光电化学催化降解水中酸性大红3R染料的研究.pdf

144 中国科学B辑化学2005，35(2)：144～150 光／电／化学催化降解水中酸性大红3R染料的研究串 李明玉矿。 熊 林① 陈芸芸@ 张娜① 张渊明② 尹华① (暨南大学①环境工程系；②化学系，广州510630) 摘要 以高纯石墨电极、TiO。／Ti薄膜电极和甘汞电极，分别为阴极、阳极和参比电极，设计研 制出了新型光．电．化学催化集成反应器．在紫外光和外加电场的作用下，不仅Ti02／Ti薄膜电极能 对阳极槽中的酸性大红3R进行光电催化降解脱色，且在阴极上产生的过氧化氢及其与亚铁离子 形成的H202，Fe“催化体系，对阴极槽中的染料溶液也有良好的脱色降解作用．该催化集成反应 器充分利用了光生空穴和光生电子，实现了在阳、阴两极同时对染料进行降解脱色处理，达到了 “双极双效”的目的．实验表明，当用0．02 位一反=0．66V的条件下，阴极槽和阳极槽对30 mg·L-’酸性大红3R溶液的脱色降解率分别达 到92％和60％，与双极单效的光电催化相比，效率显著提高． 关键词 光／电，化学催化 石墨电极 光电催化 酸性大红3R 光催化氧化有毒或难生物降解的有机污染物， 其催化活性，人们除了在Ti02的负载技术上进行深 已成为当前环境污染控制领域中最为活跃的研究热 入研究【】．2】之外，将外加电场与TiO：薄膜光催化结合 点之一在有机污染物的光催化降解研究中，性能优 良的光催化材料的选用显得非常重要．Ti02因其具有以负载有Ti02薄膜的电极为阳极，以铂阴极为辅助 氧化还原电位高、催化反应驱动力大、活性高、化学 稳定性好和对人体无害等优点，而倍受关注，也因此 阳极上的光生电子移走，减少了“电子．空穴”对的复 被应用于一些有毒难降解有机污染物的催化降解研 合率，充分发挥了光生空穴的氧化能力，从而达到提 究中虽然粉末Ti02具有良好的催化活性，但因其回高Ti02薄膜的光催化能力但在有关的光电催化氧 收困难等问题，近年来更多的研究者致力于Ti02负化研究中，只利用了Ti02薄膜阳极的光生空穴对阳 载技术的研究．然而，因传统负载方法的限制，难以 极槽中有机物进行降解处理，而阴极除作为辅助电 控制Ti02薄膜的均匀性与粒度大小，使其量子效应、极外，并未发挥其它作用．若在TiO：薄膜阳极对有机 表面和界面效应减弱，催化活性明显降低．为了提高 污染物进行光电催化降解的同时，也使阴极对阴极 2004-10-17收稿，2005—01，24收修改稿 +广东省科技计划(批准号：2002c31622)和广东省自然科学基金(批准号31921)资助项目 edu com ”联系人，E—mail：tlimy@jnuC11．1imingyu2000@163com．1iming-yu@sohu SCIENCEINCHINASer．B Chemistry 万方数据 第2期 李明玉等：光／电／化学催化降解水中酸性大红3R染料的研究 145 槽中有机物进行降解处理，即使阴、阳两电极同时分 公司)；721型分光光度计(上海精密科学仪器有限公 别对阴极槽和阳极槽中有机物进行催化降解，达到 54紫外可见分光光度计 司)；LengguangSpectmmlab 双极双效之目的，这将进一步提高光电催化反应器 的效率．但至今尚未见这方面的文献报道本文设计 (上海亚明有限公司)：85．1型磁力搅拌器(上海司乐仪 了以Ti02薄膜电极为阳极、具有较高析氢超电位的器厂)；217型甘汞参比电极(上海精密科学仪器有限 纯石墨电极为阴极、甘汞电极为参比电极所组成的光