全部 标题 作者
关键词 摘要

OALib Journal期刊
ISSN: 2333-9721
费用：99美元
投递稿件

查看量下载量

相关文章

更多...
-  2017 


DOI: 10.3866/PKU.WHXB201609191

Full-Text   Cite this paper   Add to My Lib

Abstract:

发展氧气还原反应（ORR）的二电子高效电催化剂一直是燃料电池领域的研究热点，但针对具有二电子还原特征且可应用于水处理领域电极材料的研究还处在起步阶段。本综述介绍了近年来二电子还原特征的贵金属电极材料及其在电催化处理水中污染物的研究进展。在Fe2+存在下，Pd基电极材料催化氧气还原合成H2O2，间接催化氧化水中有机污染物，实现有机物的矿化降解和水质的净化；Pd基电极催化还原水中有机污染物、无机盐等，将其转化为低毒性、易处理产物并彻底去除；Pd基催化电极的高效电子传导性能增强了水中重金属离子的氧化/还原转化，实现重金属去除。本综述展望了纳米电极材料在水处理应用的机遇与发展方向。
Developing highly efficient electrode catalysts with the four-electron oxygen reduction pathway has remained a research hotspot in fuel cell research. However, the pursuit of novel electrode catalysts possessing the specific two-electron reduction route for water treatment is challenging. In this review, we focus on recent progress in electrocatalytic treatment of refractory pollutants in water by palladium (Pd)-based noble metal electrodes. We highlight:(i) the degradation and mineralization of organic pollutants through electrocatalytic oxidation derived from the combination of Fe2+ and H2O2, which can be in-situ synthesized by Pd based electrodes; (ii) electrocatalytic reduction transformation from toxic organic pollutants and inorganic salts to harmless products by Pd-based electrodes; and (iii) removal of heavy metals by redox conversion via Pd-based electrodes. The future opportunities and prospects of applying noble metal nanocatalysts in water treatment are discussed

