Co-Fe/SBA-15与过一硫酸盐联用非均相催化降解水中染料罗丹明B（英文）

由于硫酸根自由基(SO·-4)的强氧化性,基于SO·-4的高级氧化技术受到人们的高度关注.采用过渡金属活化过一硫酸盐(PMS)产生SO·-4用以分解有机物,反应体系简单,反应条件温和,且不需要额外的能量供给,因此,成为人们优先选用的方法,其中,采用高效、环境友好的非均相过渡金属催化剂活化PMS处理难降解有机物成为研究热点.本文研究了非均相CoFe/SBA-15-PMS体系对水中难降解染料罗丹明B(RhB)的降解.以SBA-15为载体,Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O为前驱物,采用一步等体积浸渍法制备了CoFe/SBA-15,通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、透射电镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等对其进行了表征.考察了焙烧温度、Co与Fe的负载量对CoFe/SBA-15催化性能的影响和该催化剂的重复使用性能,还考察了RhB降解动力学及催化剂CoF e/SBA-15投加量、氧化剂PMS投加量和反应物(Rh B和PMS)初始浓度对其性能的影响,探讨了Rh B的降解机理.结果表明:对于催化剂CoFe/SBA-15,合成焙烧后在SBA-15上负载的Fe、Co化合物主要是CoFe2O4复合物,它作为催化剂的活性中心负载在SBA-15的孔道内外.制备的焙烧温度对Co Fe/SBA-15催化性能几乎无影响,但对Co浸出影响显著.与SBA-15相比,催化剂10Co9.5Fe/SBA-15-700(Co和Fe负载量分别为10 wt%和9.5 wt%,焙烧温度700 oC)的比表面积、孔体积和孔径均减小,分别为506.1 m2/g,0.669 cm3/g和7.4 nm,但仍然保持SBA-15的有序六方介孔结构.该催化剂以棒状体的聚集态存在,聚集体直径大于0.25μm,其磁化强度为8.3 emu/g,因此,可通过外磁铁容易地从水中分离.相比之下,10Co9.5Fe/SBA-15-700具有最佳的催化性能和稳定性,可使Rh B的降解率达到96%以上,Co的浸出量小于32.4μg/L.在CoFe/SBA-15和PMS共存下,RhB的降解符合一级动力学方程,Rh B降解速率随CoFe/SBA-15和PMS投加量的增加和初始反应物浓度的减小而提高.淬灭实验结果表明,在Co Fe/SBA-15,PMS和RhB水溶液体系中,存在的主要活性自由基为SO·-4,它是由CoFe/SBA-15活化PMS产生的,对RhB的降解起决定性的作用.RhB降解过程的UV-vis结果表明,RhB的降解途径主要是蒽环打开,SO·-4优先攻击RhB的有色芳香烃环,然后RhB进一步分解为小分子有机物.CoF e/SBA-15循环使用10次仍能保持高催化活性和稳定性,在每次反应中RhB的降解率均大于84%,Co和Fe的浸出量均分别小于72.1和35μg/L.CoFe/SBA-15作为高效、环境友好的非均相催化剂可有效地活化PMS产生SO·-4降解水中RhB,具有实际应用的潜力.     

