纳米四氧化三铁降解亚甲基蓝的研究
Fe3O4＠SiO2-TiO2磁性介孔复合材料光催化降解亚甲基蓝的性能研究
Fe3O4＠SiO2-TiO2磁性介孔复合材料光催化降解亚甲基蓝的性能研究谢焕玲;贺卫;陈格;全学军;杨桔材【摘要】染料废水处理是水污染治理中非常重要内容之一，针对染料废水带有极高的色度、可生化性差和含“三致”物等特点。
本文采用水热法制备复合材料用于染料废水处理。
通过XRD、T EM、SBET 等表征手段证实制备材料为核-壳Fe3 O4＠ SiO2-T iO2复合材料。
将此材料用于染料废水处理，选用亚甲基蓝（Methylene Blue ，简称MB）作为染料废水典型目标物，测定催化剂Ti：Si摩尔比、催化剂用量、染料溶液pH值和催化剂重复利用对染料废水降解效果影响。
研究结果表明，染料废水浓度为14mg/L ，双氧水用量为2mL ，催化剂用量为2g/L ，脱色90min时，溶液脱色率能达到98．6％。
催化剂重复使用4次，其脱色效果仍然保持在90％左右。
由此可见，用此方法制备的核-壳材料是比较有效且实用的一种染料废水处理非均相Fenton催化剂。
%Dyestuff textile wastewater treatment has become a research hotspot due to it ’s high chroma ,poor biodegradability ,and low toxicity characteristics .In this paper ,we have synthesized composite materials by hydrothermal methods .Core-shell Fe3 O4@ SiO2 -TiO2 materials were charac-terized by XRD ,TEM and so on .This materials have been applied to dye wastewater treatment . Methylene blue was used as typical target of dye wastewater .Degradation effects of dye wastewater were determined by catalyst with different Ti :Si molar ratios ,amount of catalyst ,pH value of the dye solution and catalyst reuse . A serious of results of study show that decolorization ratios of dye wastewater arrived at 98 .6% under optimalconditions .When catalysts were reused for 4 times ,it’s decolorization ratios were maintained at about 90% . Therefore , this materials synthesized by this methods is an effective and practical dye wastewater treatment catalysts .【期刊名称】《内蒙古工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】7页(P25-31)【关键词】Fe3O4SiO2-TiO2;水热合成法;亚甲基蓝;染料废水处理;脱色率【作者】谢焕玲;贺卫;陈格;全学军;杨桔材【作者单位】重庆理工大学化学化工学院，重庆 400054;重庆理工大学化学化工学院，重庆 400054;重庆理工大学化学化工学院，重庆 400054;重庆理工大学化学化工学院，重庆 400054;内蒙古工业大学能源与动力工程学院，呼和浩特010051【正文语种】中文【中图分类】TQ426.940 引言随着染料纺织工业的迅猛发展，染料纺织废水排放量急剧增加。
纳米Fe_(3)O_(4)的制备及其催化的非均相Fenton高效降解亚甲基蓝
纳米Fe_(3)O_(4)的制备及其催化的非均相Fenton高效降解
