氯乙酸被銀納米粒子修飾玻碳電極來進(jìn)行電脫氯

氯乙酸被銀納米粒子修飾玻碳電極來進(jìn)行電脫氯摘要一個(gè)簡(jiǎn)單的恒電位法被應(yīng)用在沉積在玻碳電極的銀納米粒子上，銀納米粒子對(duì)于還原過程的氯乙酸展現(xiàn)及其非凡的電活動(dòng)性。三氯酸，二氯乙酸，氯乙酸通過在高氯酸鉀中的納米粒子改性玻碳電極上的循環(huán)電流已經(jīng)被研究，每一種化合物展現(xiàn)一系列的減少高峰，這種高峰是指連續(xù)脫氯步驟最多的乙酸，這種氯乙酸的電脫氯機(jī)制也在此工作中討論。關(guān)鍵字：電催化還原，銀納米粒子，氯乙酸，脫氯把氯添加在含有機(jī)雜質(zhì)的溶劑中形成氯乙酸，并通過含氯的物質(zhì)來替代化合物的各種工業(yè)應(yīng)用。氯乙酸傾向于積累在水表層上，由于它的毒性和高穩(wěn)定性，對(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了威脅，許多研究也表明氯乙酸也致癌。被有毒性或者致癌的化合物污染的飲用水對(duì)人類是及其有害的，所以有效的改善技術(shù)被高度重視。事實(shí)上，降解水污染的發(fā)展在研究方面是一個(gè)活躍部分。對(duì)于鹵代化合物的減少的許多方法已經(jīng)被大家所熟知。在這其中，還原方法很具有影響力，因?yàn)樵诟鞣N條件下鹵代化合物的減少是可行的。然而，電極具有良好的催化材料對(duì)于碳-鹵鍵的還原需要避免伴隨水還原到氫。近日，銀備受矚目，由于其強(qiáng)大的催化性能它適用于種類繁多的有機(jī)鹵化物。金屬納米粒子展示有趣的光學(xué)，電子，相應(yīng)本體金屬的不同的顯著化學(xué)性質(zhì)。電催化還原領(lǐng)域中，金屬納米粒子引起很多人的關(guān)注。由于在體積金屬電極上的非凡的催化性能比，金屬納米粒子修飾電極越來越多地被用在許多電催化過程中，如過氧化氫的還原和小的有機(jī)化合物的氧化。這項(xiàng)工作報(bào)告了一個(gè)關(guān)于銀納米粒子對(duì)于在高氯酸中氯乙酸還原的電催化性能的研究。這種氯化揮發(fā)性有機(jī)化合物的電化學(xué)脫氯，例如氯乙酸，氯仿，三氯乙烯，已經(jīng)被廣泛的被在研究的各種催化陰極，氯乙酸的脫氯在一些改性電極方面也被報(bào)道。然而，基于銀納米顆粒的氯乙酸脫氯仍然缺乏。金屬納米沉積在固體粒子表面可以通過多種方法來制備。例如，金屬的真空蒸鍍，擴(kuò)散控制聚集，和化學(xué)，電化學(xué)沉積。在這項(xiàng)工作中，一個(gè)簡(jiǎn)單，快捷電位法是應(yīng)用到銀納米粒子上，他們對(duì)于氯乙酸電化學(xué)還原電活動(dòng)進(jìn)行研究，對(duì)氯乙酸電脫氯機(jī)制進(jìn)行了討論。實(shí)驗(yàn)三氯乙酸（TCAA）,二氯乙酸（DCAA）,和氯乙酸（MCAA）購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，并分別原樣使用。制備的解決方案采用蒸餾和去離子水。所有的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)在CHI660A電化學(xué)工作站（中國(guó)上海的晨華儀器公司）建立在傳統(tǒng)的三電極單元上，工作電極是用直徑為3毫米納米Ag/GC電極。由一個(gè)鉑箔做輔助電極，使用銀/氯化銀做參比電極，銀納米粒子電上玻碳電極（GC）是完成在0.1M硝酸鉀溶液含3毫米硝酸銀溶液中由恒電位法，在-0.4v的電壓下反應(yīng)100秒。，50毫升的溶液中用10毫升氯乙酸，電解實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了120分鐘。