 References

[1]  5 Zheng Y. R. ; Gao M. R. ; Li H. H. ; Gao Q. ; Arshad M. N. ; Albar H. A. ; Sobahi T. R. ; Yu S. H. Sci. China. Mater 2015, 58, 179. doi: 10.1007/s40843-015-0034-5
[2]  10 Zhu C. ; Zeng J. ; Lu P. ; Chlistunoff J. ; Gu Z. ; Xia Y. Chemistry 2013, 19, 5127. doi: 10.1002/chem.201203787
[3]  11 Yarulin A. E. ; Crespo-Quesada R. M. ; Egorova E. V. ; Kiwi-Minsker L. L. Kinet. Catal 2012, 53, 253. doi: 10.1134s0023158412020152
[4]  12 Jin M. ; Zhang H. ; Xie Z. ; Xia Y. Energ. Environ Sci 2012, 5, 6352. doi: 10.1039/C2EE02866B
[5]  30 Feng Q. C. ; Wang W. Y. ; Cheong W. C. ; Wang D. S. ; Peng Q. ; Li J. P. ; Chen C. ; Li Y. D. Sci. China Mater 2015, 58, 936. doi: 10.1007/s40843-015-0109-3
[6]  32 Ojani R. ; Abkar Z. ; Hasheminejad E. ; Raoof J. B. Int. J.Hydrog. Energy 2014, 39, 7788. doi: 10.1016/j.ijhydene.2014.03.081
[7]  33 Spencer J. A. ; Rosenberg S. G. ; Barclay M. ; Wu Y. C. ; McElwee-White L. ; Howard Fairbrother D. Appl. Phys. A 2014, 117, 1631. doi: 10.1007/s00339-014-8570-5
[8]  34 Barzola-Quiquia J. ; Schulze S. ; Esquinazi P. Nanotechnology 2009, 20, 165704. doi: 10.1088/0957-4484/20/16/165704
[9]  孙丽美; 张铖; 包英荣; 李宏霞. 电化学, 2014, 20, 56. doi: 10.13208/j.electrochem.121110
[10]  50 Deguchi T. ; Iwamoto M. J.Phys. Chem. C 2013, 117, 18540. doi: 10.1021/jp4056297
[11]  51 Li J. ; Ishihara T. ; Yoshizawa K. J.Phys. Chem. C 2011, 115, 25359. doi: 10.1021/jp208118e
[12]  55 Ham H. C. ; Hwang G. S. ; Han J. ; Nam S.W. ; Lim T. H. J.Phys. Chem. C 2009, 113, 12943. doi: 10.1021/jp9043545
[13]  57 Jirkovsky J. S. ; Panas I. ; Ahlberg E. ; Halasa M. ; Romani S. ; Schiffrin D. J. J.Am. Chem. Soc 2011, 133, 19432. doi: 10.1021/ja206477z
[14]  61 Luo M. ; Yuan S. ; Tong M. ; Liao P. ; Xie W. ; Xu X. Water Res 2014, 48, 190. doi: 10.1016/j.watres.2013.09.029
[15]  75 O'Day P. A. ; Vlassopoulos D. ; Root R. ; Rivera N. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 2004, 101, 13703. doi: 10.1073pnas.0402775101
[16]  78 Qian A. ; Yuan S. ; Zhang P. ; Tong M. Environ. Sci. Technol 2015, 49, 5689. doi: 10.1021/acs.est.5b00808
[17]  79 Wan D. ; Liu H. ; Zhao X. ; Qu J. ; Xiao S. ; Hou Y. J.Colloid Interface Sci 2009, 332, 151. doi: 10.1016/j.cej.2014.10.081
[18]  84 Xie W. ; Yuan S. ; Mao X. ; Hu W. ; Liao P. ; Tong M. ; Alshawabkeh A. N. Water Res 2013, 47, 3573. doi: 10.1016/j.watres.2013.04.004
[19]  85 Wang J. ; Zhou J. ; Hu Y. ; Regier T. Energ. Environ. Sci 2013, 6, 926. doi: 10.1039/C2EE23844F
[20]  86 Ai Z. ; Xiao H. ; Mei T. ; Liu J. ; Zhang L. ; Deng K. ; Qiu J. J.Phys. Chem. C 2008, 112, 11929. doi: 10.1021/jp803243t
[21]  2 Liu M. M. ; Zhang R. Z. ; Chen W. Chem. Rev 2014, 114, 5117. doi: 10.1021/cr400523y
[22]  3 Chlistunoff J. J.Phys. Chem. C 2011, 115, 6496. doi: 10.1021jp108350t
[23]  罗柳轩; 沈水云; 朱凤鹃; 章俊良. 物理化学学报, 2016, 32, 337. doi: 10.3866/PKU.WHXB201509144
[24]  8 Chen A. ; Ostrom C. Chem. Rev 2015, 115, 11999. doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00324
[25]  9 Zhang H. ; Jin M. ; Xiong Y. ; Lim B. ; Xia Y. Accounts Chem. Res 2013, 46, 1783. doi: 10.1021/ar300209w