Co-Fe/SBA-15与过一硫酸盐联用非均相催化降解水中染料罗丹明B

由于硫酸根自由基(SO4?-)的强氧化性,基于SO4?-的高级氧化技术受到人们的高度关注.采用过渡金属活化过一硫酸盐(PMS)产生SO4?-用以分解有机物,反应体系简单,反应条件温和,且不需要额外的能量供给,因此,成为人们优先选用的方法,其中,采用高效、环境友好的非均相过渡金属催化剂活化PMS处理难降解有机物成为研究热点.本文研究了非均相CoFe/SBA-15-PMS体系对水中难降解染料罗丹明B(RhB)的降解.以SBA-15为载体, Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O为前驱物,采用一步等体积浸渍法制备了CoFe/SBA-15,通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、透射电镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等对其进行了表征.考察了焙烧温度、Co与Fe的负载量对CoFe/SBA-15催化性能的影响和该催化剂的重复使用性能,还考察了RhB降解动力学及催化剂CoFe/SBA-15投加量、氧化剂PMS投加量和反应物(RhB和PMS)初始浓度对其性能的影响,探讨了RhB的降解机理.结果表明：对于催化剂CoFe/SBA-15,合成焙烧后在SBA-15上负载的Fe、Co化合物主要是CoFe2O4复合物,它作为催化剂的活性中心负载在SBA-15的孔道内外.制备的焙烧温度对CoFe/SBA-15催化性能几乎无影响,但对Co浸出影响显著.与SBA-15相比,催化剂10Co9.5Fe/SBA-15-700(Co和Fe负载量分别为10 wt%和9.5 wt%,焙烧温度700 oC)的比表面积、孔体积和孔径均减小,分别为506.1 m2/g,0.669 cm3/g和7.4 nm,但仍然保持SBA-15的有序六方介孔结构.该催化剂以棒状体的聚集态存在,聚集体直径大于0.25μm,其磁化强度为8.3 emu/g,因此,可通过外磁铁容易地从水中分离.相比之下,10Co9.5Fe/SBA-15-700具有最佳的催化性能和稳定性,可使RhB的降解率达到96%以上, Co的浸出量小于32.4μg/L.在CoFe/SBA-15和PMS共存下, RhB的降解符合一级动力学方程, RhB降解速率随CoFe/SBA-15和PMS投加量的增加和初始反应物浓度的减小而提高.淬灭实验结果表明,在CoFe/SBA-15, PMS和RhB水溶液体系中,存在的主要活性自由基为SO4?-,它是由CoFe/SBA-15活化PMS产生的,对RhB的降解起决定性的作用. RhB降解过程的UV-vis结果表明, RhB的降解途径主要是蒽环打开, SO4?-优先攻击RhB的有色芳香烃环,然后RhB进一步分解为小分子有机物. CoFe/SBA-15循环使用10次仍能保持高催化活性和稳定性,在每次反应中RhB的降解率均大于84%, Co和Fe的浸出量均分别小于72.1和35μg/L. CoFe/SBA-15作为高效、环境友好的非均相催化剂可有效地活化PMS产生SO4?-降解水中RhB,具有实际应用的潜力.     

钴催化过一硫酸氢盐降解水中有机污染物:机理及应用研究

钴/过一硫酸氢盐(Co/PMS)是为了克服Fenton技术的诸多缺陷而基于类Fenton思路(过氧化物+过渡金属)建立起来的一种高级氧化技术。该体系具有Co用量少(μg/L数量级),产生的SO₄^-·氧化还原电位高,能够在广泛的pH范围(2-9)降解有机污染物,反应后不产生污泥等优点,在环境污染治理领域具有广阔的应用前景。本文从自由基链式反应、溶液pH、阴离子效应、光照条件、反应气氛及固液两相交换六个方面分析了Co/PMS体系降解水中有机污染物的机理,并在此基础上综述了Co/PMS (黑暗条件)、UV/Co/PMS、Vis/Co/PMS三类均相Co/PMS体系以及Co氧化物催化、Co负载催化两类非均相Co/PMS体系降解水中有机污染物的国内外研究进展,并就存在的问题提出了展望。     

氮氯共掺杂多孔碳活化过一硫酸盐降解苯酚的性能及机理研究

杂原子共掺杂碳材料在过硫酸盐活化领域具有广阔的应用前景. 本工作通过两步煅烧法合成了氮氯共掺杂ZIF-8衍生多孔碳材料(NClC), 并以苯酚为目标污染物, 考察其活化过一硫酸盐(PMS)的催化性能, 结果表明, 30 min内, 0.04 g/L NClC900活化0.3 g/L PMS可去除水中97.7%的苯酚(50 mg/L), 且总有机碳去除率可达72.4%; NClC900/PMS体系具备优异的酸碱耐受性(pH=3~9)和抗干扰能力, 无机阴离子和腐植酸对其影响较小, 且该体系还可有效去除水中的染料、抗生素、酚类及农药等有机污染物; 循环实验结果表明, NClC900在重复使用4次后其苯酚去除率可达72.1%; 猝灭实验、电子顺磁共振和电化学分析表明¹O₂和表面结合SO₄^•-是导致苯酚降解的主要活性物种, 而NClC900中的石墨N、C—Cl是产生¹O₂和表面结合SO₄^•-的关键活性位点.     

