hotspot in the environmental field nowadays. In this project, in order to solve problems of low efficiency, hard mineralization, and high energy consumption with current oxidation techniques, inorganic tin salts as raw material, tri-block copolymer as soft template, and the solvothermal treated combined with ambient drying method are used to prepare the monolithic Sb-doped SnO2 aerogel (MOA-SnO2) with ordered mesoporous framwork, high specific surface area, outstanding adsorption capacity, and good electrocatalytic activity. We firstly propose to carry out capacitive adsorption coupled electrocatalytic oxidation to remove algae toxins based on MOA-SnO2 anode. The microstructure, pore properties, adsorption behavior, and electrochemical characteristics, catalytic activity, and degradation efficiency are all studied. The intermediates, active radicals, and degradation kinetics are investigated. The relationship of structure-efficiency among thems are revealed. The enhancement of removal efficiency is attributed synergistic effect electrosorption and electrocatalytic oxidation. Finally, the possible degradation mechanism are proposed on the MOA-SnO2 interface. The study will provide a new idea for versatile materials design with environmental functions and give a new method for water purification in depth.

英文关键词: Advanced oxidation process;Electrocatalytic oxidation;Aerogel;Mesoporous material;Algae toxins

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