[26]  31 Ye J. S. ; Chen C.W. ; Lee C. L. Sensor. Actuat. B-Chem 2015, 208, 569. doi: 10.1016/j.snb.2014.11.091
[27]  35 Torrisi L. ; Caridi F. ; Giuffrida L. Nucl. Instrum. Meth. B 2010, 268, 2285. doi: 10.1016/j.nimb.2010.03.029
[28]  37 Sun L. M. ; Zhang C. ; Bao Y. R. ; Li H. X. J.Electrochem 2014, 20, 56. doi: 10.13208/j.electrochem.121110
[29]  38 Nguyen T. T. ; Pan C. J. ; Liu J. Y. ; Chou H. L. ; Rick J. ; Su W.N. ; Hwang B. J. J. Power Sources 2014, 251, 393. doi: 10.1016j.jpowsour.2013.11.084
[30]  39 Lee Y.W. ; Kim M. ; Kim Z. H. ; Han S.W. J.Am. Chem. Soc 2009, 131, 17036. doi: 10.1021/ja905603p
[31]  41 Choi S. ; Jeong H. ; Choi K. H. ; Song J. Y. ; Kim J. ACS Applied Materials & Interfaces 2014, 6, 3002. doi: 10.1021am405601g
[32]  42 Yang D. ; Carpena-Nú?ez J. ; Fonseca L. F. ; Biaggi-Labiosa A. ; Hunter G.W. Sci. Rep 2014, 4, 3773. doi: 10.1038srep03773
[33]  43 Robert C.M. ; Evan U. ; Cao G. Z. Sci. China Mater 2015, 58, 715. doi: 10.1007/s40843-015-0084-8
[34]  46 Yang L. ; Hu C. ; Wang J. ; Yang Z. ; Guo Y. ; Bai Z. ; Wang K. Chem. Commun 2011, 47, 8581. doi: 10.1039/C1CC12528A
[35]  48 Choudhary V. R. ; Samanta C. ; Choudhary T. V. Appl. Catal. AGen 2006, 308, 128. doi: 10.1016/j.apcata.2006.04.010
[36]  49 Choudhary V. R. ; Samanta C. ; Jana P. Appl. Catal. A-Gen 2007, 332, 70. doi: 10.1016/j.apcata.2007.08.004
[37]  56 Huang Y. ; Ferhan A. R. ; Dandapat A. ; Yoon C. S. ; Song J. E. ; Cho E. C. ; Kim D. H. J.Phys. Chem. C 2015, 119, 26164. doi: 10.1021/acs.jpcc.5b08423
[38]  66 Yuan S. ; Liao P. ; Alshawabkeh A. N. Environ. Sci. Technol 2014, 48, 656. doi: 10.1021/es404535q
[39]  69 Demoisson F. ; Mullet M. ; Humbert B. Environ. Sci. Technol 2005, 39, 8747. doi: 10.1021/es050717s
[40]  73 Scialdone O. ; D'Angelo A. ; De Lumè E. ; Galia A. Electrochim. Acta 2014, 137, 258. doi: 10.1016/j.jiec.2013.07.007
[41]  74 Qian A. ; Liao P. ; Yuan S. ; Luo M. S. Water Res 2014, 48, 326. doi: 10.1016/j.watres.2013.09.043
[42]  77 Sun M. ; Zhang G. ; Qin Y. ; Cao M. ; Liu Y. ; Li J. ; Qu J. ; Liu H. Environ. Sci. Technol 2015, 49, 9289. doi: 10.1021/acs.est.5b01759
[43]  80 Li A. ; Zhao X. ; Hou Y. ; Liu H. ; Wu L. ; Qu J. Appl. Catal. BEnviron 2012, 111-112, 628. doi: 10.1016/j.apcatb.2011.11.016
[44]  82 Mao R. ; Zhao X. ; Lan H. ; Liu H. ; Qu J. Appl. Catal. BEnviron 2014, 160-161, 179. doi: 10.1016/j.apcatb.2014.04.040
[45]  83 Mao R. ; Zhao X. ; Qu J. Electrochim. Acta 2014, 132, 151. doi: 10.1016/j.electacta.2014.03.170
[46]  87 Fu L. J. ; Gao J. ; Zhang T. ; Cao Q. ; Yang L. C. ; Wu Y. P. ; Holze R. J.Power Sources 2007, 171, 904. doi: 10.1016/j.jpowsour.2007.05.099
[47]  91 Neelgund G. M. ; Oki A. ; Luo Z. J.Colloid Interface Sci 2014, 430, 257. doi: 10.1016/j.jcis.2014.04.053
[48]  92 Ma J. ; Liu R. ; Wang X. ; Liu Q. ; Chen Y. ; Valle R. P. ; Zuo Y.Y. ; Xia T. ; Liu S. ACS Nano 2015, 9, 10498. doi: 10.1021acsnano.5b04751