用于过氧单硫酸盐活化的超耐用氟化V2AlC(英文)

四环素是兽药中应用最广泛的抗生素之一,残留的四环素会对环境和人类造成潜在危害.目前主要采用物理和化学工艺去除四环素.物理工艺包括吸附和膜分离技术,不会破坏四环素的结构.化学过程是通过活性氧破坏四环素的结构,如芬顿反应和光催化技术.然而,上述过程均存在一些不足.最近,基于过氧一硫酸盐(PMS)的高级氧化技术在水处理方面表现优异,引起了人们的广泛关注.PMS具有稳定、环保、易于运输和无毒等优点,与羟基自由基相比,PMS活化产生的硫酸根自由基具有更高的氧化还原电位和更长的半衰期.PMS可以通过多种方式活化,如过渡金属活化、碳材料活化、紫外线照射、热、超声波和微波活化过程.其中,过渡金属的活化因活化能力较强而备受关注.钒基催化剂被认为最有希望替代钴基催化剂,用于活化PMS以降解有机污染物的材料.然而,即使钒的含量远低于钴,传统的钒物种也很容易泄漏出影响环境的金属离子.本文采用氟化后的钒铝碳(F-V2AlC)活化PMS,表现出较好的罗丹明和抗生素降解能力.F-V₂AlC/PMS系统在15 min内对罗丹明和抗生素的去除率分别达到97.7%和78.0%.并且,F-V_...     

阳离子淀粉与硫化镉复合膜对染料的选择性光降解

对复杂污染物进行有效分离,实现资源化再利用具有重要的现实意义.光催化具有氧化性强的特点,但降解不具有选择性,很难实现资源化.本文针对混合染料废水,选用对不同染料具有不同吸附能力的阳离子改性淀粉(St-CTA)作为光催化剂Cd S的载体,采用原位生成法制成复合膜(Cd S/St-CTA),详细考察了Cd S/St-CTA在茜素绿(AG25)、甲基橙(MO)和罗丹明B (Rh B)单组分与二元染料组分溶液中的吸附降解行为.Cd S/St-CTA在AG25/Rh B和MO/Rh B混合溶液中分别对AG25和MO具有良好的选择性降解作用,而对Rh B没有去除效果.这是由于St-CTA载体对不同染料具有不同的吸附性能所造成的. Cd S/St-CTA的选择降解性能不受Cl~-、SO_4~(2-)和CO_3~(2-)等共存阴离子及p H的影响.此外,使用后的Cd S/St-CTA不需要脱附或其他再生处理,便可应用于下一次降解处理,循环5次后仍能保持原有的降解效率,证明Cd S/St-CTA具有稳定的回收再利用性能.本文提出的载体负载光催化剂"选择吸附富集-选择光降解"这一策略,具有良好的普适性,对处理不同污染物均具有一定的参考价值.     

TiO2/柚子皮生物质活性炭复合材料的制备和吸附光降解性研究

本文以自制柚子皮生物质活性炭为原料,采用凝胶-溶胶法合成TiO2/柚子皮生物质活性炭复合材料(TiO2/BAC)。对复合材料进行SEM、FTIR、XRD等表征,并研究该复合材料对中性红、亚甲基蓝染料及甲醛的吸附降解性能。结果表明,在复合材料中柚子皮生物质活性炭的添加量为7 g、预吸附时间为2 h时,对染料具有最佳的吸附降解效果,复合材料在循环使用5次后对染料的吸附降解率仍达到了80 %以上。当活性炭的添加量为6 g、复合材料的添加量为2 g时,复合材料对甲醛的吸附降解达到最大,可达61%。表明该复合材料对中性红、亚甲基蓝染料及甲醛具有良好的吸附降解效果,有望用于废水染料的去除和家居甲醛净化。     

