/m的有機(jī)試劑進(jìn)行溶劑置換，時(shí)間為5_7天，每隔1_2天更換一次丙酮；將所得到酚醛樹脂氣凝膠放置于室溫下進(jìn)行干燥，室溫干燥時(shí)間為5-7天后在管式爐中控制程序升溫，以1.5-3.50C /min的速度升溫到800_950°C并保持在該溫度下反應(yīng)3-5h，然后以同樣速度冷卻至室溫，得到塊狀碳?xì)饽z；
(2)聚苯乙烯硬模板自組裝:將購買的單分散的聚苯乙烯微球乳液(直徑為500nm，濃度為2.5% W/V)用蒸餾水配置成濃度為1% W/V，再將上述制備的塊狀碳?xì)饽z浸漬到配置好的單分散聚苯乙烯微球乳液中，再將其置入45°C烘箱中靜置12h，待溶劑揮發(fā)完全后得到 PS/CA ；
(3)3D0M-Fe203的沉積及模板的去除:將硝酸鐵九水合物溶于乙醇得到0.5-1 mol噸一1混合溶液，將得到的PS/CA浸漬到上述溶液中，室溫下靜置使乙醇揮發(fā)。然后置于管式爐中，N2氣氛下250°C煅燒2h，升溫速率1°C /min，將PS模板去除得到3D0M_Fe 203/CA。
[0018]電極的表面形貌場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行表征，見圖1，從圖上可以看出，采用膠體晶體模板和溶膠凝膠法在CA基底上已經(jīng)成功得到了具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)，并且孔的平均孔徑大小為390-425 nm。
[0019]實(shí)施例2
采用實(shí)施例1制備的3D0M-Fe203/CA電極電吸附降解吡蟲啉。降解裝置是以3D0M-Fe203/CA電極為陰極，BDD電極為陽極，采用直流穩(wěn)壓電源提供的電壓，控制恒電壓為0-0.1Vo工藝參數(shù)如下:水樣處理體積為50~150 ml，電極面積可為2~10 cm2，電極間距保持在1~3 cm，控制工作電極電勢為0-0.1V。以含有0.1M Na2SO4電解質(zhì)的200mg/L的吡蟲啉作為模擬農(nóng)藥廢水。在實(shí)際應(yīng)用過程中根據(jù)處理廢水的性質(zhì)和水量及電極面積進(jìn)行相應(yīng)處理時(shí)間的控制，以達(dá)到最后處理要求為準(zhǔn)。利用本發(fā)明方法得到的3D0M-Fe203/CA電極可用于電吸附降解殺蟲劑吡蟲啉有機(jī)物污水，在降解處理2.5h后，吡蟲啉的去除率達(dá)到14%。
[0020]實(shí)施例3
采用實(shí)施例1制備的3D0M-Fe203/CA電極電芬頓降解吡蟲啉。降解裝置是以3D0M-Fe203/CA電極為陰極，BDD電極為陽極，采用直流穩(wěn)壓電源提供的電壓，控制恒電流密度為5_15mA.αιΓ2。工藝參數(shù)如下:水樣處理體積為50~150 ml，電極面積可為2~10 cm2，電極間距保持在1~3 cm，控制工作電極電勢為-10~5 Vo以含有0.1M Na2SO4電解質(zhì)的200mg/L的吡蟲啉作為模擬農(nóng)藥廢水。在實(shí)際應(yīng)用過程中根據(jù)處理廢水的性質(zhì)和水量及電極面積進(jìn)行相應(yīng)處理時(shí)間的控制，以達(dá)到最后處理要求為準(zhǔn)。利用本發(fā)明方法得到的3D0M-Fe203/CA電極可用于處理含殺蟲劑吡蟲啉有機(jī)物污水，在降解處理2.5h后，吡蟲啉的去除率達(dá)到80%。
[0021]實(shí)施例4
采用實(shí)施例1制備的3D0M-Fe203/CA電極光助電芬頓降解吡蟲啉。降解裝置是以3D0M-Fe203/CA電極為陰極，BDD電極為陽極，采用直流穩(wěn)壓電源提供的電壓，控制恒電流密度為5_15mA.cm_2。工藝參數(shù)如下:水樣處理體積為50~150 ml，電極面積可為2~10 cm2，電極間距保持在1~3 cm，控制工作電極電勢為_30~5 V，將高壓短弧氙燈(光強(qiáng)，50 mff cm_2)的模擬太陽光作為輻射光源。以含有0.1M Na2SO4電解質(zhì)的200mg/L的吡蟲啉作為模擬農(nóng)藥廢水。在實(shí)際應(yīng)用過程中根據(jù)處理廢水的性質(zhì)和水量及電極面積進(jìn)行相應(yīng)處理時(shí)間的控制，以達(dá)到最后處理要求為準(zhǔn)。利用本發(fā)明方法得到的3D0M-Fe203/CA電極可用于處理含殺蟲劑吡蟲啉有機(jī)物污水，在降解處理2.5h后，吡蟲啉的去除率達(dá)到98%。