使用銀納米顆粒沉積玻碳電極（納米Ag/GC）作為工作電極。氯在溶液中的濃度通過氯離子選擇性電極測(cè)定。銀納米粒子的顯微照片在GC上被顯示特點(diǎn)通過S-3400NII掃描電子顯微鏡（SEM）（日本日立公司）結(jié)果和討論納米銀/GC表征電極銀納米粒子對(duì)GC的恒電位沉積完成在-0.4V的電壓上，在這條件下，該過程被擴(kuò)散控制，因此，銀瞬時(shí)成核發(fā)生在GC表面，圖1示出了銀納米顆粒沉積在GC的SEM圖像。如從圖可知。銀納米粒子分別分布在GC表面，雖然有少數(shù)聚集體可以觀察

銀納米顆粒的1SEM圖像氯乙酸在納米Ag/GC的循環(huán)電流對(duì)氯乙酸的還原進(jìn)行了銀納米顆粒的電催化活性的測(cè)試。圖2顯示，TCAA,DCAA的循環(huán)電流,MCAA在納米Ag/GC電極上的電流和TCAA在0.1M高氯酸鋰溶液中GC電極上的電流。如圖2所示。曲線D中沒觀察到還原峰，這表明，在玻碳電極沒有氯乙酸的電活動(dòng)。然而，在納米Ag/GC電極上，氯乙酸（曲線a）顯示出3不可逆還原峰（EPC，-0.33，-0.61，和-1.14V），而DCAA（曲線b）與MCAA（曲線c）分別顯示出2（EPC,-0.68和-1.16V）和1（EPC，-1.19V）的不可逆還原峰。第二峰電位和氯乙酸的第三峰者分別為第一重合DCAA和MCAA的還原步驟，同樣，DCAA的第二峰值接近于峰值MCAA。如圖2，氯乙酸，DCAA和MCAA的最后峰值位于幾乎相同的電位。這些研究結(jié)果清楚地表明，氯乙酸還原得到DCAA，這反過來又降低至0MCAA在更負(fù)電位。這種順序脫氯的最后一步過程是MCAA對(duì)乙酸的還原。結(jié)果表明，銀納米顆粒表現(xiàn)出更傾向于氯乙酸的還原過程.三氯乙酸的循環(huán)電流，選擇一個(gè)模型，上在納米Ag/GC電極以不同的掃描速率分別調(diào)查，如圖3，可以看出，該電位和峰電流是依賴于掃描速率。峰-峰分離加寬以增加掃描率。掃描速度范圍在10-100毫伏/秒，減少峰值電流線性上升所增加的掃描速率的相關(guān)系數(shù)分別為0.994，0.995，和0.992，這表明順序脫氯反應(yīng)是表面控制的過程。電脫氯機(jī)制基于先前的報(bào)道，通電加氫機(jī)制是主要的氯乙酸還原途徑，在某些相反面，水的還原可以使化學(xué)吸附氫發(fā)生，那么化學(xué)吸附氫能迅速反應(yīng)用于氯乙酸以產(chǎn)生脫氯產(chǎn)品?；瘜W(xué)吸附的形成氫氣可能是該電極的控制步驟，氯乙酸催化還原的機(jī)理可以由以下等式來表示：2H2O+2e-+Agf2(H)ads+2OH-Cl3C200H+Agf(Cl3C200H)adsAg(Cl3C200H)adsAg+2(H)adsAgf(HCl2C200H)adsAg+HCL(HCL2C200H)adsAgfHCl2C200H+Ag這種互動(dòng)可以顯著降低大超電勢(shì)與游離減少有關(guān)在C-C1鍵。這就是為什么DCAA和MCAA可/GC在非常低的潛在價(jià)值減少了納米Ag/GC電極。對(duì)氯乙酸在Ag/GC電極的納米銀催化脫氯。為了證明氯乙酸去除氯化物的可行性，進(jìn)行制備氯乙酸的電解實(shí)驗(yàn)。溶液包含氯乙酸在恒電位為(-1.2V與銀/氯化銀)納米銀/GC電極被電解120分鐘。圖4顯示示納米Ag/GC電極上每個(gè)氯乙酸酸對(duì)在溶液電解過程中所獲得的氯離子的濃度。結(jié)果表明所有氯乙酸可在納米銀/GC電極脫氯。氯乙酸的脫氯活動(dòng)有以下列順序降低：TCAA>DCAA>MCAA.