基于硫酸根自由基的先进氧化活化方法及其在有机污染物降解上的应用

基于硫酸根自由基(SO₄^.-)的先进(高级)氧化法(AOPs)因其对新型有机污染物的高降解能力和高适应性而受到越来越多的关注。相比羟基自由基(·OH),SO₄^.-的选择性更好、还原电位更高、半衰期更长、pH范围更宽且成本更低,因而能更有效的降解污染物。SO₄^.-可由过一硫酸盐(PMS)或过二硫酸盐(PDS)等过硫酸盐(PS)通过热、机械化学、过渡金属、碳质材料、碱、紫外(UV)或电化学等方法活化产生。本文分析了不同活化方法的优缺点及其应用于有机污染物降解上的研究进展,总结了SO₄^.-降解含不同官能团污染物的三种机理(加成作用、夺氢作用和直接电子转移),并综述了SO₄^.-降解持久性有机污染物(POPs)、“伪持久性有机污染物”——药物和个人护理品(PPCPs)及有机染料三大类有机污染物的降解途径、降解产物及其研究进展,最后展望了该技术未来的研究方向。     

ZnTi_(0.6)Fe_(1.4)O_4/膨胀石墨复合物对污染物的吸附-光催化降解活性

用化学共沉淀法制备了Zn Ti0.6Fe1.4O4/膨胀石墨(ZT0.6F1.4/EG)复合物.通过现代分析技术表征了样品的组成、微观结构、磁性能、吸附性能和光催化活性.结果表明,ZT0.6F1.4/EG不仅保持了膨胀石墨原有的特殊结构和吸附性能,并且具有良好的ZT0.6F1.4负载率、磁性能和光催化活性;样品对罗丹明B(Rh B)的去除率取决于EG的吸附作用和ZT0.6F1.4的光催化降解作用;ZT0.6F1.4和EG质量比(mZTF/mEG)为1:1的ZT0.6F1.4/EG复合物对Rh B的最大吸附量(qm)为5.102mg g?1,且吸附行为与Langmuir等温吸附模型相一致.ZT0.6F1.4/EG对工业染料废水、柴油/水混合溶液也具有良好的去污效果.此外,ZT0.6F1.4/EG回收方便、活化处理简便、循环使用性能良好.     

具有超高阳离子染料去除能力的磺酸功能化球形共价有机框架

通过三醛基间苯三酚(TFP)与2,2′-联苯胺二磺酸(BDSA)的席夫碱反应, 合成了β-酮烯胺连接的磺酸功能化球形共价有机框架(TFP-BDSA COF). 所得阴离子型TFP-BDSA可迅速吸附如亚甲基蓝(MLB)、 结晶紫(CV)和罗丹明B(RhB)等阳离子染料, 而对如甲基橙(MO)和荧光素钠(FS)等阴离子染料则难以吸附, 该COF可实现基于电荷模式的阴离子、 阳离子染料的分离. TFP-BDSA对阳离子染料的吸附动力学均遵循拟二级吸附动力学模型, 吸附过程符合Langmuir吸附模型, 其对MLB, CV和RhB的最大吸附容量分别高达1116, 1429和1638 mg/g. 与其它COFs材料相比, TFP-BDSA对CV和RhB的吸附容量最高. 该工作可为开发功能COFs材料实现对废水中有机污染物的快速吸附和有效去除提供参考.     