[49]  93 Qu G. ; Liu S. ; Zhang S. ; Wang L. ; Wang X. ; Sun B. ; Yin N. ; Gao X. ; Xia T. ; Chen J. J. ; Jiang G. B. ACS Nano 2013, 7, 5732. doi: 10.1021/nn402330b
[50]  许瀚; 童叶翔; 李高仁. 物理化学学报, 2016, 32, 2171. doi: 10.3866/PKU.WHXB201606131
[51]  27 Kang W. ; Li H. ; Yan Y. ; Xiao P. ; Zhu L. ; Tang K. ; Zhu Y. ; Qian Y. J.Phys. Chem. C 2011, 115, 6250. doi: 10.1021jp111702s
[52]  28 Ji Y. G. ; Wu L. ; Fan Q. H. Acta Chim. Sin 2014, 72, 798. doi: 10.6023A14040325
[53]  季益刚; 吴磊; 范青华. 化学学报, 2014, 72, 798. doi: 10.6023A14040325
[54]  29 Chen C. C. ; Lin C. L. ; Chen L. C. Electrochim. Acta 2015, 152, 408. doi: 10.1016/j.electacta.2014.11.116
[55]  44 Plowman B. J. ; Bhargava S. K. ; O'Mullane A. P. Analyst 2011, 136, 5107. doi: 10.1039/C1AN15657H
[56]  45 Shih Z. Y. ; Wang C.W. ; Xu G. ; Chang H. T. J.Mater. Chem. A 2013, 1, 4773. doi: 10.1039/C3TA01664A
[57]  52 Li J. ; Staykov A. ; Ishihara T. ; Yoshizawa K. J.Phys. Chem. C 2011, 115, 7392. doi: 10.1021/jp1070456
[58]  53 Li G. ; Han J. ; Wang H. ; Zhu X. ; Ge Q. ACS Catal 2015, 5, 2009. doi: 10.1021/cs501805y
[59]  54 Sheth P. A. ; Neurock M. ; Smith C. M. J.Phys. Chem. B 2003, 107, 2009. doi: 10.1021/jp021342p
[60]  59 Verdaguer-Casadevall A. ; Deiana D. ; Karamad M. ; Siahrostami S. ; Malacrida P. ; Hansen T.W. ; Rossmeisl J. ; Chorkendorff I. ; Stephens I. E. L. Nano Lett 2014, 14, 1603. doi: 10.1021/nl500037x
[61]  60 Yuan S. ; Fan Y. ; Zhang Y. ; Tong M. ; Liao P. Environ. Sci. Technol 2011, 45, 8514. doi: 10.1021/es2022939
[62]  68 Mao X. ; Yuan S. ; Fallahpour N. ; Ciblak A. ; Howard J. ; Padilla I. ; Loch-Caruso R. ; Alshawabkeh A. N. Environ. Sci. Technol 2012, 46, 12003. doi: 10.1021/es301711a
[63]  70 Falayi T. ; Ntuli F. J.Ind. Eng. Chem 2014, 20, 1285. doi: 10.1016/j.jiec.2013.07.007
[64]  72 Rifkin E. ; Gwinn P. ; Bouwer E. Environ. Sci. Technol 2004, 38, 267A. doi: 10.1021/es040575m
[65]  81 Zhao X. ; Li A. ; Mao R. ; Liu H. ; Qu J. Water Res 2014, 51, 134. doi: 10.1016/j.watres.2013.12.028
[66]  89 Ishihara A. ; Tamura M. ; Ohgi Y. ; Matsumoto M. ; Matsuzawa K. ; Mitsushima S. ; Imai H. ; Ota K. I. J.Phys. Chem. C 2013, 117, 18837. doi: 10.1021/jp405247m
[67]  90 Liu Y. ; Shrestha S. ; Mustain W. E. ACS Catal 2012, 2, 456. doi: 10.1021/cs200657w
[68]  1 Shao M. H. ; Chang Q.W. ; Dodelet J. P. ; Chenitz R. Chem. Rev 2016, 116, 3594. doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00462
[69]  4 Levy N. ; Mahammed A. ; Kosa M. ; Major D. T. ; Gross Z. ; Elbaz L. Angew. Chem. Int. Ed 2015, 54, 14080. doi: 10.1002anie.201505236
[70]  6 Brillas E. ; Sirés I. ; Oturan M. A. Chem. Rev 2009, 109, 6570. doi: 10.1021/cr900136g
[71]  7 Luo L. X. ; Shen S. Y. ; Zhu F. J. ; Zhang J. L. Acta Phys. -Chim. Sin 2016, 32, 337. doi: 10.3866/PKU.WHXB201509144
[72]  13 Liu L. ; Yoo S. H. ; Lee S. A. ; Park S. Nano Lett 2011, 11, 3979. doi: 10.1021/nl202332x
[73]  14 Tian N. ; Zhou Z. Y. ; Sun S. G. Chem. Commun 2009, 12, 1502. doi: 10.1039/b819751b
[74]  15 Cui C. H. ; Yu J.W. ; Li H. H. ; Gao M. R. ; Liang H.W. ; Yu S.H. ACS Nano 2011, 5, 4211. doi: 10.1021/nn2010602
