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薄层二硫化钼修饰石墨毡阴极电芬顿降解水中邻苯二甲酸酯

文章出处:人气: 发表时间:2023-10-04 13:02

  邻苯二甲酸酯是广泛使用的塑化剂,是废水中常见的内分泌干扰物。电芬顿技术通过阴极原位产H₂O₂并活化产生·OH,能有效降解邻苯二甲酸酯。传统阴极材料产H₂O₂的选择性和活性受限于pH和传质。二硫化钼因其独特的二维结构和可调的电子性质,在催化领域备受关注。特别是具有八面体配位结构的金属相MoS₂,其基面具有类金属的导电性,且边缘和基面上的硫原子对氧还原反应的催化活性远高于稳定的半导体相。本研究通过水热法,在商业石墨毡纤维上原位生长了高覆盖率的金属相二硫化钼超薄纳米片,构建了自支撑的阴极。

  

  电化学测试证实,该电极在pH 3-9的广泛范围内,均对通过两电子氧还原路径产H₂O₂展现了极高的选择性。在电芬顿降解邻苯二甲酸二甲酯的实验中,该阴极在30分钟内即可将20mg/L的污染物近乎完全去除,总有机碳矿化率达到55%。其降解速率是纯石墨毡阴极的8倍以上。机理研究表明,该体系中除了·OH外,还产生了大量的单线态氧,共同攻击污染物分子。金属相二硫化钼的高活性源于其类金属导电性、丰富的边缘和基面硫空位。该体系在含有高浓度Cl⁻和HCO₃⁻的真实水体中,仍保持高效的降解能力。

  

  该研究将金属相二硫化钼这一新兴二维材料用于电芬顿领域,实现了在近中性pH下高效、宽谱降解水中塑化剂污染物的目标,为电芬顿技术的实际应用提供了先进的阴极材料。

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