[0022]上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三維有序大孔Fe 203/碳?xì)饽z電極的制備方法，其特征在于，在碳?xì)饽z(CA)基底上沉積三維有序的聚苯乙烯微球，并在聚苯乙烯微球的空隙中填入Fe2O3的前驅(qū)溶液，待溶劑揮發(fā)后干燥及煅燒得到既具有光催化效率和電芬頓催化活性高的Fe2O3/碳?xì)饽z電極，具體步驟如下: (1)將間苯二酚、甲醛、碳酸鈉和水按照1:2:100:14.3的摩爾比混合均勻，倒入玻璃模具中，然后放入密閉容器中，靜置反應(yīng)，取出所得到酚醛樹脂氣凝膠，再用表面張力小于30mN/m的有機(jī)試劑進(jìn)行溶劑置換，時(shí)間為5-7天，每隔1_2天更換一次丙酮；將經(jīng)過有機(jī)溶劑轉(zhuǎn)換后的酚醛樹脂氣凝膠放置于室溫下進(jìn)行干燥，室溫干燥時(shí)間為5-7天，然后在管式爐中控制程序升溫，以1.5-3.50C /min的速度升溫到800-950°C并保持在該溫度下反應(yīng)3-5h，再以1.5-3.50C /min的速度冷卻至室溫，得到塊狀碳?xì)饽z； (2)將直徑為500nm，濃度為2.5% W/V的單分散聚苯乙烯微球乳液用蒸餾水配置成濃度為1% W/V，再將步驟(I)制備得到的塊狀碳?xì)饽z浸漬到配置好的單分散聚苯乙烯微球乳液中，再將其置于30-60°C烘箱中靜置10-15h，待溶劑揮發(fā)完全后得到PS/CA ; (3)將硝酸鐵九水合物溶于乙醇得到0.5-1 mol噸―1混合溶液，將步驟⑵得到的PS/CA浸漬到上述溶液中，室溫下靜置使乙醇揮發(fā)，然后置于管式爐中，N2氣氛下200-500°C煅燒l~4h，升溫速率0.5-2.50C /min，將PS模板去除得到三維有序大孔Fe203/CA。
2.一種如權(quán)利要求1所述制備方法得到的三維有序大孔Fe 203/碳?xì)饽z電極在吡蟲啉降解中的應(yīng)用，其特征在于以BDD為陽極，三維有序大孔Fe2O3/碳?xì)饽z電極為陰極，在所述陰極上給予模擬太陽光光照，同時(shí)施加5-15 mA.cm_2恒電流密度進(jìn)行降解。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在中性條件下三維有序大孔Fe2O3/碳?xì)饽z(CA)電極的制備方法及其應(yīng)用。在CA電極表面上，通過垂直浸漬、溶劑蒸發(fā)和模板煅燒的方法在CA電極表面沉積三維有序大孔的Fe2O3即得到3DOM-Fe2O3/CA電極。該電極可用于電芬頓陰極快速降解廢水中難生物降解的污染物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明選用了具有高比面積、高電導(dǎo)率、高吸附容量的碳?xì)饽z作為基底，同時(shí)在CA上負(fù)載了三維有序大孔Fe2O3，既具有了吸收太陽能的光催化性能，同時(shí)兼?zhèn)淞己玫碾姺翌D催化活性，將電芬頓與光催化技術(shù)聯(lián)合使用，提高了電芬頓活性的同時(shí)也降低了能耗。本工藝實(shí)施簡便、成本低廉，是一種高效、節(jié)能的新技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用方面具有廣泛的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【IPC分類】C02F1-30, C02F101-30, C02F1-461, C02F1-72
【公開號(hào)】CN104528891
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510001962
【發(fā)明人】趙紅穎, 彭求勝, 趙國華
【申請(qǐng)人】同濟(jì)大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月5日