亚甲基蓝
杨鹏辉;敬思怡;张静蕾;春炜龙;高雨如;杨菲
【期刊名称】《应用化工》
【年(卷),期】2022(51)6
【摘要】通过易于工业化的共沉淀法制备了纳米Fe_(3)O_(4)非均相Fenton催化剂,用粉末X射线衍射和红外光谱对催化剂进行了表征。
考察了H_(2)O_(2)加量和pH值对纳米Fe_(3)O_(4)催化的非均相Fenton氧化降解亚甲基蓝效果的影响及催化剂的稳定性,讨论了反应机理。
结果表明,该催化剂可高效催化H_(2)O_(2)降解染料废水,H_(2)O_(2)用量少,pH适应范围广,效果好。
催化剂在实验条件下溶出率小,稳定性好,循环使用5次,亚甲基蓝去除率仍可达到90%以上。
降解反应以纳米Fe_(3)O_(4)表面上的非均相Fenton氧化反应为主。
【总页数】4页(P1705-1708)
【作者】杨鹏辉;敬思怡;张静蕾;春炜龙;高雨如;杨菲
【作者单位】西安石油大学化学化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ138.11;TQ426;X703.1
【相关文献】
1.非均相UV/Fenton光催化降解亚甲基蓝染料废水
2.非均相Fenton催化剂
Fe3O4降解亚甲基蓝3.Fe3O4@SiO2微球作为非均相Fenton催化剂结合超声降
解亚甲基蓝模拟废水4.非均相类Fenton纳米催化剂α-Fe2O3-Co3O4的制备及降解亚甲基蓝模拟废水研究5.磁性非均相Fe_(3)O_(4)/Si-FeOOH复合材料催化降解处理亚甲基蓝废水
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纳米铁镍复合材料对水中亚甲基蓝的去除研究
基蓝溶液,用紫外分光光度计测定其最佳波长,并逐一测定其吸光度,模拟亚甲基蓝的标准曲线,以备待用。
（2）亚甲基蓝的去除试验。
以50mL的锥形瓶为反应容器,称取50mg的纳米铁镍复合材料,考察不同反应条件下的亚甲基蓝溶液的去除效果,包括初始pH、初始亚甲基蓝的浓度和振荡时间。
将锥形瓶放于恒温振荡箱中,以200r/min,25℃恒温振荡120min,离心分离,取上清液,用紫外分光光度计在664nm波长下测定亚甲基蓝的浓度,计算去除量q e:q e=P=×100%(C0-C e)V(C0-C e)m C0式中:C为去除前亚甲基蓝的浓度(mg/L);C e为去除后亚甲基蓝的浓度(mg/L);V为取亚甲基蓝溶液的体积(mL);m为纳米铁镍双金属复合材料的质量(mg);q e为去除量(mg/g);P为去除率(%)。
3 结果与讨论3.1 影响纳米铁镍复合材料去除亚甲基蓝的因素（1）亚甲基蓝溶液的初始pH值的影响。
取10mL初始浓度为200mg/L的亚甲基蓝溶液,调节初始pH分别为3、5、7、9、11,反应后,亚甲基蓝的去除效果如图所示:图2 不同初始pH对Fe-Ni去除MB的影响由图2可知,随着亚甲基蓝溶液初始pH的增大,复合材料对其的去除量与去除率呈先增大再减小的趋势。
当pH=3～5时,复合材料对亚甲基蓝的去除率逐渐增大;pH=5时,复合材料对亚甲基蓝的去除率达到最大,即为88.71%;当pH=5～11,复合材料对亚甲基蓝的去除率逐渐减小。
可能是由于随着初始pH的增大,溶液中的H+与OH-的含量有关,弱酸环境下更有利于复合材料对亚甲基蓝的去除。
（2）亚甲基蓝溶液的初始浓度的影响。
取10mL初始浓度分别为25mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L、300mg/L、500mg/L的亚甲基蓝溶液,反应120min后,亚甲基蓝的去除效果如下:由图3可知,亚甲基蓝溶液初始浓度的不同,复合材料对亚甲基蓝的去除效果也不相同。
Fe3O4纤维素磁性纳米材料对亚甲基蓝的吸附性能研究
第 １期
（２０１７１０１） 作者简介：赖金花（１９９５－），女，江西瑞金人，在读硕士，师从尹笃林教授、刘贤响副教授，从事有机催化方面研究。电话：
１８３９０９４８０５７，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌａｉｊｈ０＠１２６．ｃｏｍ 通讯联系人：刘贤响，博士，副教授，硕士生导师，主要从事生物质材料的研究。电话：０７３１－８８８７２５７６，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｘｘ＠ｈｕｎ
