等离子体电解氧化制备F/Sb掺杂Ti/SnO2电极及其高效电催化降解酚类污染物研究

《Journal of Water Process Engineering》：ZnO nanorods decorated with NiFe 2O 4 nanoparticles for photocatalytic degradation of pharmaceutical and organic pollutants and hydrogen evolution

本文推荐一种采用等离子体电解氧化（PEO）技术制备的高稳定性F/Sb掺杂Ti/SnO2电极。其中Ti/SnO2-Sb电极展现出优异的综合性能：高粗糙因子（903.50）、低氧化物电阻（13.77 Ω.cm2）及高析氧电位（3.36 VAg/AgCl）。在10 V电压下处理120分钟，其对苯酚降解率和化学需氧量（COD）去除率分别高达95.14%和84.36%，性能显著优于Ti/SnO2-F电极。该研究为开发高效、稳定、低成本的电催化电极提供了新策略。

　　

亮点

电极的X射线衍射分析

通过X射线衍射（XRD）对涂层电极的晶相和结构进行了分析，结果如图1a所示。在2θ角为12.16、15.42、17.22、23.19、24.45、25.72、28.53、35.78、38.30、45.63和47.43°处观察到的衍射峰，分别对应于四方金红石型SnO₂的（110）、（101）、（200）、（211）、（220）、（002）、（112）、（222）、（411）、（332）和（303）晶面。这表明涂层主要由SnO₂相构成。与Ti/SnO₂-F电极相比，Ti/SnO₂-Sb电极的衍射峰明显宽化，暗示其具有更小的晶粒尺寸。

结论

本文首次成功采用等离子体电解氧化（PEO）涂层方法制备了新型的F/Sb掺杂Ti/SnO₂电极，并将其用于废水中苯酚的降解。Ti/SnO₂-F和Ti/SnO₂-Sb电极均表现出均匀细致的涂层、对钛基底优异的覆盖性、粗糙的表面形貌以及丰富的吸附自由基物种。具有三维凹凸结构的Ti/SnO₂-Sb电极提供了更优越的电化学性能，包括更大的真实表面积（粗糙因子R_f为903.50）和更低的电荷转移电阻，这使其具有更高的苯酚降解效率和化学需氧量（COD）去除能力。此外，该电极还表现出更长的加速寿命（195小时）和更高的析氧电位（OEP），这有助于提高电催化过程中的电流效率。自由基猝灭实验证实，羟基自由基（OH^o）和超氧阴离子自由基（O₂^o-）是降解苯酚的关键活性物种。这项研究为制备具有高反应表面积和长使用寿命的Ti/SnO₂电极提供了一种新颖、高效、经济且简单的方法。