Page 161 - 201901

第 1 期 刘天晴，等: 聚苯胺改性活性炭粒子电极的光电催化性能 ·147·

液中的传播起到了明显的抑制作用，从而导致降解 种氧化染料的速率加快；外加电压使阳极电子与空
率降低。 穴的复合率降低，光催化与电催化的协同作用使催
2.2.6 不同降解方式对染料降解率的影响 化效率大大增加。
取 100 mL 初始质量浓度为 20 mg/L 的 GB 溶
3 结论
液，在粒子电极的投加量为 0.9 g，电流密度为
2
8 mA/cm ，pH 为 3，苯胺与活性炭质量比为 0.3∶
（1）采用原位聚合法用 PANI 对 AC 进行改性，
0.7 的条件下进行降解，结果如图 10 所示。从图 10
并进行了 SEM、TEM、XRD 和 FTIR 表征，结果表
中可以看出，在加入粒子电极后，体系在无光照和
明，改性后 PANI 复合于 AC 粒子表面。
无电催化（C）的条件下，降解 3 h 时，GB 降解率
（2）在苯胺与活性炭质量比为 0.3∶0.7、溶液
为 10.97%，说明粒子电极对染料具有一定的吸附作 2
pH=3、电流密度为 8 mA/cm 、粒子电极质量浓度为
用；光催化（PC）条件下，降解 3 h 时，GB 降解率
9 g/L、GB 初始质量浓度为 20 mg/L 的条件下，经
为 16.41%，与无光照和无电催化的条件相比，PC
过 3 h 光电催化，直接耐晒翠蓝 GB 的降解率可达到
下降解率增加不大，说明在无电催化的条件下，粒
95.47%。
子电极的光催化作用有限；电催化（EC）条件下，
（3）粒子电极具有一定的吸附性能，PANI 表
降解 3 h 时，GB 降解率为 77.79%，而光电催化（PEC）
面产生的电子-空穴对与吸附在粒子电极表面的染
条件下，降解 3 h 时，GB 降解率达到了 95.47%，
料发生反应，从而将染料降解；极化后的粒子电极
高于光催化与电催化降解率之和，说明光催化与电
在光电协同催化过程中形成一个微型电解池，加快
催化连用，外加电压抑制了阳极光生电子与空穴的
了传质速率，所以降解率提高。以改性 AC 作为粒
复合，提升了光催化性能，光催化和电催化的协同
子电极，原料易得，对其进行半导体改性后可作为
作用使降解效率提高。 光电催化剂应用于废水处理等方面。

参考文献：
[1] Shen Yongjia ( 沈永嘉 ). The syntheses and applications of
phthalocyanines[M]. Beijing: Chemical Industry Press (化学工业出
版社), 2000: 124.
[2] Fan Guangping (樊广萍), Xie Jiangkun (谢江坤), Li Mu (李睦), et
al. Applied research of electrochemical oxidation technologies in
wastewater treatment[J]. Water Purification Technology (净水技术),
2016, 35(6): 30-36.
[3] Lv G F, Wu D C, Fu R W. Performance of carbon aerogels particle
electrodes for the aqueous phase electrocatalytic oxidation of
simulated phenol wastewaters[J]. Journal of Hazardous Materials,
2009, 165(1/2/3): 961-966.
图 10 不同降解方式对染料降解的影响 [4] Chen Y, Shi W, Xue H M, et al. Enhanced electrochemical
Fig. 10 Effect of different degradation methods on the degradation of dinitrotoluene wastewater by Sn-Sb-Ag-modified
degradation rate of dye ceramic particulates[J]. Electrochimica Acta, 2011, 58(1): 383-388.
[5] He Wanping (何万萍), Meng Yong (孟勇). Preparation and properties
2.3 粒子电极降解机理的推测 of ceramic-carbon composite particle electrode for three-dimensional
在光电协同催化过程中，由于经 PANI 改性后 electrocatalytic treatment of organic wastewater[J]. Fine Chemical
Intermediates (精细化工中间体), 2017, 47(3): 39-42.
的 AC 仍具有很大的比表面积，所以一部分降解效 [6] Xie Hongduan (解宏端), Yang Yutong (杨雨桐), Shan Danying (单
果是由粒子电极的吸附性能贡献。PANI 作为一种对 丹滢), et al. Degradation of hodamine B by ultraviolet combined
electro-catalysis with CuO-TiO 2/Al 2O 3 three-dimensional particle
可见光有良好吸收作用的有机半导体材料,在光照
electrode[J]. Environmental Protection of Chemical Industry (化工环
条件下，激发电子从最高占据分子轨道（HOMO） 保), 2017, 37(2): 172-177.
中过渡到最低未占据分子轨道（LUMO），形成高度 [7] Zhao H Z, Sun Y, Xu L N, et al. Removal of Acid Orange 7 in
simulated wastewater using a three-dimensional electrode reactor:
*
–
离域的 π-π 共轭结构 [25] ，在 HOMO 上产生电子（e ）， Removal mechanisms and dye degradation pathway[J].
+
在 LUMO 上形成空穴（h ） [26] 。在外加电场的作用 Chemosphere, 2010, 78(1): 46-51.
下，粒子电极被极化，靠近主阳极的一端呈负极， [8] Zhou Dan (周丹), Yu Jian (余健), Tang Hao (唐浩), et al.
Photoelectrocatalytic degradation of rhodamine B by CoFe 2O 4/TiO 2/
另一端感应成正极，每个粒子电极与周围的水形成 flake graphite particle electrode [J]. Chinese Journal of Environmental
一个微型电解池，电化学氧化反应可在每一个粒子 Engineering (环境工程学报), 2016, 10(10): 5503-5510.
[9] Scanlon D O, Dunnill C W, Buckeridge J, et al. Band alignment of
电极表面同时进行，大大缩短了传质距离，PANI
rutile and anatase TiO 2[J]. Nature Materials, 2013, 12: 798-801.
所具有的高导电率极大提高了传质速率，使活性物 [10] Kapilashrami M, Zhang Y, Liu Y S, et al. Probing the optical