第 ４８卷第 １期 ２０１９年 １月
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１９
Ｆｅ３Ｏ４ ／纤维素磁性纳米材料对亚甲基蓝的 吸附性能研究
赖金花，刘凯，杨聪，陶玉婷，吴迪，刘贤响
（湖南师范大学 化学化工学院 石化新材料与资源精细利用国家地方联合工程实验室，湖南 长沙 ４１００８１）
磁 性 纳 米 复 合 物 （ＭＮＣｓ）具 有 磁 性 强、比 表 面 积大等特点，作为吸附剂用于废水的净化逐渐得到 了国内外 学 者 的 高 度 关 注 ［１７］。 ＭＮＣｓ吸 附 剂 是 通 过在磁性纳米颗粒（ＭＮＰｓ）的表面修饰或包裹聚合
物［８］、表面活性剂［９］、贵金属［１０］和无机氧化物 等 ［１１］ 得到的。
摘 要：以纤维素和氯化亚铁为 主 要 原 料，制 备 了 一 种 新 型 的 磁 性 纳 米 复 合 材 料，用 于 吸 附 水 溶 液 中 的 亚 甲 基 蓝，探索了 Ｆｅ３Ｏ４ 与纤维素的质量比、反应时间、吸附剂用量、亚甲基蓝初始浓度等对材料吸附性能的影响。结 果表明，Ｆｅ３Ｏ４／纤维素复合材料吸附亚甲基蓝的最佳条件为：２ｍＬ初始浓度 １０ｍｇ／Ｌ的亚甲基蓝废水，Ｆｅ３Ｏ４／纤 维素质量比为 １∶８，吸附剂用量为 ８ｍｇ，吸附反应时间为 １０ｍｉｎ。在此条件下，Ｆｅ３Ｏ４／纤维素复合材料对亚甲基 蓝的去除率可达 ９１％。Ｆｅ３Ｏ４／纤维素复合材料吸附亚甲基蓝的过程符合 Ｌａｎｇｍｕｉｒ模型。该新型复合材料的吸 附性 能 和 磁 性 能 有 力 的 结 合 ，使 其 具 有 易 分 离 、易 回 收 且 能 够 循 环 利 用 的 特 点 。 同 时 ，该 材 料 制 作 成 本 低 、适 宜 大规模生产。 关键词：四氧化三铁；纤维素；吸附；亚甲基蓝 中图分类号：ＴＱ２５１．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１９）０１－００６８－０４
g-C3N4纳米片的合成及可见光催化降解亚甲基蓝
第30卷第4期2018年8月沈阳大学学报(自然科学版)J o u r n a l o f S h e n y a n g U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e)V o l.30,N o.4 A g u.2018文章编号:2095-5456(2018)04-0263-05g-C3N4纳米片的合成及可见光催化降解亚甲基蓝李锋,李长鸣,吕畅,杨在兴,李洪仁(沈阳大学师范学院,辽宁沈阳110044)摘要:以柠檬酸钠和尿素为前驱体,采用低温固相合成技术,制备了石墨氮化碳(g-C3N4)光催化剂.利用X射线衍射(X R D)㊁透射电子显微镜(T E M)㊁紫外-可见光吸收光谱(U V-v i s)㊁光致发光光谱(P L)㊁光电流响应及电化学阻抗谱(E I S)等对光催化剂的结构和性能进行了表征.结果表明:制备的g-C3N4呈片状形貌,尺寸小于50n m,具有较高的光生电子空穴分离效率.在H2O2助催化剂辅助下,可见光照射120m i n,g-C3N4纳米片催化剂对10m g㊃L-1亚甲基蓝(M B)溶液的降解率达到95.4%.荧光光谱法表征结果表明降解过程中有羟基自由基生成.关键词:C3N4纳米片;可见光响应;光降解;亚甲基蓝中图分类号:O643.3文献标志码:A水资源的质量与人类生活息息相关,水污染给人类健康带来了巨大的危害.水污染的有效治理是人类需要共同面对的重要问题,特别是印染㊁制药工业产生的大量有机污染物废水,应用传统的生物降解和絮凝沉降等水处理技术很难彻底治理.应用半导体光催化氧化技术降解水体中的有机污染物是一种高效节能的水污染处理技术.该技术在光照作用下,在常温下就能够将水中的有机污染物转换为对环境友好的二氧化碳和水,且不产生二次污染,从而解决环境污染问题.因此,光催化技术被认为是能够解决环境污染问题最有效手段之一.