王婧, 崔春月, 田俠, 張雪, 王穎, 辛言君

非晶態(tài)Pd-P/聚吡咯/泡沫Ni電極對五氯苯酚的催化還原

王婧, 崔春月, 田俠, 張雪, 王穎, 辛言君

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 青島市農(nóng)村環(huán)境工程研究中心, 青島 266109)

電催化還原氯代有機(jī)物具有效率高和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。研究采用電化學(xué)沉積法在泡沫Ni上制備了非晶態(tài)Pd-P/聚吡咯/泡沫Ni(Pd-P/PPy/foam Ni)復(fù)合電極, 用于電催化還原法去除水中的五氯苯酚(PCP)。掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線衍射分析(XRD)和X射線光電子能譜分析(XPS)等表征結(jié)果表明, 摻雜P使Pd催化劑分散均勻, 粒徑變小, 且由晶態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)。由電催化還原PCP發(fā)現(xiàn), 摻雜P明顯提高了電極的催化活性。在(Pd)/(P)為1 : 3, Pd負(fù)載量為0.15 mg/cm2, H2SO4濃度為0.2 mol/L, 陰極電位為–1.2 V條件下, 處理180 min后, PCP的降解率達(dá)到90.8%。另外, Pd-P/PPy/foam Ni電極重復(fù)使用8次, 仍保持良好的穩(wěn)定性。

Pd-P/PPy/foam Ni; 非晶態(tài); 電催化還原

氯代苯酚, 尤其是五氯苯酚(Pentachlorophenol, PCP)被廣泛應(yīng)用于木材防腐劑、除草劑以及殺蟲劑[1]。但是PCP毒性大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易降解, 對人類的呼吸、內(nèi)分泌和生殖等系統(tǒng)造成損害。因此, 許多國家將PCP列為優(yōu)先控制污染物[2]。氯代苯酚的毒性主要來自于結(jié)構(gòu)中含有的氯, 并且隨著氯原子含量的增加其毒性增強(qiáng)[3]。

氯代苯酚的處理方法有吸附法[4]、生物法[5]、光催化法[6]、電催化法[7]等, 其中電催化還原法以其高效、操作簡單、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注[8], 高效處理的關(guān)鍵在于選取催化活性高, 且性能穩(wěn)定的電極。

貴金屬Pd以其良好的吸附氫和儲存氫的能力, 對電催化還原處理氯代有機(jī)物具有較高的催化活性[9-11]。但貴金屬Pd價格昂貴, 需不斷提高其催化活性和穩(wěn)定性。研究表明, 貴金屬中摻雜非金屬元素N、B、P等, 不但影響催化劑形貌[12-13], 而且使貴金屬的3d電子密度降低, 晶格條紋常數(shù)增大, 并使晶態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)[14-15], 影響催化劑的催化活性。泡沫(foam Ni)基體具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以提供較大的比表面積和短的離子擴(kuò)散路徑, 增強(qiáng)電極的導(dǎo)電性[16]。聚吡咯(Polypyrrole, PPy)具有良好的導(dǎo)電性、力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性, 增強(qiáng)催化劑在電極表面上的結(jié)合能力, 抑制貴金屬團(tuán)聚等優(yōu)點(diǎn), 但是其電催化還原的應(yīng)用少有報道[17]。

本工作采用電化學(xué)沉積法制備非晶態(tài)Pd-P/PPy/foam Ni復(fù)合電極, 并借助各種表征方法對電極的表面形貌、晶型結(jié)構(gòu)、電化學(xué)特性等進(jìn)行評價。以PCP為有機(jī)污染物, 研究了影響電催化還原的主要因素及電極的穩(wěn)定性。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與材料

五氯苯酚(>99%), 科密歐試劑公司; 氯化鈀(PdCl2), 西安催化劑化工有限公司; 次亞磷酸鈉(NaH2PO2·H2O), 天津同鑫化工廠; 泡沫Ni, 江蘇嘉億盛電子有限公司; 陽離子交換膜(Nafion N324), 美國杜邦公司。

1.2 Pd-P/PPy/foam Ni電極的制備

PPy/foam Ni制備: 先將foam Ni (25 mm× 20 mm×0.2 mm)放入0.5 mol/L的H2SO4中浸泡2 min, 然后依次用無水乙醇和蒸餾水超聲處理后晾干。將處理好的foam Ni作為陽極, 鉑(25 mm× 20 mm×0.2 mm)作為陰極, 摩爾比為2:1的對甲苯磺酸和聚吡咯作為反應(yīng)液, 在0 ℃、2 V電壓條件下, 電沉積18 min。反應(yīng)結(jié)束后用蒸餾水沖洗干凈, 晾干, 得到PPy/foam Ni電極。

