电催化阴极阳极协同降解氯草敏的研究

2026/7/6 8:01:29 作者:火星人

简介

氯草敏(Chloridazon,CLZ),分子量221.64,是一种有机氯农药,属于哒嗪酮类化合物,分子中含有苯环和氯原子。氯草敏被喷洒后能迅速被植物根吸收并转送到植物各个部分,抑制光合作用受体II的应答,从而达到致死效应。氯草敏在pH为3-9时,在水体中相对稳定,不会迅速分解;长时间暴露会影响动植物的调节系统,从而影响生态环境。氯草敏降解产生的部分中间体有毒性。

有机农药普遍存在于农业发达地区,氯草敏作为有机氯农药的典型代表之一,广泛分布于土壤、河流、湖泊等。氯草敏会随环境浓度上升而富集在沉积物中,增大其浓度,破坏生态平衡;还会通过生物积累进入人体,引发各种症状甚至癌症。

降解研究[1]

对比四组电催化降解系统不同条件下降解氯草敏性能。通过SEM、TEM、BET等研究FCN-MHOF/GF阴极材料的形貌结构特征,通过CV、EIS等研究电催化阴极电化学性能,通过UPLC-QTOF/MS及EPR分析研究阴极阳极协同催化降解氯草敏过程机理及路径。主要研究结论如下:

(1)采用简单水热法制备FCN-MHOF/GF阴极电极。通过SEM、TEM和BET的形貌表征,观察到电极表面层状纳米花结构。XRD、XPS结果表明材料中Fe以FeOOH形式存在,Co、Ni金属主要以氧化物的形式存在。

(2)构建四组不同催化系统降解氯草敏,探究不同电压、电解质浓度、pH值对四组系统降解氯草敏性能的影响。结果表明阴极阳极协同催化降解系统可以在3.0V电压、100mg/L低电解质浓度、pH为3的条件下40min内实现氯草敏100%降解。

(3)循环伏安法测试证明FCN-1011电催化阴极具备最高氧化峰峰值电流密度14.6mA/cm2。交流阻抗测定显示FCN-1011电催化阴极电阻为2.24Ω,电荷转移电阻为13.533Ω。

(4)经过五次循环降解后,该系统对氯草敏的降解率保持在99.6%以上。此外,阴极阳极协同催化系统可在180min内实现70.7%矿化率,相对阳极氧化系统提高28.3%以上。

(5)淬灭实验结果表明,阴极阳极协同催化系统降解过程中产生羟基自由基,通过EPR测试验证羟基自由基存在,说明降解氯草敏过程存在自由基途径。据此结合UPLC-QTOF/MS及反应前后催化剂中元素价态变化提出该系统降解氯草敏机理和降解路径。

阴极阳极协同催化降解氯草敏降解路径

参考文献

[1] 殷飞. 基于过渡金属MHOF材料电催化氧化去除水中氯草敏[D]. 甘肃:兰州理工大学,2025.

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