光催化技术的关键是光催化剂,但是,常用的光催化剂如T i O2㊁C d S等,存在着可见光利用率低,光生电子空穴复合率高,催化效率低等难以克服的缺点[13].石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新型半导体光催化剂,其禁带宽度约为2.7e V,具有可见光吸收能力,是一种典型的可见光响应半导体材料.g-C3N4作为一类特殊的富氮碳基化合物,因其特殊的能带和电子结构,在去除环境污染物㊁光解水制氢等领域表现出优异的催化性能[46].近年来,g-C3N4已经成为功能材料研究领域的热点.固相煅烧热聚合法是目前普遍应用的g-C3N4合成法,但因其较高的合成温度,对g-C3N4分子调控具有不易操作性[78].因此,发展低温合成技术是实现g-C3N4分子设计和优化合成的重要途径.本文采用低温固相合成法,以柠檬酸钠和尿素为前驱体,制备出了纳米片状的g-C3N4.以亚甲基蓝(M B)为模拟降解物,考察了g-C3N4的可见光催化活性.1实验部分1.1试剂和仪器柠檬酸钠㊁尿素㊁双氧水㊁亚甲基蓝㊁硫酸钠㊁对苯二甲酸㊁磷酸钠,均为分析纯试剂,购自国药集团化学试剂有限公司.X P e r tP r o型多晶X-射线衍射仪(荷兰P A N a l y t i c a l公司),J E M-2100透射电子显微镜(T E M,日本电子株式会社),U V-2601紫外可见分光光度计(北京瑞利公司),F-4600荧光分光光度计(日本H i t a c h i公司),C H I600E电化学工作站(上海辰华仪器有限公司),D H G-9036A电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司), 50m L高压水热反应釜(巩义市予华仪器有限公司),冷冻干燥机(上海鑫翁科学仪器有限公司), 500W卤钨灯.收稿日期:20180630基金项目:辽宁省自然科学基金资助项目(20170540653).作者简介:李锋(1974),男,山东章丘人,沈阳大学副教授,博士.1.2 g -C 3N 4样品的制备g -C 3N 4样品的合成利用改进的文献方法[9],以柠檬酸钠和尿素为前驱体,通过低温固相法合成.将3.0g 柠檬酸钠与6.0g 尿素混合后研磨均匀,装入50m L 水热反应釜,然后置于电热恒温鼓风干燥箱中,在210ħ加热反应3.5h .自然冷却到室温后,加水溶解,得到棕黄色溶液.再用透析袋(分子量截留500)透析24h ,透析后的样品溶液冷冻干燥后备用.1.3 g -C 3N 4样品电化学表征电化学测试在常规的三电极体系中进行,A g /A gC l 电极为参比电极,铂电极作为对电极,工作电极为涂覆有g -C 3N 4样品的I T O 导电玻璃.500W 卤钨灯作为光源,利用C H I 660E 电化学工作站在碘液中测量光电流响应,在硫酸钠溶液中测试电化学阻抗谱.工作电极具体的制备方法为:5m gg -C 3N 4样品超声分散在50m L 蒸馏水中,取200μL 涂抹在面积为1c mˑ1.5c mI T O 导电玻璃上,放在电热鼓风干燥箱中60ħ下干燥24h 后备用.1.4 g -C 3N 4可见光催化降解亚甲基蓝用500W 卤钨灯为模拟太阳光光源,通过降解亚甲基蓝(M B )溶液(10m g ㊃L -1)来评价g -C 3N 4纳米片催化剂的活性.具体操作如下:5.0m gg -C 3N 4超声分散于100m L M B 溶液中,在避光条件下,搅拌30m i n 达到吸附脱附平衡.然后在光照射的同时进行磁力搅拌,间隔一定时间取样一次,测定波长664n m 处M B 溶液的吸光度,然后通过下式计算M B 的降解率:降解率=A 0-A tA 0ˑ100%式中:A 0为M B 溶液起始吸光度;A t 为t 时长时M B 溶液吸光度值.1.5 羟基自由基测定参照文献方法[10],g -C 3N 4光催化剂分散于对苯二甲酸溶液中,可见光照射30m i n 后,用荧光分光光度计测定产物1羟基对苯二甲酸的荧光(激发波长340n m ).2 实验结果与讨论2.1 g -C 3N 4样品的表征图1是制备的g -C 3N 4样品的X R D 图谱.由图可知,在2θ=27.4ʎ处的衍射峰为g -C 3N 4结构中对应(002)晶面的特征峰[11].图2为制备的g -C 3N 4样品的T E M 照片.