Pd-P/PPy/foam Ni制備: 以PPy/foam Ni為工作陰極, 鉑片為工作陽極, 電解質(zhì)溶液為Pd與P不同摩爾比的PdCl2和NaH2PO2·H2O混合溶液, 電沉積40 min, 蒸餾水沖洗干凈并晾干后, 即得到Pd-P/PPy/foam Ni復(fù)合電極。

1.3 電催化還原反應(yīng)

反應(yīng)器為H型玻璃反應(yīng)器, 用陽離子交換膜隔開陰和陽極室, 所制備的復(fù)合電極為工作電極, 鉑電極為對電極, 飽和甘汞電極為參比電極。陽極室電解液為0.2 mol/L H2SO4溶液, 陰極室電解液為含有0.10 mol/L Na2SO4的50 mg/L PCP溶液。在常溫、磁力攪拌和恒電位條件下進(jìn)行降解, 相應(yīng)時間間隔測量剩余PCP濃度, 根據(jù)濃度變化計(jì)算降解率。

1.4 分析方法

材料表征: 采用掃描電鏡(SEM, JEOL 7500F)、透射電子顯微鏡(TEM, JEOL, HT7700)、高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM, Tecnai, G220)、電子衍射分析儀(SADE, Tecnai G220)、X射線衍射分析儀(XRD, Germany, Bruker/AXS D8Advance)和X射線光電子能譜分析儀(XPS, Thermo ESCALAB 250XI)觀察分析電極的形貌、晶型以及表面元素組成。采用電化學(xué)工作站(CV, LK2010)檢測電極的電化學(xué)特性。

目標(biāo)物分析: 通過高效液相色譜法(HPLC)測定PCP的濃度, 測試條件: 色譜柱為Kromasil ODS (5 μm, 4.6 mm×250 mm)反相柱; 流動相為甲醇與水(1%醋酸)(體積比為4 : 1), 流速為1 mL/min; 檢測波長為254 nm。

2 結(jié)果與討論

2.1 電極表征

圖1為Pd/PPy/foam Ni和Pd-P/PPy/foam Ni電極的SEM和TEM照片, 通過ICP測定負(fù)載前后溶液中Pd的含量, 并通過差量法計(jì)算得到Pd的負(fù)載量為0.15 mg/cm2。從圖1(a)的SEM照片中可以看出, 在Pd/PPy/foam Ni電極上的Pd/PPy顆粒呈球狀, 團(tuán)聚明顯, 從TEM照片中可以看出PPy表面上Pd分布不均勻, 呈球形, 且粒徑較大。從圖1(b)的SEM照片中可以看出, Pd-P/PPy顆粒也呈球形且團(tuán)聚, 而從TEM照片中可以觀察到PPy表面Pd分布較均勻, 形狀不規(guī)則, 粒徑小。對比觀察可以看出, 摻雜P有利于減小Pd催化劑的尺寸, 提高Pd分散性。這將為電催化還原提供更多的活性位點(diǎn), 進(jìn)而提高電極的催化效率。

圖1 Pd/PPy/foam Ni(a)和Pd-P/PPy/foam Ni(b)的SEM和TEM(插圖)照片

Pd loading: 0.15 mg/cm2,(Pd) :(P) = 1 : 3

圖2為Pd/PPy/foam Ni電極和Pd-P/PPy/foam Ni電極的XRD圖譜, 由圖可見, Pd/PPy/foam Ni在2=44.8°、52.1°、76.6°、92.9°和98.43°處出現(xiàn)的衍射峰, 經(jīng)與標(biāo)準(zhǔn)譜圖比對確定, 分別歸屬于Ni(111)、(200)、(220)、(311)、(222)特征衍射峰[18]; 在2= 40.13°、46.7°、68.19°、82.3°和82.24°處出現(xiàn)的強(qiáng)烈的衍射峰, 分別對應(yīng)Pd(111)、(200)、(220)、(311)、(222)晶面衍射峰[19]。這表明Pd成功地負(fù)載到PPy/foam Ni電極表面, 且以結(jié)晶狀態(tài)存在。而Pd-P/PPy/foam Ni電極的XRD圖譜只存在Ni的特征衍射峰, 未出現(xiàn)Pd的晶體的衍射峰, 從插圖可以看出35°~45°處出現(xiàn)了寬的彌散峰, 表明Pd以非晶態(tài)存在。

