可磁分离回收多孔CoFe_(2)O_(4)的制备及其催化过一硫酸盐降解亚甲基蓝溶液的性能EI北大核心CSCD

采用草酸盐热解法制得Fe_(2)O_(3),Co_(3)O_(4)以及CoFe_(2)O_(4)三种过渡金属氧化物多孔材料。借助XRD,SEM,BET,VSM和XPS等测试手段对材料的晶体结构、微观形貌、比表面积、磁学性能以及表面化学状态进行分析。选择典型的阳离子型染料亚甲基蓝(MB)作为降解模型,对三种样品催化活化过一硫酸盐(PMS)降解处理模拟印染废水的性能进行评价。结果表明:三种材料均具有分级微/纳米纤维状多孔结构,CoFe_(2)O_(4)因具有最大的比表面积以及Fe,Co元素间的协同效应比Fe_(2)O_(3)和Co_(3)O_(4)表现出更为优异的催化PMS降解MB溶液的性能。通过单因素实验,确定出CoFe_(2)O_(4)/PMS体系降解500 mL浓度为10 mg·L^(-1)MB溶液的优化条件为:PMS用量3 mL(0.1 mol·L^(-1)),催化剂添加量0.07 g,反应时间50 min。在此条件下,MB的降解去除率为89.77%。考察几种阴离子对CoFe_(2)O_(4)/PMS催化氧化体系的影响,发现Cl^(-),PO_(4)^(3-),C_(2)O_(4)^(2-)的存在均对MB的降解有一定的抑制作用。活性物种猝灭实验和电子顺磁共振(EPR)鉴定结果证实,^(1)O_(2)是CoFe_(2)O_(4)/PMS催化氧化体系中产生的最主要活性物种。循环使用实验结果表明,CoFe_(2)O_(4)具有较好的稳定性,且可磁分离回收特性使其可作为活化PMS降解印染废水的候选催化材料。     

分级微/纳结构ZnO的制备及其光催化性能

分别采用溶剂热法和草酸盐法制得具有分级微/纳结构但形貌迥异的两种ZnO材料,以亚甲基蓝溶液(MB)作为目标降解物对其光催化性能进行评价。结果表明:溶剂热法所制得的ZnO呈花状微球形貌,由纳米片自组装而成;草酸盐法所制得的ZnO为微米棒状形貌,以纳米颗粒为基本单元发展而来。草酸盐法ZnO材料具有更为优异的光催化性能,其对亚甲基蓝溶液的降解反应速率常数是溶剂热法ZnO材料的7.65倍。活性自由基物种鉴定结果证实,两种ZnO材料在受到紫外光激发时均能产生·OH和·O₂^-活性自由基。两种ZnO样品光催化性能的差别源于能带结构不同所引起的活性自由基生成数量上的差异。较之溶剂热法ZnO,草酸盐法ZnO在受紫外光激发时产生的·OH和·O₂^-数量更多,且以强氧化能力的·OH为主,因而表现出更为优异的光催化性能。     

多孔α-Mn2O3的制备及其催化过一硫酸盐降解亚甲基蓝溶液的性能

采用草酸盐热分解法制得由微米板堆垛而成的呈无规则颗粒状形貌的多孔α-Mn₂O₃,探索其作为催化剂活化过一硫酸盐（PMS）降解模拟染料废水亚甲基蓝（MB）溶液的性能。系统考察催化剂的煅烧温度、催化剂投加量、PMS用量和阴离子种类等工艺参数对锰氧化物催化PMS降解MB溶液的影响。结果表明：450℃煅烧温度下所获产物表现出最为优异的活化PMS的能力,α-Mn₂O₃/PMS体系对MB的降解率达75.88%,而单一PMS或α-Mn₂O₃对MB的降解率仅为22.19%和5.72%。该催化体系降解500 mL浓度为10 mg/L的MB溶液的优化实验参数为：PMS（0.1 mol/L）用量为3 mL,催化剂投加量为0.05 g,反应50 min后MB的降解率可达83.55%。反应体系中引入C₂O₄^2-或PO₄^3-后会对MB溶液的降解产生抑制作用,抑制率分别为49.11%和10.27%,但Cl^-的存在对MB降解无影响。此外,借助淬灭实验和电子顺磁共振技术（EPR）对反应体系中存在的活性物种进行鉴定,α-Mn₂O₃催化PMS可产生·OH,SO₄^-·,·O₂^-和单线态氧（¹O₂）,且¹O₂是参与直接氧化降解MB的最主要活性中间体。动力学分析表明,α-Mn₂O₃催化活化PMS对MB溶液的降解为二级反应,反应速率常数为3.53 L·mmol^-1·min^-1。