石墨相氮化碳可见光下活化过一硫酸盐氧化降解光惰性邻苯二甲酸二甲酯的机理研究（英文）

近几年过一硫酸盐(PMS)活化技术备受关注,其中利用太阳能活化PMS具有可持续和环保的优势,但PMS本身不吸收可见光.因此,本文提出利用具有可见光响应的石墨相氮化碳(g-C3N4)激发产生光电子进而活化PMS.首先利用三聚氰胺前驱体通过热缩聚法制备g-C3N4,通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光漫反射(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、透射电镜(TEM)、N2吸附脱附测试(BET)、电化学等一系列方法对g-C3N4进行表征,研究其表面性质及光学性能.结果显示, g-C3N4具有典型的片层结构和可见光活性,禁带宽度为2.7 e V.本文选取光惰性的内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP)为目标污染物,系统地研究了其降解动力学和降解机理.研究发现,在短波紫外光(254和300nm)照射下,直接光解和·OH参与的反应机理能实现DMP的光降解,而在可见光照射下g-C3N4介导的光催化过程不能使DMP分解;但当添加PMS时,体系主导自由基由·O2–转化为SO4·–和·OH,从而实现DMP的有效降解和矿化.研究还发现,高浓度的PMS和高剂量的g-C3N4均可以提高PMS的活化量和相应的DMP降解效率,但提高催化剂剂量的方式能更充分的利用PMS.尽管高浓度的DMP阻碍了PMS和光催化剂g-C3N4的有效接触,但可以提高PMS的利用率.当p H低于零电荷点(5.4)时, DMP的降解效率较高.此外,使用两种淬灭剂(乙醇和叔丁醇)与DMP进行竞争性实验,结合电子自旋共振检测,表明SO4·–和·OH都是体系主要的自由基.此外,还对g-C3N4的可持续性能进行考察,四次循环实验结果显示,该催化剂具有良好的可重复利用性.对DMP降解进行总有机碳测定,发现降低了19%.最后,利用液相色谱质谱联用对DMP降解产物进行定性定量分析,发现DMP主要通过SO4·–和·OH对苯环的攻击以及脂肪族链的氧化断键这两种途径进行降解.综上可见,利用可见光激发g-C3N4产生的光电子能有效活化PMS降解顽固型有机污染物,可为实现太阳能活化PMS技术提供有力的技术参考.     

α与β构型壳聚糖对Fe(Ⅲ)鳌合差异及对染料的吸附研究

以α及β两种构型的壳聚糖为研究对象,考察了其对Fe3+的鳌合性能差异,并制备了两种构型的壳聚糖-Fe(III)络合物吸附材料,用于染料污染物的吸附处理。研究结果表明,β-壳聚糖因分子链相互平行而分子间相互作用较弱,更易结合Fe3+,制得的壳聚糖-Fe(III)络合物吸附材料具有较好吸附性能,对于浓度为20 mg/L的染料污染物,5 min内即可达到吸附平衡,吸附容量可达578.88 mg/g。     

硅磁微粒/聚苯胺复合物的制备及其对染料废水的吸附-降解性能

通过水热法制备碳微球、共沉淀法制备空心Zn Fe2O4和原位聚合法制备Zn Fe2O4/Si O2/PANI复合物,并表征其结构、形貌、组成和性质.结果表明,Si O2对铁氧体的包覆能提高二元复合物对染料废水的降解性能;铁氧体与二氧化硅物质的量比(nZn Fe2O4/nSi O2)为1:3的Zn Fe2O4/Si O2复合物对染料废水具有较好的降解作用;Zn Fe2O4/Si O2/PANI复合物对染料废水的光催化降解活性随苯胺质量分数(wAn)的增加而增大,当wAn为50%时,Zn Fe2O4/Si O2/PANI复合物对染料废水去除率高达98%.样品因具有磁性而回收方便,重复使用性能良好.     

可漂浮CA/TiO2/RGO光催化剂的制备及其性能探究

首先利用氧化石墨烯(GO)改性TiO₂,然后以碳酸钙-碳酸钠为造孔剂，通过海藻酸钙(CA)固载TiO₂/GO制备CA/TiO₂/GO凝胶微球，最后该微球经抗坏血酸水浴还原GO,获得可漂浮CA/TiO₂/RGO微球作光催剂；并采用FT-IR、XRD、SEM、UV-Vis DRS以及TGA等测试手段对CA/TiO₂/RGO形貌及结构进行表征分析，初步探究CA/TiO₂/RGO对氨基黑10B降解性能和机理。结果表明：于30 mg/L氨基黑10B染料溶液中，投加CA/TiO₂/RGO光催剂浓度为1.84 g/L,220 min内CA/TiO₂/RGO对氨基黑10B的降解率可达80%,降解过程符合一级反应动力学模型，其光催化降解的主要活性物种是·O₂^-,而·OH和h⁺在本降解中起到作用相对较小。     

