一种高效降解有机物的可见光光电-Fenton方法

摘要

本发明公开了一种高效降解有机物的可见光光电-Fenton方法，集可见光、TiO₂光催化和电-Fenton于一体，组成可见光光电-Fenton体系对有机物进行降解，具体操作步骤为：制备TNTs电极及Fe₂O₃/TNTs电极；以TNTs电极或Fe₂O₃/TNTs电极为阳极，石墨或活性炭纤维为阴极，组成可见光光电-Fenton体系，对有机物进行降解。本发明将TiO₂光催化、电化学氧化及Fenton氧化技术相结合，并引入可见光，组成可见光光电-Fenton体系，将自制的TNTs电极及Fe₂O₃/TNTs电极用于可见光光电-Fenton体系中，实现在可见光下对有机物进行高效降解。

主权项

一种高效降解有机物的可见光光电‑Fenton方法，其特征在于，集可见光、TiO₂光催化和电‑Fenton于一体，组成可见光光电‑Fenton体系，对有机物进行高效降解，其具体操作步骤如下：(1)阳极氧化法制备TiO₂纳米管电极，即TNTs电极：将纯度>99.6％的Ti基板材用500#、1000#、1500#的金相砂纸依次进行打磨，直至表面光滑，再浸入体积比为HF：HNO₃：H₂O＝1：4：5的抛光液中进行化学抛光30s，然后依次采用丙酮、乙醇、纯水置于超声清洗器中清洗处理，将处理后的Ti基板材作为阳极，石墨电极作为阴极，阳极与阴极的板间距为4cm，用含有NH₄F的丙三醇混合溶液作为电解液，所述的电解液中丙三醇与水的体积比为9:1或4:1，当丙三醇与水的体积比为9:1时，NH₄F在电解液中的浓度为0.5wt％；当丙三醇与水的体积比为4:1时，NH₄F在电解液中的浓度为0.1wt％；采用10～30V的直流电进行电化学阳极氧化处理，30～90min后得到无定型的TNTs电极；再经过升温速度为20℃/min、煅烧温度为500～600℃的管式电阻炉中恒温煅烧60～150min，得到具有锐钛矿和金红石的混合晶型的TNTs电极，备用；(2)阴极电沉积制备Fe₂O₃改性TiO₂纳米管电极，即Fe₂O₃/TNTs电极：将步骤(1)制备的具有晶型的TNTs电极浸渍在浓度为0.025～0.25mmol/L的三价铁盐溶液中超声，然后转移到浓度为0.05～0.2mmol/L的硫酸盐溶液中，以石墨为阳极，TNTs电极为阴极，保持恒定电压5～15V，进行电沉积，使Fe³⁺均匀沉积到TNTs电极的管孔中，即得到Fe/TNTs电极；再以Fe/TNTs电极作为阳极，惰性电极为阴极，在浓度为0.5～2mol/L的碱性电解液中，恒电压进行阳极氧化，阳极氧化时间为1‑5min，使Fe/TNTs电极转变成相应的Fe₂O₃/TNTs电极；超声时间为5～20min，电沉积时间10～30min；(3)组成可见光光电‑Fenton体系及对有机物进行降解：将步骤(1)得到的TNTs电极或步骤(2)得到的Fe₂O₃/TNTs电极作为阳极，石墨或活性炭纤维作为阴极，阳极和阴极之间的板间距为2～6cm，控制阳极电压为5～30V，通过曝气装置对阴极进行曝气，曝气控制曝气量为0.5～2.5L/min，同时施加直流稳压和150W氙灯可见光辐照，组成可见光光电‑Fenton体系，可见光光电‑Fenton体系的pH为2～5，支撑电解质为NaNO₃或Na₂SO₄，浓度为1～10g/L，Fe²⁺的投加量为0.1～1.5mmol/L；利用可见光光电‑Fenton体系对有机污染物进行降解。