由图2可以看出,g -C 3N 4样品呈现相对独立的纳米片状形貌,尺寸都小于50n m.片状形貌的g -C 3N 4相对于颗粒状样品,有较大的比表面积,作为催化剂使用时,可以提供较多的反应位点,这对提高催化活性是有利的.图1 g -C 3N 4样品的XR D 图F i g .1 X R D p a t t e r no f t h e g -C 3N 4s a m pl e 图2 g -C 3N 4样品的TE M 图F i g .2 T E Mi m a g eo f t h e g -C 3N 4s a m pl e 图3为g -C 3N 4样品水溶液的U V -v i s 吸收光谱和光致发光光谱.从图中可以发现,在200~600n m 范围内,g -C 3N 4样品都有明显的光吸收,325n m 处的吸收峰对应于样品表面功能基团的n -π跃迁吸收.从图3不同波长光激发下的发光光谱可以看出,g -C 3N 4样品的发光性质具有激发波长依赖性.激发波长在340~380n m 范围变化图3 g -C 3N 4样品紫外-可见吸收光谱与光致发光光谱F i g .3 U V -v i s a b s o r pt i o na n d p h o t o l u m i n e s c e n c e s p e c t r ao f t h e g -C 3N 4s a m pl e 462沈阳大学学报(自然科学版) 第30卷时,g-C3N4样品的发光强度随激发波长的增长而增强,激发波长在380n m时,发光强度最大;随后,随激发波长的增长,发光强度逐渐降低.而且,激发波长从340n m变化到420n m过程中,g-C3N4样品发射光谱的最大发射波长发生红移.出现这种现象的原因可能是制备的g-C3N4样品尺寸大小不均一,在不同的激发波长下,表现出的发光性质不同所致.图4为g-C3N4电极在可见光照射每个开启和遮蔽光照的瞬态光电流响应特性.从图中可以看到,在可见光的照射下g-C3N4纳米片电极能产生稳定的光电流,光电流响应约为23μA㊃c m-2.这一结果表明,在可见光辐射下所制备的g-C3N4纳米片具有较高的光生电子传输效率和光生电子-空穴对的分离效率.这预示着所制备的g-C3N4样品有较高的光催化活性.图4g-C3N4样品的光电流响应谱图F i g.4P h o t o c u r r e n t r e s p o n s eo f g-C3N4s a m p l eE I S图谱是分析光催化剂界面电荷转移的有效手段,谱图中圆弧半径的尺寸代表催化剂界面电荷迁移能力,从而能反映催化剂的电子-空穴分离效率.制备的g-C3N4催化剂的E I S表征结果如图5所示.由图可见,无光照时,圆弧半径较大;光照时,圆弧半径明显减小.这一结果进一步表明,图5g-C3N4在无光照与光照条件下的电化学阻抗谱F i g.5E l e c t r o c h e m i c a l i m p e d a n c es p e c t r o s c o p yp l o t so f g-C3N4i nd a r ka n d l i g h t i r r a d i a t i o n 在光辐射下所制备的g-C3N4纳米片具有较小的光生电子转移电阻和较低的光生电子-空穴复合速率,展现出良好的光催化性能.2.2g-C3N4纳米片光催化活性图6显示了可见光辐射下,5m gg-C3N4纳米片催化剂,在1.0m L30%H2O2辅助下,催化降解M B溶液,随光照时间变化的紫外-可见吸收光谱.由图可见,随着光照时间延长,M B溶液最大吸收波长664n m处的吸光度逐渐减小,表明随着光催化反应的进行M B分子逐渐分解.光照120m i n时,M B溶液的吸光度接近0,降解率达到95.4%,说明g-C3N4纳米片具有很好的可见光催化活性.这是因为g-C3N4催化剂的片状形貌,使其具有较多的反应活性位点以及光生电子空穴复合率低等优点所致.图6g-C3N4纳米片降解M B的U V-V i s吸收光谱F i g.6U V-V i s a b s o r p t i o n s p e c t r ao fM Bo v e r g-C3N4n a n o s h e e t s为了考察所制备的g-C3N4纳米片可见光催化剂的稳定性,进行了循环降解M B实验,所得结果如图7所示.