亚微米级Cu~0/Fe_3O_4复合物多相催化过一硫酸盐降解有机污染物（英文）

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Cu~0/Fe_3O_4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CuCl_2·2H_2O,FeCl_2·4H_2O和FeCl_3·6H_2O为铜源和铁源,水合肼为还原剂,采用水热法在180℃反应24 h制备了亚微米级磁性Cu~0/Fe_3O_4复合物.表征结果显示,所制材料为Cu~0和Fe_3O_4的复合物,颗粒大小约为220 nm;单一相Cu~0和Fe_3O_4晶体粒径分别为33.8和106.2 nm,而Cu~0/Fe_3O_4复合物中Cu~0和Fe_3O_4晶体粒径分别减为20.8和31.9 nm.这表明Cu~0和Fe_3O_4复合降低了Cu~0和Fe_3O_4晶体粒径,有利于Cu~0和Fe_3O_4的分散.BET测试结果表明,Cu~0/Fe_3O_4复合物比表面积为4.6 m~2/g,与Cu~0颗粒的(4.2 m~2/g)相当,但远小于Fe_3O_4的(15.6 m~2/g).制备的Cu~0/Fe_3O_4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Cu~0/Fe_3O_4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,Cu~0/Fe_3O_4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,Cu~0和Fe_3O_4颗粒分别可以降解28%和20%的罗丹明B.这表明Cu~0/Fe_3O_4复合物中的Cu~0和Fe_3O_4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Cu~0/Fe_3O_4复合物中Cu~0和Fe_3O_4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Cu~0/Fe_3O_4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Cu~0/Fe_3O_4复合物具有较强的化学稳定性.所制Cu~0/Fe_3O_4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Cu~0/Fe_3O_4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Cu~0/Fe_3O_4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,Cu~0/Fe_3O_4复合物催化活化过一硫酸盐的机理为Cu~0/Fe_3O_4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Cu~0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.     

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.     

碳酸氢钠溶液中微量 Mn2+离子催化氧化降解有机污染物

 考察了微量 Mn2+离子在 NaHCO3 溶液中催化 H2O2 氧化降解有机污染物的性能. 结果表明, NaHCO3, MnCl2 和 H2O2 浓度分别为 25, 0.1 和 100 mmol/L 时, 在 25 oC 下反应 180 min 后亚甲基蓝可完全脱色, 化学耗氧量和总有机碳去除率分别达到 44.0% 和 13.8%. 该催化体系对甲基橙、罗丹明 B 以及垃圾渗滤液等都有较好去除效果. 紫外-可见光谱分析及反应动力学测试表明, MnIV=O 是该催化体系主要活性物种.     

CoFe2O4/CdS纳米复合物的制备、表征及其声催化降解有机染料污染物

在低温(200℃)下采用一步水热分解CoFe2O4纳米粒子表面的镉二硫代氨基甲酸酯配合物制备了磁性CoFe2O4/CdS纳米复合物,运用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、X射线能量散射谱、紫外-可见光谱、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱和振动样品磁强计对所制样品进行了表征.TEM结果表明,CoFe2O4/CdS纳米复合物由几乎均一的约20nm球形纳米粒子组成.光吸收谱显示该样品的带隙为2.24 eV,很适合用于声/光催化降解有机污染物.在紫外光照射下评价了CoFe2O4/CdS纳米复合物的声催化H2O2辅助降解甲基蓝、罗丹明B和甲基橙反应活性.结果表明,该纳米复合物对这3种染料均表现出很好的声催化活性(5-9 min内完全降解).另外,比较实验结果表明,CoFe2O4/CdS纳米复合物是一个比纯CdS更高效的声催化剂.因此,纳米复合是一种非常好的提高CdS声催化活性的手段.该CoFe2O4/CdS纳米复合物表现出的磁性使其很容易从反应混合物中分离出来而重复使用.     

