Создание электрокатализатора на углеродных волокнах с анкерированием двухметаллических оксидов железа и марганца и механизм эффективного разложения тиаклоприда

FENG Yao ,  

QIU Jinli ,  

CHAN Huifang ,  

LIU Fuqiang ,  

摘要

Двухметаллические электрокатализаторы способны эффективно катализировать разложение неоникотиноидных инсектицидов за счет синергетического действия, однако их применение ограничено агрегацией наночастиц металлов, что приводит к снижению количества активных центров. Используя электроспиннинг, металлические виды закрепляются на нанофибрах, а последующая термическая обработка обеспечивает плотное ин-ситу соединение металлических оксидов с углеродными волокнами, успешно создан электрокатализатор на углеродных волокнах с анкерированием двухметаллических оксидов железа и марганца (FM@N-CNF), при этом средний размер частиц металлических оксидов составляет всего 6 нм. Электрохимические характеристики подтвердили, что FM@N-CNF обладает большей электроактивной площадью и способностью к электронному переносу по сравнению с однородными металлами. Используя FM@N-CNF в качестве катода при напряжении -0,5 В относительно SCE, тиаклоприд полностью разлагается за 90 минут, а уровень деградации остается выше 80% после 10 циклов. FM@N-CNF демонстрирует хорошую устойчивость при концентрациях загрязнителей от 5 до 100 мг/л, pH от 3 до 11 и в присутствии обычных неорганических солей. Эксперименты по тушению и электронно-парамагнитный резонанс подтверждают, что основным активным кислородным видом является 1O2. Анализ с использованием жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией показал, что процесс разложения тиаклоприда в основном включает карбоксилирование и карбонилирование.

关键词

двухметаллические оксиды; электроспиннинг; электрокатализ; тиаклоприд; синглетный кислород

阅读全文