过硫酸氢盐催化材料(Co3O4/ACF)的制备及应用

通过改变溶剂热法和水热法中材料的配比和温度制备了18种四氧化三钴/活性炭纤维(Co₃O₄/ACF)复合材料,并将这些复合材料用于催化过一硫酸盐(PMS)降解染料橙黄Ⅱ。考察了制备材料的配比(Co²⁺和ACF)和温度对制得的Co₃O₄/ACF复合材料催化降解橙黄Ⅱ效率的影响,并采用X射线衍射仪、扫描电镜等对复合材料的元素组成和形貌进行了表征。结果表明:水热法制得的复合材料催化性能好,3 min内可完全降解100 mg/L橙黄Ⅱ。从表征结果可见,水热法能更有效地使Co₃O₄颗粒以纳米尺寸分散负载在ACF上。材料的配比对产品的催化降解效率无显著影响,温度对水热法制得的产品的催化降解效率影响不大。水热法在320 ℃条件下煅烧制得的复合材料催化性能好且ACF能基本保持结构完整,Co负载量约为17.2 mg/g。水热法制备的Co₃O₄/ACF复合材料循环利用性能优于溶剂热法制得的材料,在循环使用四次后,28 min内橙黄Ⅱ降解效率仍能达到99%。其高效降解与Co₃O₄/ACF和溶解态Co²⁺的催化作用均有关。正交试验表明,降解过程中时间对降解效果的影响最大,其次是PMS的浓度,催化材料的加入量对降解效率无明显影响。因此,在复合材料应用中,应保证充足的降解时间,并适当提高PMS的浓度。