圖3為Pd/PPy/foam Ni和Pd-P/PPy/foam Ni電極的HR-TEM照片和SAED斑點(diǎn)。如圖3(a)所示, 在Pd/PPy/foam Ni電極的HR-TEM照片中, 有明顯的衍射晶格條紋, 相鄰晶格條紋的間距為0.226 nm, 對應(yīng)Pd元素的Pd(111)晶面[20], 且從SAED斑點(diǎn)可以明顯看到Pd晶體的衍射斑點(diǎn)。而圖3(b)所示, 在Pd-P/PPy/foam Ni電極的HR-TEM照片中, 未觀察到Pd的晶格條紋, 且SAED斑點(diǎn)中只顯示了一個漫散的中心斑點(diǎn), 說明Pd-P/PPy/foam Ni電極中Pd呈非晶態(tài), 這與XRD圖分析結(jié)果一致。

圖2 Pd/PPy/foam Ni和Pd-P/PPy/foam Ni的XRD圖譜

圖3 Pd/PPy/foam Ni(a)和Pd-P/PPy/foam Ni(b)的HR-TEM照片及其SAED斑點(diǎn)

為進(jìn)一步分析Pd-P/PPy/foam Ni電極的元素組成、化學(xué)狀態(tài), 對其進(jìn)行了XPS分析。圖4(a)是Pd-P/PPy/foam Ni電極的XPS全譜圖, 從圖中可以看出電極中含有C、O、Ni、N、Pd、P元素, 其中Cls峰位于296.15 eV, Ols峰位于540.15 eV, Ni2p峰位于854.97 eV, N1s峰位于408.15 eV, 另外Pd3d和P2p的峰位于大約347.26和140.37 eV處。由此可以證明Pd和P元素成功地負(fù)載到電極上。圖4(b)是Pd-P/PPy/foam Ni電極和Pd/PPy/foam Ni電極的Pd3d的XPS光譜圖。由圖4(b)可知, 在Pd-P/PPy/ foam Ni電極中, 結(jié)合能為341.1 eV的峰歸屬于Pd3d3/2, 結(jié)合能為335.8 eV的峰歸屬于Pd3d5/2[21]。而在Pd/PPy/foam Ni電極中Pd3d3/2的結(jié)合能為343.1 eV, Pd3d5/2的結(jié)合能為337.9 eV[22-23]。對比可知, Pd-P/PPy/foam Ni電極中的Pd3d3/2和Pd3d5/2峰均發(fā)生了右移。這是因?yàn)閾饺隤后(P的外層電子軌道有5個電子), P可以與Pd之間通過電子相互作用改變Pd粒子的外層電子分布, 降低Pd的3d電子密度, 即Pd和P之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移, Pd表面的電子轉(zhuǎn)移到P, 使得Pd帶正電; 同時Pd與P之間形成Pd–P共價鍵, 使得金屬晶格擴(kuò)張和金屬間距離增加[24]。這種結(jié)構(gòu)更有利于Pd吸附氫離子并將其轉(zhuǎn)化為活潑氫, 增強(qiáng)Pd的催化活性。

圖4 Pd-P/PPy/foam Ni 的XPS全譜圖(a); Pd/PPy/foam Ni和Pd-P/PPy/foam Ni的Pd 3d XPS圖譜(b)

2.2 電極的電化學(xué)特征

圖5為不同電極的線性伏安曲線。對比三種復(fù)合電極可以發(fā)現(xiàn), PPy/foam Ni電極的平均輸出電流最小, 加PCP和空白溶液中差別不大; 而Pd/PPy/foam Ni和Pd-P/PPy/foam Ni電極在PCP溶液中的電流均明顯高于空白溶液, 其中Pd-P/PPy/foam Ni電極的電流最高。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)Pd/PPy/foam Ni電極的析氫電位在–0.5 V左右, Pd-P/PPy/foam Ni電極的析氫電位為–0.4 V, 說明摻雜P明顯提高了Pd催化劑的析氫性能, 增強(qiáng)了電極的還原電流峰, 使得電極的電催化還原活性增強(qiáng), 從而有利于PCP的電催化還原。