碳掺杂六方氮化硼/二硫化钼吸附还原六价铬和助催化降解有机污染物

针对二硫化钼(MoS₂)因易团聚导致去除六价铬[Cr(Ⅵ)]容量低的问题, 利用六方氮化硼(BN)良好的吸附性和化学稳定性, 以多巴胺作为BN改性剂, 通过煅烧法和水热法制得碳掺杂六方氮化硼(c-BN)负载MoS₂纳米复合材料(c-BN@MoS₂). 研究了室温条件下c-BN@MoS₂对Cr(Ⅵ)的吸附还原和助催化降解有机污染物的性能. 实验结果表明, c-BN@MoS₂在40 min内对50 mg/L的Cr(Ⅵ)吸附还原去除率高达95%以上, 且以将 Cr(Ⅵ)还原至Cr(Ⅲ)为主, 在pH值为2、 温度为25 ℃条件下去除Cr(Ⅵ)最大容量可达401 mg/g, 显著高于 MoS₂(98 mg/g). 分析显示, c-BN不仅提高了MoS₂的平均孔径, 还可促进MoS₂生成金属特性的1T相, 有利于吸附Cr(Ⅵ)和加快氧化还原过程中的电子转移. 在Fe²⁺/PMS(过一硫酸氢盐)催化体系加入c-BN@MoS₂, 该体系对磺胺甲恶唑的降解性能明显增强, 其反应速率常数提高3倍, 这主要归因于c-BN@MoS₂明显加快了Fe³⁺到Fe²⁺的转变, 导致更多?OH产生, 达到增强降解污染物的目标.     

纤维素纳米纤维基层层自组装透明柔性导电膜及其电致变色柔性超级电容器

以纤维素纳米纤维(CNFs)膜为基材,通过层层自组装法设计并制备了CNFs/[Cu2+-GO]5/[PANIPEDOT∶PSS]10复合膜(CGPP膜),经过除铜,将氧化石墨烯(GO)还原为还原氧化石墨烯(RGO),得到CNFs/RGO5/[PANI-PEDOT∶PSS]10复合导电膜(CRGPP-10膜),并以H2SO4-PVA凝胶为电解质,双片CRGPP-10膜为电极,组装了双电极体系的柔性超级电容器S-RGPP.对CGPP膜和CRGPP-10膜进行紫外-可见光谱、结晶特性和形态表征,并对S-RGPP的循环伏安(CV)曲线、恒电流充放电性能(GCD)及电化学阻抗谱(EIS)等电化学性能进行分析.结果表明,通过层层自组装法制备的CRGPP-10膜具有均匀和透明度可控的优点.柔性超级电容器S-RGPP的内阻较小,同时具有双电层(EDL)电容和赝电容性能,表现出良好的柔性和一定的电致变色性.RGO的加入使S-RGPP的循环稳定性得到改善.     

