BiOI负载Fe_3O_4光催化激活过硫酸盐降解金橙Ⅱ

采用溶剂热-沉淀法制备BiOI负载Fe_3O_4的新型可见光催化剂BiOI/Fe_3O_4,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对BiOI/Fe_3O_4进行表征分析。实验结果表明:金橙Ⅱ的降解率随着初始过硫酸盐(PS)浓度和催化剂浓度的增大而增大。但当PS浓度、催化剂质量浓度分别增大到0.5 mmol/L、0.5 g/L时,降解率随着两者浓度的增大而降低。随着初始pH的增大,金橙Ⅱ的降解速率逐渐降低。此外,自由基淬灭剂异丙醇和叔丁醇的加入,证明了该体系主要的活性自由基是羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO_4~(·-)).。     

重金属碳基复合材料激活过一硫酸盐的研究

随着能源与环境问题的日益突出,进行重金属的回收再利用具有重要意义。为实现重金属回收后资源化利用,作者提出利用强酸性阳离子树脂将水中重金属离子回收后,经过600℃高温无氧炭化固定,制备含不同重金属的碳基复合材料(C–X,X=Co、Fe、Mn、Ni)。作者构建了C–X复合材料催化过一硫酸盐(PMS)降解水中有机污染物体系,研究了不同催化剂、不同氧化剂、催化剂投加量等因素对反应的影响,并验证了反应体系中存在的主要自由基种类,最后采用SEM、TEM、EDS及XPS表征手段对C–Co样品微观形貌等进行了分析。研究发现不同C–X复合材料催化激活PMS性能不同。其中,C–Co复合材料催化效率最高,且目标物降解过程符合拟一级动力学模型;C–Co复合材料对PMS、PS、H_2O_2均具有一定的催化作用,由高到低依次为:C–Co/PMSC–Co/PSC–Co/H_2O_2;随着催化剂投加量增加,目标物降解速率由于催化活性位点的增加而加快;3次重复利用后,C–Co复合材料催化活性仍保持在85%以上。自由基淬灭实验证明了C–Co/PMS体系中主要存在的活性物质为·OH和·SO4–。SEM和TEM表征结果显示C–Co复合材料由片状结构和针状结构拼接组装而成,Co离散分布在材料内部和表面;EDS分析表明C–Co样品中主要元素组成为C、O、S、Co、Na;XPS表征结果发现,C–Co复合材料中Co呈现价态为正2价,且Co~(2+)是催化激活PMS的关键因素。     

BiOI/Fe_3O_4光催化耦合过一硫酸氢盐降解酸性橙Ⅱ研究

采用水热/共沉淀法合成新型磁性纳米可见光光催化材料BiOI/Fe_3O_4,通过X射线衍射仪和扫描电镜对材料进行表征分析。采用氙灯模拟太阳光照射,构建可见光照射下BiOI/Fe_3O_4催化剂耦合过一硫酸氢盐(PMS)催化氧化水环境中残留的水溶性偶氮染料酸性橙Ⅱ的体系。考察了催化剂投加量、PMS浓度等因素对酸性橙Ⅱ降解效果的影响,并通过自由基淬灭实验初步探讨了催化作用机理。结果表明:磁性纳米颗粒Fe_3O_4均匀地负载在花球状的BiOI上;在催化剂投加量为0.5g/L、PMS浓度为0.25mmol/L的优化条件下,浓度为20mg/L的酸性橙Ⅱ在1h内降解率可达到99.2%,并符合拟一级动力学模型;材料循环使用3次后,酸性橙Ⅱ降解率仍可达到98%以上;实验证明体系中主要的活性物种为羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(·SO_4~-)。