2.3 電催化還原處理PCP的影響因素

2.3.1 Pd與P摩爾比的影響

圖6給出了Pd和P不同摩爾比的Pd-P/PPy/foam Ni電極對水中PCP電催化還原的效果。從反應(yīng)180 min后PCP的降解效果可以看出,(Pd) :(P)由1 : 0.5變化到1 : 3時, 初始濃度為50 mg/L的PCP濃度分別降為21.84和4.62 mg/L, 經(jīng)計(jì)算PCP的降解率從56.3%升高到90.8%。這可能是由于P的添加提高了Pd分散性, 同時Pd表面的電子被P吸引, 表面形成空穴, 生成更多的活性位點(diǎn), 有利于PCP電催化還原的進(jìn)行。繼續(xù)增加P的含量, 使(Pd) :(P)達(dá)到1 : 4時, PCP的降解率反而降低到86.2%。這是因?yàn)樵陔姌O基體面積一定的條件下, 負(fù)載過多的P會導(dǎo)致P包覆Pd催化劑的活性位點(diǎn), 降低電極的催化活性, 從而不利于PCP的降解。

圖5 PPy/foam Ni、Pd/PPy/foam Ni 和 Pd-P/PPy/foam Ni電極的線性伏安曲線

圖6 Pd和P的摩爾比對水中PCP電催化還原效果的影響

2.3.2 陰極電位的影響

通過改變電催化還原脫氯過程中的陰極電位, 觀察不同電壓條件下PCP的電催化還原降解。由 圖7可知, 當(dāng)電極的陰極電位從–0.6 V增大到–1.2 V時, 隨著電壓升高, PCP降解率明顯提高, PCP濃度分別降為20.92和4.62 mg/L, 即相應(yīng)的降解率從58.2%升高到90.8%, 電流效率可達(dá)到18.72%。但當(dāng)陰極電位繼續(xù)升高到–1.4 V時, 電極對PCP的降解率反而下降, 僅為82.6%。隨著陰極電位的不斷升高, 一方面, 電極的電流密度增大, 反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移速度加快, 使電極表面產(chǎn)生和吸附的活潑氫增加, 有利于電催化還原降解PCP; 另一方面, 也加快了析出氫氣的副反應(yīng), 產(chǎn)生的過多氫氣阻止了目標(biāo)物與催化劑接觸, 不利于催化還原處理污染物[25]。因此, 從降解效果、能耗、資源利用等方面綜合考慮, 陰極電位選擇–1.2 V較合適。

圖7 陰極電位對PCP降解效果的影響

((Pd) :(P)=1 : 3, anolyte: 0.2 mol/L H2SO4, Na2SO4concentration: 0.10 mol/L)

2.3.3 陰極電解質(zhì)濃度的影響

不同陰極電解質(zhì)濃度下降解PCP的效果如圖8所示。當(dāng)溶液中Na2SO4濃度從0.05 mol/L增加到0.20 mol/L時, PCP的降解率呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢: 電解質(zhì)濃度0.05 mol/L提高到0.10 mol/L, PCP濃度分別降為12.46 mg/L和4.62 mg/L, 對應(yīng)的降解率由75.1%升高到90.8%; 當(dāng)電解質(zhì)Na2SO4的濃度繼續(xù)增加時, PCP的降解率反而下降。這是因?yàn)槿芤褐蠳a2SO4電解質(zhì)可以為電催化還原過程提供大量可導(dǎo)電的自由離子, 提高了溶液的導(dǎo)電性能, 進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)生活潑氫, 從而有利于PCP的電催化還原脫氯。但電解質(zhì)濃度過高又會加快副反應(yīng), 如H2產(chǎn)生, 阻礙PCP的電催化還原速率的提高。綜合考慮各因素, 溶液中電解質(zhì)Na2SO4的濃度選擇0.10 mol/L。

2.4 電極穩(wěn)定性

為考察Pd-P/PPy/foam Ni電極的穩(wěn)定性, 重復(fù)使用8次, 考察電極對PCP電催化還原的效果, 結(jié)果如圖9所示。從圖中可以看出, 隨著使用次數(shù)的增加, 兩種電極對PCP的降解率基本不變, 均保持較好的穩(wěn)定性。Pd-P/PPy/foam Ni電極對PCP的降解率保持在90.8%, 比Pd/PPy/foam Ni電極對PCP的降解率高19.9%。ICP未檢測出溶液中含有催化劑, 表明Pd-P/PPy/foam Ni電極具有較好的催化活性和穩(wěn)定性。

