本项目针对传统的电化学阳极氧化分解水产臭氧技术和阴极还原氧产过氧化氢技术存在能耗较高及较多副反应的缺点,提出了耦合阳极分解水产臭氧及阴极还原氧产过氧化氢的电化学技术,并通过研究电解池配置方法、电极材料表征及电化学过程分析等深入研究臭氧和过氧化氢协同产生的规律和机制。 项目按照计划内容实施,系统研究了电解池配置方法、电解参数、电极材料制备及修饰对臭氧和过氧化氢产生效率的影响,阐明了臭氧和过氧化氢协同产生的规律。结果发现,通过施加氟掺杂氧化锡中间层,能极大提高镍锑掺杂二氧化锡电极的稳定性,寿命可达1800小时;溶胶凝胶法制备的掺杂二氧化锡电极结构和稳定性优于涂覆热解工艺;而通过控制涂敷热解制备工艺中的干燥时间可以提高掺杂二氧化锡电极的活性。然而通过掺杂银或者铈,或者用铋代替锑,或者用PTFE复合均难以达到提高镍锑掺杂二氧化锡电极产臭氧的活性。空气扩散阴极基底材料和制备工艺对氧还原制备过氧化氢有较大的影响,研究优化了该制备工艺。同时通过蒽醌修饰该空气扩散阴极可以提高氧气还原产过氧化氢的性能最大达2.2倍。同时通过研究电解过程中产生的自由基等中间产物,讨论了臭氧和过氧化氢协同产生的机理。在机理分析的基础上,通过掺杂二氧化锡阳极修饰强化了臭氧产生的性能,产臭氧的电流效率达到了26%。同时依据本项目耦合电化学技术中阴极反应和阳极反应,实现电化学技术的多功能化的学术思路,开展了微生物电化学系统的新功能开发研究,实现了微生物电化学系统协同处理有机废水和重金属废水或者处理有机废水和产氢,进一步拓展了研究领域。