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石墨烯二氧化锰的制备及其电催化氧化性能研究


重庆大学本科学生毕业设计(论文) 石墨烯/二氧化锰的制备及其电催化 氧化性能研究 学 学 生:万梦 号:20116568 指导教师:刘成伦 专 业:应用化学 重庆大学化学化工学院 二〇一五年六月 Graduation Design(Thesis) of Chongqing University The preparation and electrochemical catalytic properties research of Graphene/MnO2 Undergraduate: Wan Meng Supervisor: Prof. Liu Chenglun Major: Applied Chemistry College of Chemistry and Chemical Engineering Chongqing University June 2015 重庆大学本科学生毕业设计(论文) 中文摘要 摘 要 我国城市化进程迅速发展,城市人口不断增多,产生了大量的城市垃圾,处理 垃圾渗滤液成为治理环境过程中面临的一大难题,而电催化氧化法对垃圾渗滤液 的处理有显著成效。 本文通过氧化还原法成功合成了 MnO2,并通过浸渍法制备出了电催化活性更 好的石墨烯(RGO)/MnO2 复合材料。运用 XRD 和 SEM 表征了复合材料的组成和 形貌,并以苯酚溶液为模拟污染物,通过循环伏安检测和差分脉冲检测表征了复 合材料的电催化氧化性。 对石墨烯/MnO2 复合材料的合成方法进行了优化, 探讨了 石墨烯的掺杂量和还原时间对石墨烯/MnO2 复合材料性能的影响。 实验结果指出,当增加石墨烯的掺杂量时,石墨烯/MnO2 复合材料的电催化活 性先增加然后减小,掺杂 15wt%的石墨烯时,石墨烯/MnO2 复合材料的电催化活 性最好,通过差分脉冲法检测,当电解液为 100mg/L 的苯酚溶液时,其峰值电流 相比于 MnO2 提高了 54%,其电荷转移电阻降低了 73%。合成复合材料时,以氨 水为还原剂,反应时间为 2h 时合成的石墨烯/MnO2 复合材料具有较好的电催化活 性, 其电荷转移电阻比未还原的复合材料的降低了 85%, 比还原 4h 的降低了 20%。 XRD 检测结果表明制备的复合材中 MnO2 为纯度较高、晶型比较单一、结晶度比 较好的 ε-MnO2。SEM 结果表明制备的复合材料中 MnO2 在石墨烯片层上生长,呈 层片状分布。循环伏安结果表明,当扫描速度增加增加时,峰值电流增加,峰值 电流与扫描速率有着良好的线性关系, 可以说明石墨烯/MnO2 复合材料电催化氧化 苯酚为扩散控制过程。 关键词:苯酚、石墨烯/MnO2、电催化、电化学交流阻抗、XRD I 重庆大学本科学生毕业设计(论文) ABSTRACT ABSTRACT With increasing of urban population and increasing urban waste, waste leachate treatment has become a big problem to environmental governance, through electrochemical method can efficiently loading out most of the garbage leachate pollutants. MnO2 was prepared through oxidation-reduction metho

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