亚微米级Cu0/Fe3O4复合物多相催化过一硫酸盐降解有机污染物

过一硫酸盐催化活化技术因其可产生强氧化性活性氧化物种,可快速氧化降解并矿化有机污染物的优异性能而备受关注.本文成功制备了亚微米级Cu0/Fe3O4复合物,发现其能多相催化过一硫酸盐产生单线态氧降解有机污染物.首先,以CuCl2·2H2O,FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O为铜源和铁源,水合肼为还原剂,采用水热法在180oC反应24 h制备了亚微米级磁性Cu0/Fe3O4复合物.表征结果显示,所制材料为Cu0和Fe3O4的复合物,颗粒大小约为220 nm;单一相Cu0和Fe3O4晶体粒径分别为33.8和106.2 nm,而Cu0/Fe3O4复合物中Cu0和Fe3O4晶体粒径分别减为20.8和31.9 nm.这表明Cu0和Fe3O4复合降低了Cu0和Fe3O4晶体粒径,有利于Cu0和Fe3O4的分散.BET测试结果表明,Cu0/Fe3O4复合物比表面积为4.6 m2/g,与Cu0颗粒的(4.2 m2/g)相当,但远小于Fe3O4的(15.6 m2/g).制备的Cu0/Fe3O4复合物可有效催化过一硫酸盐产生单线态氧降解罗丹明B、亚甲基蓝、金橙II、苯酚和对氯酚.当Cu0/Fe3O4复合物的用量为0.1 g/L,过一硫酸盐浓度为0.5 mmol/L和初始pH为7时,Cu0/Fe3O4复合物可在30 min内完全降解20μmol/L的罗丹明B、亚甲基蓝、金橙II以及0.1 mmol/L的苯酚和对氯酚.对比试验显示,在相同条件下,Cu0和Fe3O4颗粒分别可以降解28%和20%的罗丹明B.这表明Cu0/Fe3O4复合物中的Cu0和Fe3O4晶体在催化过一硫酸盐降解污染物的反应中具有协同作用,这主要来源于Cu0/Fe3O4复合物中Cu0和Fe3O4的晶体粒径变小和更好的分散.采用分光光度法测定了降解反应液中铜和铁离子的溶出量.当Cu0/Fe3O4复合物的用量为0.1 g/L,过一硫酸盐浓度为0.5 mmol/L和初始pH为7时,反应60 min后,降解液中铜和铁离子的浓度分别为0.22和0.1 mg/L,仅占复合物中总铜和总铁量的1.1%和0.2%,表明Cu0/Fe3O4复合物具有较强的化学稳定性.所制Cu0/Fe3O4复合物具有超顺磁性,借助磁场实现快速分离回收,可循环利用五次,表明其优越的催化稳定性.通过加入乙醇和叠氮化钠,考察了Cu0/Fe3O4复合物催化活化过一硫酸盐体系中的活性氧化物种.发现100 mmol/L乙醇的加入对污染物的降解无明显影响,而加入同等量的叠氮化钠可完全抑制污染物的降解,表明Cu0/Fe3O4复合物催化活化过一硫酸盐产生的主要活性氧物种为单线态氧.采用电子顺磁共振谱进一步证实了单线态氧的生成.基于以上研究,Cu0/Fe3O4复合物催化活化过一硫酸盐的机理为Cu0/Fe3O4作为一个电子媒介加速过一硫酸盐和污染物之间的电子转移,从而导致污染物被快速降解.该反应机理不同于常见的金属催化过一硫酸盐产生硫酸根和羟自由基的反应机理.我们推测,电导性优良的Cu0在此催化反应中起着关键性作用.本催化方法可作为一种绿色的氧化技术用于环境污染物的氧化降解处理.     

还原态氧化石墨烯的制备及其对重金属离子的吸附性能

通过乙二胺（EDA）对氧化石墨烯（GO）进行还原制备了还原态氧化石墨烯（RGO）,利用红外光谱、拉曼光谱、热重分析和扫描电子显微镜等技术对制得的RGO进行了表征。 考察了RGO复合材料在静态吸附条件下对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)金属离子的吸附性能。 结果表明,该吸附材料对上述4种重金属离子在25 ℃时的静态饱和吸附量分别为396.6、115.3、54.2和38.6 mg/g。 吸附于RGO上的Pb(Ⅱ)可用0.05 mol/L HCl溶液进行洗脱,再生后的RGO重复使用3次时吸附量能达到首次吸附量的85%。     