Keggin型铜取代磷钨杂多阴离子可见光催化降解罗丹明B

以Keggin型铜取代杂多阴离子PW11O39Cu(Ⅱ)(H2O)5-[PW11Cu]为可见光催化剂,有机染料罗丹明B(RhB)为模型污染物,研究了在可见光照射下PW11Cu对RhB的可见光催化降解作用,提出了PW11Cu可见光催化作用的反应机理,同时考察了RhB初始浓度、PW11Cu初始浓度和溶液pH值对RhB光催化降解速率的影响。 实验结果表明,含有15.6 μmol/L PW11Cu+10 μmol/L RhB的水溶液在可见光照射下反应80 min,RhB的降解率达100%,总有机碳去除率约33%。 RhB的可见光催化降解服从准一级动力学方程,在RhB初始浓度为20、30和40 μmol/L的情况下,其表观一级速率常数分别为3.1×10-2、2.0×10-2和1.5×10-2 min-1。     

表面缺陷α-Fe_2O_3(001)纳米片双活性位点类芬顿催化剂用于降解污染物（英文）

纯Fe2O3表面活性位点较少具有较低的催化活性限制了其在多相芬顿催化体系中的应用。通常采用元素掺杂、贵金属负载以及与其它化合物质复合等改性措施来提升催化活性,然而这些措施存在催化剂制备复杂,制备成本高以及催化剂的精细结构难以精准控制等问题。因此,本文提出在α-Fe2O3表面引入氧空位缺陷构筑双活性位点(Fe2+和氧空位)用于促进H2O2分解提高降解污染物降解效率。实验结果发现α-Fe2O3-x-330/H2O2体系具有较宽的pH使用范围(pH=2～10)。当pH=4时,罗丹明B的降解速率常数为0.834 h-1,而且催化剂具有磁性,易回收重复使用。催化机理研究表明氧空位缺陷α-Fe2O3-x催化剂的氧空位和Fe2+两种活性位点均可促进H2O2分解,而且氧空位的引入有利于污染物在催化剂表面的吸附进一步提高催化性能。     

氮化碳负载单原子铜在可见光下催化活化过二硫酸盐研究

单原子催化剂具有优异的催化活性和选择性,逐渐成为当前催化领域的研究热点.本研究将金属Cu离子预先负载到聚合物前驱体中,再经过简单的一锅煅烧法制备出单原子铜(SA-Cu)负载的石墨相氮化碳(g-C_3N_4).本文研究了在可见光(Vis)下SA-Cu/g-C_3N_4催化活化过二硫酸盐(PS)降解罗丹明B(Rh B)的性能.结果表明, SA-Cu/gC_3N_4+PS+Vis体系可在较宽的pH范围(3～6)氧化降解Rh B,降解率均大于99%.淬灭实验和电子顺磁共振波谱研究表明, SA-Cu/g-C_3N_4+PS+Vis体系中可产生多种活性自由基,包括超氧自由基、硫酸根自由基和羟基自由基.通过对照实验、紫外-可见漫反射光谱、荧光发射光谱和电化学分析,证明SA-Cu负载可降低g-C_3N_4的禁带宽度,促进光生电子和空穴的分离,增强其光催化性能.同时, g-C_3N_4载体中的光生电子加速了Cu~+/Cu~(2+)的氧化还原循环,极大地提升了表面SA-Cu位点的活性.本研究揭示了单原子Cu和g-C_3N_4载体的协同作用,为开发多功能催化系统提供了新的思路和案例.     

MIL-101(Fe)及其复合物催化去除污染物：合成、性能及机理

MIL-101(Fe)是一种典型的铁基金属有机框架材料(Fe-MOFs),具有结构灵活、比表面积大、孔隙率大、孔径可调节等优点。近年来,MIL-101(Fe)及其复合物在水污染修复领域得到了广泛的研究,特别是在还原六价铬(Cr(Ⅵ))和高级氧化去除水中有机污染物方面展现出良好的应用前景。通过功能化修饰以及与特定功能材料复合等方法可进一步改善MIL-101(Fe)的水稳定性、增强其光吸收特性和促进载流子分离效率等。本文重点综述了MIL-101(Fe)及其复合物的制备策略及其作为异相催化材料实现光催化还原Cr(Ⅵ)和高级氧化(光催化、活化H₂O₂和活化过硫酸盐)去除水中有机污染物的研究进展,并对MIL-101(Fe)及其复合物今后的发展予以展望。     

铜和铝离子/UV催化臭氧降解偶氮二异丁腈废水研究

利用多相催化臭氧(O3)工艺处理偶氮二异丁腈(AIBN)废水,探讨不同催化O3体系(Cu2+、Al3+、Cu2++Al3+/UV催化O3)对AIBN废水中氰类污染物的降解特性,并对不同催化O3体系的动力学特性进行研究。结果表明,金属离子对催化O3工艺的处理效率具有明显影响,不同催化O3工艺对CN-去除作用都呈现起始去除速率较高而后减弱的特点,其中Cu2+和Al3+共同催化O3工艺的整体去除率较高,优于单独Cu2+和Al3+的催化性能。这可能是由于p H变化、金属离子与CN-配合作用、金属离子和O3作用的综合影响结果。动力学研究结果表明,不同催化O3体系降解AIBN废水中的CN-污染物的氧化反应符合准一级动力学反应,表观反应速率常数k在0.0245~0.00301 min-1之间。     