由图可知,g-C3N4纳米片光催化剂在经过4次循环使用后,催化性能没有明显降低,证明该催化剂稳定性比较好.在4次循环实验中,降解率分别为95.4%㊁94.8%㊁93.5%和92.4%.这一结果表明,g-C3N4纳米片光催化剂具图7g-C3N4循环光催化降解M B溶液的效果图F i g.7C y c l i c p h o t o d e g r a d a t i o no fM Bs o l u t i o nw i t h t h e g-C3N4562第4期李锋等:g-C3N4纳米片的合成及可见光催化降解亚甲基蓝有良好的催化稳定性,有很好的实际应用潜力.2.3光催化机理探讨实验对比了g-C3N4纳米片和H2O2辅助下g-C3N4纳米片在可见光照射下对M B的催化降解能力,结果如图8所示.从图可见,5m gg-C3N4纳米片催化剂加入到100m L(10m g㊃L-1)的M B溶液中,可见光照射120m i n.降解率为47%;降解体系中加入H2O2助催化剂后,对于相同的光照强度和光照时间,降解率由47%提高到95.4%,催化效率提高了2倍.这表明,H2O2作为助催化剂对g-C3N4纳米片光催化降解M B分子起到重要的促进作用.图8可见光照射下,g-C3N4和g-C3N4+H2O2催化降解M B溶液催化活性比较F i g.8C o m p a r i s o no f t h e p h o t o c a t a l y t i ca c t i v i t i e sf o r t h ed eg r a d a t i o no fM Bs o l u t i o nb y u s i n gg-C3N4a n d g-C3N4+H2O2c a t a l y s t u n d e rv i s i b l e-l i g h t i r r a d i a t i o n羟基自由基(㊃O H)具有强氧化性,能将绝大多数的有机物氧化分解.为了证实在g-C3N4纳米片光催化降解M B过程中存在㊃O H自由基,以对苯二甲酸作为分子探针,利用荧光分光光度法测定对苯二甲酸的羟基加成物(2羟基对苯二甲酸)的荧光.由图9可以看到,在g-C3N4纳米片催化体系中加入对苯二甲酸溶液,光照30m i n 后,确实有㊃O H自由基生成,但荧光强度相对较弱,说明催化体系中生成的㊃O H自由基数量较少.在g-C3N4纳米片催化体系中加入H2O2助催化剂后,相同的光照时间和光照强度,荧光强度明显增强,说明催化体系中产生的㊃O H自由基数量大大增多.H2O2是优良的电子俘获剂.光生电子被助催化剂H2O2俘获后可分解产生大量的㊃O H自由基,同时,也可以促进光生电子-空穴对的分离,增强光催化性能.因而,在g-C3N4纳米片催化剂中加入H2O2助催化剂,能够显著的加快催化M B降解的速率.这一结果与图8显示的单独g-C3N4纳米片催化降解M B溶液与加入H2O2助催化剂加快M B降解对比实验结果一致.由此表明,㊃O H自由在g-C3N4纳米片光催化降解M B的过程中起到重要作用.图9可见光照射下,g-C3N4和g-C3N4+H2O2在对苯二甲酸溶液中的荧光光谱F i g.9F l u o r e s c e n c es p e c t r a l o f t h e g-C3N4a n dg-C3N4+H2O2i n t e r e p h t h a l i ca c i da q u e o u ss o l u t i o n u n d e r v i s i b l e l i g h t i r r a d i a t i o n3结论本文采用低温固相合成法,以柠檬酸钠和尿素为前驱体,制备了可见光响应的g-C3N4纳米片光催化剂.该纳米片尺寸小于50n m,具有较高的光生电子空穴分离效率.以亚甲基蓝(M B)为目标降解物,g-C3N4纳米片光催化剂在H2O2助催化剂辅助下,经过120m i n可见光催化反应后,对10m g㊃L-1亚甲基蓝的降解率达到95.4%,经过4次循环使用后降解率没有明显降低.在催化降解过程中,羟基自由基起到了重要作用.参考文献:[1]曾杰生,王瑞彬,何蕾.T i O2光催化剂改性的研究进程[J].