[发明专利]用于使用碳电极的电芬顿方法的装置和方法及其用于去除有机污染物的应用

权利要求书

1.一种电芬顿装置，包括：

阴极；和

阳极，其中

所述阴极为涂覆有石墨烯的非石墨烯碳基材或为石墨烯。

2.根据权利要求1所述的装置，其中：

(a)所述石墨烯的薄层电阻为4.0kΩsq^-1至5.5kΩsq^-1，例如4.4kΩsq^-1至5.1kΩsq^-1；和/或

(b)涂覆有石墨烯的阴极的电阻值小于或等于3.0Ω，例如小于或等于0.2Ω，例如小于或等于0.1Ω；和/或

(c)当与对等的未涂覆阴极相比时，所述涂覆有石墨烯的阴极在其电阻值方面的降低大于或等于90％，例如大于或等于92.8％；和/或

(d)所述阴极的电活性表面积为2,000cm²至10,000cm²，例如3,500cm²至5,000cm²(例如4,665cm²)；和/或

(e)与对等的未涂覆阴极相比，所述阴极的电活性表面积为大于或等于1000％；和/或

(f)当所述阴极为涂覆有石墨烯的非石墨烯碳基材时，所述石墨烯涂层还包含石墨烯和粘合剂材料，其中石墨烯与粘合剂材料的重量比为1:1至1:10，任选地其中所述粘合剂材料为氟碳聚合物。

3.根据权利要求1所述的装置，其中：

(a)当所述阴极为涂覆有石墨烯的非石墨烯碳基材时，所述非石墨烯碳基材选自碳布、碳毡、碳纤维丝、石墨或碳纤维刷；或者

(b)当所述阴极为石墨烯时，所述石墨烯呈石墨烯泡沫、基材上的单层石墨烯、或多层石墨烯的形式。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述非石墨烯碳基材为碳布(例如经聚四氟乙烯处理的碳布)或碳纤维刷。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述阳极为掺杂有硼的金刚石阳极。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述掺杂有硼的金刚石阳极包含基材上的掺杂有硼的金刚石涂层，任选地其中用于所述掺杂有硼的金刚石涂层的所述基材选自钽、钨、硅、钛和铌中的一种或更多种。

7.一种用于处理废水的电芬顿方法，包括：

在电芬顿条件下使废水接触容器中的阴极和阳极，其中所述阴极为涂覆有石墨烯的非石墨烯碳基材或为石墨烯，任选地其中所述方法还包括将催化量的铁(II)盐添加到有此需要的废水中。

8.根据权利要求7所述的方法，其中：

(a)所述石墨烯的薄层电阻为4.0kΩsq^-1至5.5kΩsq^-1，例如4.4kΩsq^-1至5.1kΩsq^-1；和/或

(b)所述阴极的电阻值小于或等于3.0Ω，例如小于或等于0.2Ω，例如小于或等于0.1Ω；和/或

(c)当与对等的未涂覆阴极相比时，涂覆有石墨烯的阴极在其电阻值方面的降低大于或等于90％，例如大于或等于92.8％；和/或

(d)所述阴极的电活性表面积为2,000cm²至10,000cm²，例如3,500cm²至5,000cm²(例如4,665cm²)；和/或

(e)与对等的未涂覆阴极相比，所述阴极的电活性表面积为大于或等于1000％。

9.根据权利要求7所述的方法，其中：

(a)当所述阴极为涂覆有石墨烯的非石墨烯碳基材时，所述非石墨烯碳基材选自碳布、碳毡、碳纤维丝、石墨或碳纤维刷；或者

(b)当所述阴极为石墨烯时，所述石墨烯呈石墨烯泡沫、基材上的单层石墨烯、或多层石墨烯的形式。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述非石墨烯碳基材为碳布或碳纤维刷。

11.根据权利要求7所述的方法，其中所述阳极为掺杂有硼的金刚石阳极。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述掺杂有硼的金刚石阳极包含基材上的掺杂有硼的金刚石涂层，任选地其中所述基材选自钽、钨、硅、钛和铌中的一种或更多种。