催化动力学分光光度法测定微量铁的研究

在 Na2 HPO4介质中 ,研究了 Fe( )催化 H2 O2 氧化甲基百里酚蓝褪色指示反应及其动力学条件 ,建立了测定痕量铁的新方法。方法的线性范围为 0 .0 2～ 0 .2 5μg/2 5m L,检出限为 0 .0 1 2 μg/2 5m L。用以测定过氧化碳酸钠 ( 2 Na2 CO3· 3H2 O2 )中的铁 ,结果令人满意。     

CuFe2O4@GO nanocomposite as an effective and recoverable catalyst of peroxymonosulfate activation for degradation of aqueous dye pollutants

An effective and recoverable CuFe₂O₄@GO catalyst for PMS activation was synthesized and the underlying catalytic mechanism was revealed in this study.     

CuFe2O4@GO nanocomposite as an effective and recoverable catalyst of peroxymonosulfate activation for degradation of aqueous dye pollutants

Recently, heterogeneous activation of peroxymonosulfate (PMS) to oxidatively degrade organic pollutants has been a hotspot. In the present work, copper ferrite-graphite oxide hybrid (CuFe₂O₄@GO) was prepared and used as catalyst to activate PMS for degradation of methylene blue (MB) in aqueous solution. A high degradation efficiency (93.3%) was achieved at the experimental conditions of 20 mg/L MB, 200 mg/L CuFe₂O₄@GO, 0.8 mmol/L PMS, and 25 °C temperature. Moreover, CuFe₂O₄@GO showed an excellent reusability and stability. The effects of various operational parameters including pollutant type, solution pH, catalyst dosage, PMS dosage, pollutant concentration, temperature, natural organic matter (NOM), and inorganic anions on the catalytic degradation process were comprehensively investigated and elucidated. The further mechanistic study revealed the Cu(II)/Cu(I) redox couple on CuFe₂O₄@GO played the dominant role in PMS activation, where both hydroxyl and sulfate radicals were generated and proceeded the degradation of pollutants. In general, CuFe₂O₄@GO is a promising heterocatalyst for PMS-based advanced oxidation processes (AOPs) in wastewater treatment.     

Dual-active-site Fe/Cu single-atom nanozymes with multifunctional specific peroxidase-like properties for S2− detection and dye degradation

Designing single-atom nanozymes with densely exposed metal atom active sites and enhancing catalytic activity to detect pollutants remain a serious challenge. Herein, we reported a single-atom nanozyme with layered stacked Fe/Cu dual active sites (Fe/Cu-NC SAzyme) synthesized via hydrothermal and high-temperature pyrolysis using folic acid as a template. Compared with Fe-NC and Cu-NC SAzyme, Fe/Cu-NC SAzyme has higher peroxidase-like activity, which indicates that the doping of synthesized Fe/Cu bimetals can improve the catalytic activity and that the atomic loading of Fe and Cu in Fe/Cu-NC is 5.5 wt% and 2.27 wt%, respectively. When S²⁻ is added to the Fe/Cu-NC catalytic system, a high-sensitivity and high-selectivity S²⁻ colorimetric sensing platform can be established, with a wide linear range (0.09–6 µmol/L) and a low detection limit (30 nmol/L), which can be used to detect S²⁻ in environmental water samples. What's more, the Fe/Cu-NC SAzyme can activate peroxymonosulfate (PMS) to degrade 99.9% of rhodamine B (RhB) within 10 min with a degradation kinetics of 0.5943 min⁻¹. This work details attractive applications in Fe/Cu-NC SAzyme colorimetric sensing and dye degradation.     