GO/Fe3O4/有机胺复合材料的制备及对结晶紫染料的吸附性能

用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,用乙二胺、乙二胺与丁二胺/己二胺混溶来改性氧化石墨烯。用水热法制备了Fe3O4,并用物理混合法制备了GO/Fe3O4/有机胺的三元复合体系。用透射电镜、扫描电镜、红外光谱、热重分析、X射线衍射、VSM和XPS等对所制得的样品进行了结构表征和性能测试,研究了三元复合粒子对结晶紫染料的吸附性能及影响结晶紫染料吸附效果的因素。结果表明:所制备的Fe3O4的平均粒径约为200 nm,粒径分布均匀;复合物中GO为典型的片状结构,GO及有机胺的掺杂没有影响Fe3O4的尖晶石结构;复合物为超顺磁性,Ms为53.0 emu·g~(-1)。吸附结果表明:石墨烯/Fe3O4/有机胺的三元复合材料对结晶紫染料的最大吸附量随浓度增大而增大,而吸附结晶紫染料的移除率却随结晶紫染料浓度增大而减小,并趋向一定值;乙二胺和己二胺混溶比例为5∶1的GO/Fe3O4复合材料吸附性能最佳:结晶紫浓度为400 mg·L~(-1),最大吸附量为164.3 mg·L~(-1)。     

以工业粉煤灰为原料制备 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂及其催化性能

2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚(DNBP)作为杀虫剂、除草剂和烯烃基芳香族化合物阻聚剂而被广泛地应用于工农业生产中.在 DNBP生产和使用过程中,会产生大量难以降解的有机废水,从而对人类和生态环境造成极大危害.因此,开展含 DNBP废水的处理技术和方法研究具有重要的现实意义. TiO2半导体材料由于具有良好的光化学特性和电化学行为,近几十年来一直是光催化领域的研究热点.在能量等于或大于 TiO2的带隙能级的辐照光照射下, TiO2可以产生光生电子/空穴对(e-/h+).光生电子和空穴分别与 TiO2表面被吸附的 H2O和 O2分子反应,生成具有强氧化性的活性羟基自由基(?OH),对硝基酚类有机污染物具有较强的降解能力. TiO2光催化反应属于非均相反应,反应在催化剂的表面进行,催化剂对污染物的吸附是影响其催化降解性能的重要因素.但是,传统 TiO2光催化剂存在比表面积小,对有机污染物吸附能力差,光生电子与空穴易于复合等缺陷,限制了 TiO2光催化技术的进一步发展和在水处理领域中的大规模应用.我们基于气凝胶具有多孔性、大比表面积和高孔隙率的特点,以富含硅、铝的工业废弃物粉煤灰为反应原料,首先利用碱熔法和常压干燥技术制备出 SiO2-Al2O3气凝胶.在此基础上,以钛酸四丁酯(TBOT)为反应前体, SiO2-Al2O3气凝胶为载体,利用酸催化溶胶-凝胶法(sol-gel)制备出 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂.利用 X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附(BET)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等分析测试技术对所制备的 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂结构进行了表征.结果显示,在 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂中,粒径尺寸为10~30 nm的锐钛矿型 TiO2纳米颗粒均匀分散在 SiO2-Al2O3气凝胶载体上. TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂呈现典型介孔材料的 IV型等温线. SiO2-Al2O3气凝胶的加入极大提高了 TiO2光催化剂的比表面积和对有机污染物的吸附性能,但是对 TiO2光波吸收范围影响不大.在制备出 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂基础上,进一步对其在可见光条件下的光催化性能进行了研究.以500 W的 Xe灯光源模拟自然太阳光, DNBP为探针污染物分子,系统考察了可见光照射条件下溶液 pH值、光催化剂用量、光反应时间、DNBP溶液初始浓度不同因素对 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂催化活性的影响.结果表明, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP有机污染物的吸附率和光降解率明显高于纯 TiO2样品.在 DNBP溶液初始浓度为0.167 mmol/L, pH =4.86,催化剂用量6 g/L,光照时间5 h的条件下, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP的降解率几乎高达100%.根据 Langmuir-Hinshelwood方程,在低浓度下光催化降解反应符合一级反应动力学.所制备的 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂具有良好的稳定性和重复利用性能.重复利用5次后, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP的降解率仍高达90%以上.利用紫外-可见分光光度计、气相-质谱联用仪对 DNBP降解中间产物进行了分析,探讨了 DNBP的光催化降解机理.