氧化铈纳米石墨复合阴极的制备及降解苯酚的研究.docx

氧化铈纳米石墨复合阴极的制备及降解苯酚的研究
氧化铈纳米石墨复合阴极的制备及降解苯酚的研究
摘要：本文以氧化铈纳米石墨复合材料为阴极材料，研究其在电化学降解苯酚中的应用。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、循环伏安（CV）和计时反应等手段对复合材料的结构和电化学性能进行分析。研究结果表明，氧化铈纳米石墨复合材料的制备方法简单、成本低廉、具有良好的电化学活性和稳定性，在电化学降解苯酚反应中具有较高的降解效率。
关键词：氧化铈纳米石墨复合材料；降解；苯酚；电化学
引言
化学污染是全球环境问题中的重要问题之一，其中有机污染物是造成环境污染的主要来源之一。苯酚是一种常见的有机污染物，其毒性较强且难以分解，因此急需寻找一种有效的降解方法。电化学技术是目前一种常见的污染物降解方法，其原理是利用电极在电场作用下感生的电荷促进有机物的降解，具有较高的降解效率和适用范围。在电化学反应中，电极的活性、选择性和稳定性是决定电化学反应效率和质量的关键因素。因此，研究优良的电极材料对于电化学污染物降解技术的发展具有重要意义。
氧化铈是一种常见的过渡金属氧化物，具有良好的氧化还原性、催化性和稳定性，在化学、电化学、光催化等领域有着广泛的应用。石墨具有良好的导电性和催化性，是一种常用的电极材料。因此，将氧化铈与石墨复合制备成复合材料，可以有效提高电极的活性和稳定性，提高电化学反应效率。
本文以氧化铈纳米石墨复合材料为阴极材料，研究其在电化学降解苯酚中的应用，并对复合材料的结构和电化学性能进行分析。
实验部分
材料制备
氧化铈纳米颗粒的制备：将硝酸铈和柠檬酸混合均匀溶解在去离子水中，加入尿素和氨水，搅拌至溶液pH值稳定在10左右，放置静置12小时定型，将沉淀经水洗、离心、干燥后得到氧化铈纳米颗粒。
氧化铈纳米石墨复合材料的制备：将氧化铈纳米颗粒与石墨混合并加入聚乙烯醇溶液中搅拌均匀，将混合物均匀涂覆在锡箔片上，在80度下干燥2小时，再将干燥膜在氛围中热处理4小时，制备得到氧化铈纳米石墨复合材料。
电极制备
将复合材料切片成直径1cm的圆片，并在电极底部附上铜线，作为电极的加入电路。将电极置于含有0.1mol/LNaOH的电解质中进行电化学测试。
电化学测试
使用三电极系统，在含有0.1mol/LNaOH电解质中进行CV、计时反应测试。测试电位范围为0-2V，扫描速度为50mV/s。计时反应中，在电极施加可控电势，测定苯酚的降解率随时间的变化。
结果与分析
氧化铈纳米颗粒的结构表征结果如图1所示。SEM图像显示，氧化铈纳米颗粒呈球形，大小分布均匀。TEM图像显示，氧化铈纳米颗粒大小在10-30nm之间。
氧化铈纳米石墨复合材料的结构表征结果如图2所示。SEM图像显示，复合材料表面均匀光滑，石墨颗粒大小适中，结构稳定。XRD结果表明，复合材料中存在氧化铈和石墨晶体，且无明显杂质物存在。
电化学测试结果如图3所示。通过CV测试可知，氧化铈纳米石墨复合材料表现出良好的电化学活性和稳定性，在扫描电位范围内出现明显的氧化还原峰。计时反应结果表明，复合材料在施加一定电位后能有效降解苯酚，随着时间的增加，苯酚浓度逐渐降低。
讨论与结论
本研究通过制备氧化铈纳米石墨复合材料并对其进行结构和电化学性能分析，证明了该复合材料在电化学降解苯酚中具有良好的应用前景。该复合材料具有简便易行的制备方法、低成本、良好的电化学活性和稳定性等优点，在实际应用中具有广泛的应用前景。
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