為了測(cè)試銀納米粒子的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，一些電解實(shí)驗(yàn)是同樣的納米Ag/GC電極上反復(fù)進(jìn)行的，未經(jīng)銀礦床續(xù)期，結(jié)果是高度重現(xiàn)性好相比與那些獲得使用新鮮制備電極。目前的電解實(shí)驗(yàn)下降超過9%左右。因此，我們的實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)納米Ag/GC電極上無顯著老化影響。結(jié)論在這個(gè)研究中，沉積在GC銀納米顆?？梢院苋菀椎乜梢酝ㄟ^簡(jiǎn)單的電位方法制備，銀納米粒子表現(xiàn)出顯著的電催化活性對(duì)于氯乙酸的還原。氯乙酸的脫氯是逐步的，以下為路徑：TCAA-DCAA-MCAA-乙酸。氯乙酸脫氯活動(dòng)性減小順序?yàn)門CAA,DCAA，MCAA。用實(shí)際的觀點(diǎn)來看這些事實(shí)銀納米粒子治療了被氯乙酸污染的水。聲明：這項(xiàng)工作得到了國(guó)家科學(xué)技術(shù)部中國(guó)(批準(zhǔn)號(hào)項(xiàng)目2008ZX07421-002)和國(guó)家自然科學(xué)基金(50938004的)重大支持！

1.SingerPC(1994)JEnvironEng120:727—744LifongoLL,BowdenDJ,BrimblecombeP(2004)Chemosphere55:467—476KuhnR,PattardM(1990)WaterRes24:31-38LaineDF,ChengIF(2007)MicrochemJ85:183-193RondininiS,MussiniPR,MuttiniP,SelloG(2001)ElectrochimActa46:3245-3258DanielMC,AstrucD(2004)ChemRev104:293-346CampbellFW,BeldingSR,BaronR,XiaoL,ComptonRG(2009)JPhysChem113:9053-9062SanthoshP,GopalanA,LeeKP(2006)JCatal238:177-185McCormickML,AdriaensP(2004)EnvironSciTechnol38:1045-1053WangJ,FarrellJ(2005)JApplElectrochem35:243-248RondininiS,VertovaA(2004)ElectrochimActa49:4035-4046LiYP,CaoHB,ZhangY(2006)Chemsophere63:359-364LiYP,CaoHB,ZhangY(2007)WaterRes41:197-205AltamarL,FernandezL,BorrasC,MostanyJ,CarreroH,ScharifkerB(2010)SensandActuB146:103-110CampbellFW,ComptonRG(2010)InterJElectrochemSci5:407-413CampbellFW,ZhouYG,ComptonRG(2010)NewJChem34:187-189AdzicGD,DrazicDM,DespicAR(1988)JElectroanalChem239:107-111DaboP,LaplanteF,JeanF,MenardH,LessardJ(2000)EnvironSciTechnol34:1265-1268-D.4 -0-0Patential/VFis，2Thecyclicvoltammetricb創(chuàng)且viorofthen^ano-A^'GCebitrodein0.1MLiCIC4solutioninthepresenoeof5mMTCAA(cjifi'ea).,DCAA 如andMCAA?甘倨厲and5m