新型仿生光催化剂的合成及在孔雀绿光催化降解中的作用

 通过付-克反应用磺酸铁酞菁(FePcS)修饰中孔分子筛HMS,首次得到了一种新型光反应催化剂(简称为HMS-FePcS),并用XRD,TG,FT-IR, SEM/TEM,元素分析及固体紫外漫反射光谱等手段对催化剂进行了表征. 实验结果表明,催化剂能高效地催化H2O2氧化降解孔雀绿染料,光照下,在500 ml浓度为0.1 mmol/L的孔雀绿溶液中加入0.3 ml 30%的H2O2和20 mg HMS-FePcS催化剂,于50 ℃下反应 1200 min,脱色率接近100%,总有机碳的去除率达到73%. 对孔雀绿光催化降解的机理进行了初步探讨.     

仿生光催化剂的优化制备、介孔特性表征及其在催化降解苯酚废水中的应用

以十二胺(DDA)或十八胺(ODA)为模板剂,采用焙烧或萃洗法去除模板剂制备中孔分子筛(HMS).X射线粉末衍射(XRD)及氮吸附表征结果说明,以十二胺为模板剂且采用焙烧法去除模板剂制备的分子筛具有明显的XRD介孔衍射峰,而且其氮吸附曲线具有典型的IV类等温线特征及H1型脱附滞后环,这属于典型的介孔材料特征.以此分子筛为载体,通过F—C反应将磺酸铁酞菁(FePcS)修饰在HMS上,得到新型光催化剂.催化剂的BET比表面积为675.1m2·g-1,平均孔径为5.78nm,孔容为0.587cm3·g-1,且仍保持着鲜明的介孔特征.最后在模拟可见光照射下应用催化剂处理浓度高达1000mg·L-1的模拟苯酚废水,反应400min后,苯酚的转化率达到85%以上,反应溶液pH值也由4.52降到2.65,表明有酸类降解中间产物生成,反应最终苯酚转化率接近100%,总有机碳(TOC)的去除率达81%以上.催化剂表现出了良好的催化降解有机废水的性能.     

新型仿生光催化剂HMS-FePcS催化孔雀绿在可见光下的降解历程

在可见光照射下,采用合成的新型仿生光催化剂HMS-FePcS催化降解孔雀绿模拟染料废水.由不同反应时间段反应液的HPLC谱和MS谱中产物峰的变化可知,孔雀绿的催化降解过程为先脱色后矿化.采用固体萃取法对孔雀绿降解的中间产物进行了富集和分离,并使用GC-MS对所得的中间产物进行了鉴定,确定出10余种中间产物.在此基础上对孔雀绿的降解历程进行了推测,指出孔雀绿的光催化降解主要从中心碳原子与二甲氨基苯基之间的C-C键处断裂,4-二甲氨基苯甲酮是此反应最常见的中间产物.当4-二甲氨基苯甲酮被羟基自由基进攻时,生成苯甲酸、对二甲氨基苯甲酸及对二甲氨基苯酚等化合物.这些小分子芳香类中间产物进一步发生羟基化反应,开环生成小分子脂肪酸类化合物.     

超高交联树脂催化剂对水溶液中孔雀绿的催化降解研究

通过磺酸铁酞菁(FePcS)与氯甲基化交联聚苯乙烯进行Friedel-Crafts反应,合成了一种新型光反应催化剂(命名为C-FePcS).在可见光的照射下,加入适量的H2O2,该催化剂能非常有效地降解难生物降解染料孔雀绿(MG).实验结果表明,脱色率近100%,总有机碳(TOC)的去除率达到72%,而且该催化剂对反应环境的pH值不敏感.最后对光催化降解的机理进行了合理的推测.     

废弃离子交换树脂基炭化树脂的制备与特性

以废弃的阳离子交换树脂为原料,在不同的炭化温度下,经过炭化活化工序,制备得炭化树脂 (CA).元素分析和红外光谱表明离子交换树脂表面的磺酸基经高温炭化-活化处理后,绝大部分发生热解反应,并生成了一定量的耐热砜基.炭化树脂的BET比表面积可达340.1m2/g.通过水溶液中苯酚吸附实验的初步结果表明,对苯酚的吸附量可达57.60mg苯酚/g炭化树脂,苯酚吸附量和BET比表面积成良好的线性关系;在实验研究的浓度范围内,可以用Langmuir方程很好的拟合吸附平衡数据.     

新型仿生光催化剂HMS-FePcS催化降解孔雀绿的反应因素及动力学

在可见光照射下,应用合成的新型仿生光催化剂HMS-FePcS,催化降解孔雀绿模拟废水.考察了温度、光源强度、催化剂用量、过氧化氢用量以及金属活性中心(Fe,Cu和Co)等一系列因素对降解反应的影响,得到了优化的反应条件.在此基础上推导出孔雀绿光催化降解的反应级数及反应速率常数.该降解反应分两个阶段,初始反应的速率与反应物的浓度无关,呈现出零级反应的特征;而后一阶段的反应呈现一级反应的特征.两段反应均可用经典的Langmuir-Hinshelwood多相催化动力学模型进行合理的解释.