一种负载混合价态铁的活化碳气凝胶电极的制备方法及应用

摘要

本发明涉及一种负载混合价态铁的活化碳气凝胶电极的制备方法及应用，在经过CO₂活化处理制备得到的高比表面积基体表面上，负载通过水热氧化法得到混合价态铁，构筑了Fe(mix)/ACA复合电极，该电极作为电吸附辅助电芬顿中的阴极使用，快速降解有机污染物。与现有技术相比，本发明制备的负载混合价态铁的活化碳气凝胶电极具有孔隙率高、比表面积大、电导率高、外观形状可控等优点，同时兼备良好的电芬顿催化活性，适用于电吸附-芬顿催化氧化快速降解有机废水，在电吸附的辅助增强作用下，污水中污染物降解去除高效彻底，本工艺操作简便成本低廉，是一种高效、节能的新技术，具有广泛的经济和社会效益。

主权项

一种负载混合价态铁的活化碳气凝胶电极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将间苯二酚、甲醛、催化剂碳酸钠和水按照摩尔比为1：2：0.008：17.5混合均匀，倒入玻璃模具中，然后放入密闭容器中，静置反应，取出所得到酚醛树脂气凝胶，再用表面张力小于30mN/m的有机试剂丙酮进行溶剂置换，时间为5～7天，每隔1天更换一次；将所得到酚醛树脂气凝胶放置于室温下进行干燥，室温干燥时间为5～7天后在管式炉中控制程序升温，以1.5～3.5℃/min的速度升温到600～1200℃并保持在该温度下反应3～5h，然后以同样速度冷却至室温，得到片状碳气凝胶，将片状碳气凝胶置于管式炉中，控制炉温以1.5～5.5℃/min的速率升至850℃，同时通入100～300mL/min的混合气，该混合气为体积比为1：2的二氧化碳与氩气的混合气体，保持2～6h，冷却得到具有超高比表面积的活化碳气凝胶电极；将浓度为0.1～0.5mol·L^‑1FeSO₄和N₂H₄·H₂O按体积比为40：8～15配制成混合溶液，再加入K值为30，数均分子量为4000的聚乙烯吡咯烷酮，加入量为0.5～2g/48～55ml混合溶液，再用NaOH调节pH值为8～10，磁力搅拌30min，得到均匀透明溶液，将溶液转入聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，将活化碳气凝胶电极置于反应釜中，贴壁放置，反应釜置于烘箱中，180～220℃反应20～30h，取出电极，用去离子水和乙醇冲洗表面，以去除残留的盐，将制备得到的电极60℃烘干，得到负载混合价态铁的活化碳气凝胶电极。