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    新型功能材料提升菠萝蜜视频网站入口地址催化氧化效果
    來源：www.sldhy.com 發布時間：2021-02-03 瀏覽次數：
    新型功能材料提升菠萝蜜视频网站入口地址催化氧化效果
     
            近年來，由於高級氧化技術可以產生大量活性氧組分 (ROS)，從而有效促進痕量微汙染物的降解，故而該技術成為降解高風險微量有機物的重要手段，而且逐漸成為研究熱點[1-2]。雖然單一的菠萝蜜视频网站入口地址氧化法能有效去除不飽和芳香族和脂肪族化合物，但其對飽和有機化合物的去除率很低[3]。為了高效去除難降解的飽和的持久性有機汙染物，本文通過選用一種高性能的催化劑催化菠萝蜜视频网站入口地址產生更多的活性物質[4-6]，以達到徹底去除汙染物的目的。錳酸銅 (CuMn2O4) 尖晶石是一種密度較大的空心六麵體，其晶體結構主要是由 Mn4+與 Cu2+搭建的，還有較少的 Mn3+與 Cu+增加了結構的缺陷程度。CuMn2O4 可以催化菠萝蜜视频网站入口地址產生具有氧化能力強、無選擇性的·OH，從而有效提高菠萝蜜视频网站入口地址對水體中難降解汙染物的去除效果。有研究[7] 指出，菠萝蜜视频网站入口地址與 CuMn2O4 的結合對二苯甲酮 -3 的降解有明顯的協同作用。然而，在實際使用過程中，CuMn2O4 的密度大、容易團聚、不易分散的特性使其利用率很低。
     
            為了提高其利用率，需要選用另外一種催化劑進行耦合，彌補其在使用過程中的缺陷。研究表明，二維層狀碳材料在催化菠萝蜜视频网站入口地址氧化領域中有很好的效果[8]。因為二維層狀碳材料不僅在平麵內的熱運輸和電荷運輸過程中具有突出的物理化學特性，而且與其他材料複合後可以產生良好的耦合效應[9-10]。石墨烯/還原氧化石墨烯 (rGO) 是其中一種極具吸引力的二維材料，具有卓越的化學穩定性、導電性和表麵體積比。
     
            此外，石墨相氮化碳 (g-C3N4) 是一種具有 2.7 eV 帶隙的二維非金屬聚合物半導體[13]，在化學、熱和光照射過程中具有較好的穩定性。同時，g-C3N4 還是一種有效的催化劑載體[14-15]，在其中摻雜選定的雜原子，通過電荷轉移可以形成絡合的複合材料[16-17]。因此，可以考慮將 rGO 和 g-C3N4 與CuMn2O4 進行複合，應用於催化菠萝蜜视频网站入口地址氧化過程中。與大多數親脂性的有機防曬劑不同的是，二苯甲酮-4(BP-4) 是一種親水性的紫外線吸收劑，因其質地更輕、油性更少，被廣泛應用於洗發水、剃須凝膠、止汗劑、化妝品和牙膏等日用品中[18]。但是，由於 BP-4 化學穩定性好、不易降解，因而被認為是一種偽持久性有機汙染物，越來越受到人們的關注[19]。在目前的廢水處理領域中常見的水處理方法並不能將其完全去除[20]。此外，由於 rGO 和 g-C3N4 在催化菠萝蜜视频网站入口地址氧化過程中對菠萝蜜视频网站入口地址氧化副產物溴酸鹽有很好的抑製效果[8]，因此，本研究將 rGO 和 g-C3N4 與 CuMn2O4 複合，來探究他們在催化菠萝蜜视频网站入口地址氧化過程中對 BP-4 的降解效果以及溴酸鹽生成的影響。
     
    實驗裝置
    催化菠萝蜜视频网站入口地址氧化 BP-4 的效能實驗采用間歇反應模式進行。反應器為圓柱形的玻璃容器，直徑為6.2 cm，高為 26.5 cm，有效容積為300 mL。實驗使用北京菠萝网站在线观看科技有限公司生產的3S-A5 型菠萝蜜视频网站入口地址發生器 (菠萝蜜视频网站入口地址產量 為 0~1  g·h−1)，以高純氧氣為氣源，本實驗所用的實驗裝置如圖 1 所示。實驗中每次處理的水樣為 300 mL，所有的溶液均用去離子水配製。菠萝蜜视频网站入口地址進氣濃度通過菠萝蜜视频网站入口地址發生器的放電功率來調節。在每次實驗開始之前，用純氧進行吹掃，並預菠萝蜜视频网站入口地址化處理 。 打 開 臭 氧 發 生 器 ， 調 節 氣 流 量 為 400mL·min−1，菠萝蜜视频网站入口地址發生器電流為 0.025 A，預熱時間為 60 min，預菠萝蜜视频网站入口地址時間為 30 min。
    菠萝蜜视频网站入口地址氧化反應裝置
     
    實驗方法
    在反應器中加入 290 mL 超純水，O3 曝氣 30 min，攪拌器的轉速為 800 r·min−1。加入 10 mL BP-4母液 (反應器中的濃度是 0.084 mmol·L−1(25.91 mg·L−1))；100 μL Br−母液 (母液濃度為 300 mg·L−1，反應器中的濃度是 100 μg·L−1)，開始反應並計時。在反應時間為 0、1、2、5、7、10、15、30 min 時分別取樣，並使用濃度為 10 mmol·L−1 的亞硫酸鈉溶液還原殘留菠萝蜜视频网站入口地址；使用 0.22 μm 的水係濾膜過濾粉體催化劑後待分析。
     
     
    結論
    1) 使用兩步煆燒法成功製備出了 CuMn2O4/rGO 與 CuMn2O4/g-C3N4。通過 XRD 表征、BET 比表麵積分析、XPS 分析以及電化學交流阻抗測試分析發現，盡管 CuMn2O4/g-C3N4 比 CuMn2O4/rGO 電子轉移速率更快、氧空位更多，但是 CuMn2O4/rGO 比 CuMn2O4/g-C3N4 的結晶度更高、比表麵積更大、導電性更好。
    2) 通過催化菠萝蜜视频网站入口地址氧化降解 BP-4 的實驗結果表明，rGO 和 g-C3N4 的摻入均能有效提升 CuMn2O4催化菠萝蜜视频网站入口地址氧化降解 BP-4 的速率。但是，二者的摻入對於溴酸鹽生成的控製效果有顯著差異。在摻入 rGO 後，溴酸鹽的生成量能進一步減少；而 g-C3N4 的摻入對溴酸鹽生成的控製效果沒有提升。
    3) 進一步比較 CuMn2O4/rGO 與 CuMn2O4/g-C3N4 的結構和性能發現，rGO 和 g-C3N4 摻入 CuMn2O4後可以阻礙了 CuMn2O4 的團聚的同時，還可以作為一個高導電性的框架，促進 CuMn2O4 在催化菠萝蜜视频网站入口地址氧化過程中電子的轉移，此外，由於其具有高導電性和大表麵積而提高了催化效率。綜合考慮 2種複合催化劑對 BP-4 的降解效果與對溴酸鹽的控製效果，CuMn2O4/rGO 更適用於催化菠萝蜜视频网站入口地址氧化。