圖8 Na2SO4濃度對PCP降解效果影響

((Pd) :(P)=1 : 3, cathode potential ?1.2 V, H2SO4concentration: 0.20 mol/L)

圖9 PCP降解率與電極使用次數(shù)的關(guān)系

((Pd) :(P)=1 : 3, H2SO4concentration: 0.20 mol/L, Cathode potential: ?1.2 V)

3 結(jié)論

1)采用電化學(xué)沉積法制備了Pd-P/PPy/foam Ni復(fù)合電極, 從電極形貌、成分和電化學(xué)特性表征結(jié)果可以看出, P摻雜有效地提高了催化劑的分散性, 且Pd呈非晶態(tài), 具有較高的電催化活性。

2)由Pd-P/PPy/foam Ni電極對水中PCP的電催化還原效果可以發(fā)現(xiàn), P的摻入量、電極電位、陰極電解質(zhì)對降解效果影響較大。當(dāng)(Pd) :(P)為1 : 3, Na2SO4濃度為0.10 mol/L, 陰極電位為–1.2 V時, PCP的降解率達(dá)到90.8%。且Pd-P/PPy/foam Ni電極穩(wěn)定性良好, 有望作為一種高效和環(huán)境友好的電催化材料應(yīng)用于氯代有機(jī)物的電催化還原處理。

[1] LIAN X B, LI L, MAO S L,. Progress on extracting techniques of pentachlorophenol in leather and textiles., 2010, 39(15): 37–41.

[2] ZHOU L X, CHEN X H, JIN M C. Research progress on toxicity and prevention of pentachlorophenol to human body., 2014, 43(2): 338–342.

[3] MUNOZ M, PEDRO Z M D, CASAS J A,. Assessment of the generation of chlorinated byproducts upon Fenton-like oxidation of chlorophenols at different conditions., 2011, 190(1/2/3): 993–1000.

[4] SUN M Y, CUI C Y, WU J,. Synthesis and characterization of structure controllable of magnetic CoCu(1–x)Fe2O4for adsorption of pentachlorophenol., 2017, 40(6): 43–48.

[5] ZHU L, LIN H Z, QI J Q,. Effect of H2on reductive transformation of p-ClNB in a combined ZVI-anaerobic sludge system.,2012, 46(19): 6291–6299.

[6] YE M, CHEN Z, WANG W,. Hydrothermal synthesis of TiO2hollow microspheres for the photocatalytic degradation of 4- chloronitrobenzene.,2010, 184(1/2/3): 612–619.

[7] ALFAYA E, IGLESIAS O, PAZOS M,. Environmental application of an industrial waste as catalyst for the electro-Fenton-like treatment of organic pollutants., 2015, 5(19): 14416–14424.

[8] SUN C Z, WEI X, ZHANG H,. Dechlorination of pentachlorophenol (PCP) in aqueous solution on novel Pd-loaded electrode modified with PPy-SDBS composite film., 2015, 22(5): 3828–3837.

[9] WEI P D, XUE F G, MIN M O,. Progress of the study on the synthesis and catalytic property of noncrystalline alloy nanotubes., 2010, 31(8): 887–894.

[10] NIE W D, YANG Q F, LU Z H. Mesoporous silicon-supported ultrafine Pd nanoparticles for dehydrogenation of formic acid.(), 2019, 4: 416–424.

[11] WU Y D, ZHANG Y H, WANG L,. Role of H2O in low concentration CO oxidation on Pd catalysts with different states., 2018, 42(10): 1068–1076.

[12] YE J B, PERNG D C, HSU K C. Amorphous RuW film as a diffusion barrier for advanced Cu metallization., 2010, 157(8): 396–400.

[13] JIANG R, TRAN D T, MC C J P,. A class of (Pd-Ni-P) electro catalysts for the ethanol oxidation reaction in alkaline media., 2014, 4(8): 2577–2586.

[14] DA SILVA F S, DE SOUZA T M. Novel materials for solid oxide fuel cell technologies: a literature review., 2017, 42(41): 26020–26036.

[15] CHEN L, LU L, ZHU H,. Improved ethanol electrooxidation performance by shortening Pd-Ni active site distance in Pd-Ni-P nanocatalysts., 2017(8): 1–9.