新颖的PW11O39Fe(Ⅲ)(H2O)4-/H2O2类光-Fenton体系光催化降解苯胺

将Keggin型铁取代杂多阴离子PW11O39Fe(Ⅲ)(H2O)4-[PW11Fe(Ⅲ)(H2O)]构成的类光-芬顿体系用于水体生物难降解有机污染物苯胺(ArNH2)的降解。 研究了在紫外光照射和H2O2存在下,PW11Fe(Ⅲ)(H2O)对ArNH2降解的均相光催化作用。 考察了ArNH2、H2O2和PW11Fe(Ⅲ)(H2O)浓度对光催化降解反应速率的影响。 实验结果表明,0.1 mmol/L PW11Fe(Ⅲ)(H2O)+0.2 mmol/L H2O2+0.1 mmol/L ArNH2的中性溶液在300 W汞灯照射下反应60 min,ArNH2的降解率达100%,总有机碳(TOC)去除约52%。 同时讨论了PW11Fe(Ⅲ)(H2O)光催化H2O2产生羟基自由基的分子机制,并比较了酸性和中性条件下苯胺的光催化降解效果。     

层状CuyFe6-yAl2Ox催化剂的制备及其在罗丹明B降解反应中的应用

以铜铁铝水滑石为前驱体,经焙烧后得到了一系列不同组成的层状铜铁铝混合氧化物催化剂。将其应用于中性条件下高浓度罗丹明B(450 mg·L^-1)的类芬顿降解反应中,考察了催化剂中铜铁比例及焙烧温度对其降解性能的影响。实验结果表明,当铜铁物质的量之比为5∶1、焙烧温度为500℃时所得到的Cu5FeAl2Ox-500催化剂对罗丹明B的降解效率最高,能够在150 min内将罗丹明B完全降解。表征结果发现,Cu5FeAl2Ox-500催化剂中生成了新的CuFe2O4物相,而且具有较大的比表面积和介孔体积,因而有利于罗丹明B的降解。同时还发现该催化剂对多种污染物的降解均有很好的效果。     

一例水溶液中识别铜离子的染料探针

通过罗丹明B与乙二胺反应生成的中间体合成了一例可以对铜离子进行比色检测的探针R-Cu.R-Cu可以实现对在HEPES(5 mmol/L;pH 7.4)溶液中Cu2+的比色可视化识别,加入Cu2+后,R-Cu的吸收明显增强,呈现出罗丹明B的紫红色.探针对Cu2+具有较高的选择性和灵敏性,对其他常见的金属离子具有较强的抗干扰能力.该探针可以在较宽的特别是近中性pH环境下有效检测Cu2+,最低检出限为2.70×10?7 mol/L.     

Photolysis of organic pollutants in wastewater with 206 nm UV irradiation

A new-type UV light source(206 nm) was explored for the degradation of organic pollutants in wastewater for the first time.The degradation performances of triphenyltin chloride(TPTCl),dimethyl phthalate(DMP),as well as rhodamine B(RhB) were investigated.The results indicated that removal efficiency of 50 mg/L RhB,60 mg/L DMP and 120 mg/L TPTCl can reach 88.6%, 92.5%and 89.4%for 60 min,50 min and 75 min,respectively.By comparison of removal efficiency,we found 206 nm is superior to 253.7 nm UV in wastewat...     

可见光协同钴铈铁氧体高效活化过一硫酸盐降解噻虫胺

本实验采用溶胶-凝胶燃烧的方法,将Co掺入到CeFeO3（CFO）钙钛矿晶格中制备了具有晶格缺陷的CeFe0.8Co0.2O3（CFCO）纳米颗粒催化剂。通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、Ｘ射线光电子能谱（XPS）等表征技术对CFCO催化剂进行表征分析,结果表明在CFCO上形成了表面氧空位（VO）。同时,还研究了过硫酸氢钾（PMS）用量、不同pH值对CFCO降解噻虫胺（CTD）的影响。结果表明,在CFCO投加量为0.6 g?L-1,PMS用量为0.8 mmol?L-1,pH为7时,20 mg?L-1的噻虫胺在30分钟内完全降解。并且经过4次循环使用后,噻虫胺降解率仍能达到91.2%。CFCO对于PMS的高效活化能力,主要归功于晶格缺陷所产生的电位差促使自由电子顺着氧空位快速定向传导到PMS上。为了模拟在天然水体环境中CFCO光催化活化PMS去除CTD,进行阴离子和有机酸的对比实验,分析了不同环境因素对CFCO降解噻虫胺的影响;此外,本文通过自由基淬灭实验与电子自旋共振（ESR）检测确定了CFCO光催化活化PMS降解噻虫胺实验中起主要作用的活性物种为单线态氧（1O2）与羟基自由基（?OH）,并分析推测了自由基的产生机理。最后采用高效液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）检测分析了CTD降解过程中可能产生的代谢产物,并基于代谢产物的产生顺序归纳出了三条可能的降解路径。