[75]  16 Adams B. D. ; Asmussen R. M. ; Ostrom C. K. ; Chen A. C. J.Phys. Chem. C 2014, 118, 29903. doi: 10.1021/jp5095273
[76]  17 Semaltianos N. G. ; Petkov P. ; Scholz S. ; Guetaz L. J.Colloid Interface Sci 2013, 402, 307. doi: 10.1016/j.jcis.2013.03.062
[77]  18 Jukk K. ; Alexeyeva N. ; Sarapuu A. ; Ritslaid P. ; Kozlova J. ; Sammelselg V. ; Tammeveski K. Int. J.Hydrog. Energy 2013, 38, 3614. doi: 10.1016/j.ijhydene.2013.01.062
[78]  19 Adams B. D. ; Wu G. ; Nigro S. ; Chen A. J.Am. Chem. Soc 2009, 131, 6930. doi: 10.1021/ja901798u
[79]  20 Gu L. ; Luo N. ; Miley G. H. J. Power Sources 2007, 173, 77. doi: 10.1016/j.jpowsour.2007.05.005
[80]  21 Spencer J. A. ; Rosenberg S. G. ; Barclay M. ; Wu Y. C. ; McElwee-White L. ; Fairbrother D. H. Appl. Phys. A-Mater 2014, 117, 1631. doi: 10.1007/s00339-014-8570-5
[81]  22 Bhuvana T. ; Kulkarni G. U. ACS Nano 2008, 2, 457. doi: 10.1021/nn700372h
[82]  23 Muniz-Miranda M. ; Gellini C. ; Canton P. ; Marsili P. ; Giorgetti E. J. Alloy. Compd 2014, 615, S352. doi: 10.1016/j.jallcom.2013.12.064
[83]  24 Kim J. ; Reddy D. A. ; Ma R. ; Kim T. K. Solid State Sci 2014, 37, 96. doi: 10.1016/j.solidstatesciences.2014.09.005
[84]  25 Kuai L. ; Yu X. ; Wang S. ; Sang Y. ; Geng B. Langmuir 2012, 28, 7168. doi: 10.1021/la300813z
[85]  26 Xu H. ; Tong Y. X. ; Li G. R. Acta Phys. -Chim. Sin 2016, 32, 2171. doi: 10.3866/PKU.WHXB201606131
[86]  36 Mortazavi S. Z. ; Parvin P. ; Reyhani A. ; Golikand A. N. ; Mirershadi S. J.Phys. Chem. C 2011, 115, 5049. doi: 10.1021jp1091224
[87]  40 Xu J. ; Wilson A. R. ; Rathmell A. R. ; Howe J. ; Chi M. ; Wiley B. J. ACS Nano 2011, 5, 6119. doi: 10.1021/nn201161m
[88]  47 Cernohorsky O. ; Zdansky K. ; Zavadil J. ; Kacerovsky P. ; Piksova K. Nanoscale Res. Lett 2011, 6, 410. doi: 10.11861556-276X-6-410
[89]  58 Jin X. ; Dang L. ; Lohrman J. ; Subramaniam B. ; Ren S. ; Chaudhari R. V. ACS Nano 2013, 7, 1309. doi: 10.1021nn304820v
[90]  62 Yuan S. ; Mao X. ; Alshawabkeh A. N. Environ. Sci. Technol 2012, 46, 3398. doi: 10.1021/es204546u
[91]  63 Sun M. ; Zhang G. ; Liu Y. ; Liu H. ; Qu J. ; Li J. Chem. Eur. J 2015, 21, 7611. doi: 10.1002/chem.201406676
[92]  64 Qin Y. ; Sun M. ; Liu H. ; Qu J. Electrochim. Acta 2015, 186, 328. doi: 10.1016/j.electacta.2015.10.122
[93]  65 Liao P. ; Yuan S. ; Chen M. ; Tong M. ; Xie W. ; Zhang P. Environ. Sci. Technol 2013, 47, 7918. doi: 10.1021/es401730s
[94]  67 Yuan S. ; Chen M. ; Mao X. ; Alshawabkeh A. N. Water Res 2013, 47, 269. doi: 10.1016/j.watres.2012.10.009
[95]  71 Kimbrough D. E. ; Cohen Y. ; Winer A. M. ; Creelman L. ; MabuniC. Crit. Rev. Env. Sci. Tec 1999, 29, 1. doi: 10.108010643389991259164
[96]  76 Kim D. H. ; Bokare A. D. ; Koo M. S. ; Choi W. Environ. Sci. Technol 2015, 49, 3506. doi: 10.1021/es5056897
[97]  88 Zana A. ; Rüdiger C. ; Kunze-Liebh?user J. ; Granozzi G. ; Reeler N. E. A. ; Vosch T. ; Kirkensgaard J. J. K. ; Arenz M. Electrochim. Acta 2014, 139, 21. doi: 10.1016/j.electacta.2014.07.002

Full-Text

Contact Us

service@oalib.com

QQ:3279437679

WhatsApp +8615387084133