[16] LI J S, HU Y P, ZHAO X D,. Study on preparation and electrochemical properties of Co3O4supercapacitor electrode materials., 2019(8): 48–53.

[17] HE S T, GAO H, WU Y Z. Influences of rGO content on properties of SnO2-Fe2O3/rGO anode for lithium ion batteries., 2018, 37(2): 67–71.

[18] WANG J, CUI C Y, XIN Y J,. High-performance electrocatalytic hydrodechlorination of pentachlorophenol by amorphous Ru-loaded polypyrrole/foam nickel electrode.2019, 296: 874–881.

[19] SUN Z, MA X, HU X. Electrocatalytic dechlorination of 2, 3, 5- trichlorophenol on palladium/carbon nanotubes-nafion film/titanium mesh electrode., 2017, 24(16): 14355–14364.

[20] NIE R, SHI J, DU W,. Ni2O3-around-Pd hybrid on graphene oxide: an efficient catalyst for ligand-free Suzuki-Miyaura coupling reaction., 2014, 473(5): 1–6.

[21] YANG G, CHEN Y, ZHOU Y,. Preparation of carbon supported Pd-P catalyst with high content of element phosphorus and its electrocatalytic performance for formic acid oxidation., 2010, 2(3): 492–495.

[22] ELAVARASAN S, BASKAR B, SENTHIL C,. An efficient mesoporous carbon nitride (g-C3N4) functionalized Pd catalyst for carbon–carbon bond formation reactions., 2016, 6(55): 49376–49386.

[23] LIN H, YANG J, LIU J,. Properties of Pd nanoparticles- embedded polyaniline multilayer film and its electrocatalytic activity for hydrazine oxidation., 2013, 90: 382–392.

[24] VANNI M, SERRANO-RUIZ M, TELESIO F,. Black phosphorus/palladium nanohybrid: unraveling the nature of P-Pd interaction and application in selective hydrogenation., 2019, 31(14): 5075–5080.

[25] CUI C, QUAN X, YU H,. Electrocatalytic hydrodehalogenation of pentachlorophenol at palladized multiwalled carbon nanotubes electrode., 2008, 80(1): 122–128.

Amorphous Pd-P/Polypyrrole/Foam Ni Electrode: Electrocatalytic Hydrodechlorination of Pentachlorophenol

WANG Jing, CUI Chunyue, TIAN Xia, ZHANG Xue, WANG Ying, XIN Yanjun

(Qingdao Rural Environmental Engineering Research Center, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China)

Electrocatalytic hydrodechlorination technology possesses great potential in the field of chlorinated organic compound treatment due to the high efficiency, environmental friendliness,The amorphous Pd-P/polypyrrole(PPy)/foam Ni electrode was prepared by electrochemical deposition for electrochemical hydrodechlorination of the pentachlorophenol (PCP). Morphology and chemical structure of Pd-P on the PPy/foam Ni electrode was investigated by the Scanning Electron Microscope (SEM), Transmission Electron Microscope (TEM), X-ray diffraction analysis (XRD), and X-ray photoelectron spectroscope (XPS). The result indicated that the Pd-P catalyst was evenly dispersed on the PPy/foam Ni electrode with small particles and changed from crystalline state to amorphous state. The electrocatalytic reduction of PCP certificated that the doping of P significantly increased the catalytic activity of the electrode. The degradation efficiency of PCP reached 90.8% after electrocatalytic reduction for 180 min under the condition of(Pd)/(P)=1 : 3, Pd loading=0.15 mg/cm2,H2SO4=0.20 mol/L andcathode=?1.2 V. In addition, the Pd-P/PPy/foam Ni electrode exhibited high electrocatalytic stability after reused for 8 times without any notable deactivation.

Pd-P/PPy/foam Ni electrode; amorphous; electrocatalytic reduction

TQ174

A

1000-324X(2020)10-1157-06

10.15541/jim20190582

2019-11-15;

2020-01-18

山東省自然科學(xué)基金(ZR2017MEE013); 國家自然科學(xué)基金(51678323) Natural Science Foundation of Shandong Province (ZR2017MEE013); National Natural Science Foundation of China (51678323)

王婧(1993–), 女, 碩士研究生. E-mail: 1101200823@qq.comWANG Jing(1993–), male, Master candidate. E-mail: 1101200823@qq.com

崔春月, 副教授. E-mail: cuichunyue1977@163.com CUI Chunyue, associate professor. E-mail: cuichunyue1977@163.com