化工新型材料,2018,46(3):2733.(Z E N GJS,WA N G R B,H E L.R e s e a r c h p r o g r e s so nm o d i f i c a t i o n o f T i O2p h o t o c a t a l y s t[J].N e w C h e m i c a lM a t e r i a l s,2018,46(3):2733.[2]杨在志,傅小明,孙虎,等.介孔T i O2纳米光催化材料的水热合成及表征[J].有色金属工程,2018,8(1):4246.Y A N G Z H,F U X M,S U N H,e ta l.H y d r o t h e r m a ls y n t h e s i sa n dc h a r a c t e r i z a t i o no f m e s o p o r o u s T i O2n a n op h o t o c a t a l y t i c m a t e r i a l s[J].N o n f e r r o u s M e t a l sE n g i n e e r i n g,2018,8(1):4246.[3]陈丰,陈晓,耿丽娟,等.C d S复合光催化材料的研究进展[J].功能材料,2018,49(1):10091016.C H E NF,C H E N X,G E N G 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e r e d g -C 3N 4f o r e f f i c i e n t v i s i b l e l igh t p h o t o c a t a l y ti c h y d r o g e n p r o d u c t i o n [J ].C h e m i s t r y ofM a t e r i a l s ,2015,27(14):49304933.[7]C U IYJ ,WA N G Y X ,WA N G H ,e t a l .P o l yc o nde n s a t i o n of a mm o n i u m t h i o c y a n a t e i n t o n o v e l p o r o u sg -C 3N 4n a n o sh e e t s a s p h o t o c a t a l y s t s f o r e n h a n c e d h y d r o ge n e v o l u t i o n u n d e r v i s i b l e l i gh t i r r a d i a t i o n [J ].C h i n e s e J o u r n a l o fC a t a l ys i s ,2016,37(11):18991906.[8]孙志明,李雪,马瑞欣,等.浸渍-热聚合法制备g -C 3N 4/高岭土复合材料及其性能[J ].功能材料,2017,48(8):80188023.S U NZ M ,L IX ,MA R X ,e t a l .R e s e a r c ho n p r e pa r a t i o n a n d p e r f o r m a n c e o f g -C 3N 4/k a o l i n i t e c o m p o s i t eb yc h e m i c a li m p r e gn a t i o n c o m b i n e dw i t ht h e r m a lp o l y m e r i z a t i o n m e t h o d [J ].J o u r n a l o f F u n c t i o n a l M a t e r i a l s ,2017,48(8):80188023.[9]Z HO U J ,Y A N G Y ,Z HA N G C Y.Al o w -t e m p e r a t u r e s o l i d -p h a s em e t h o d t o s y n t h e s i z e h i g h l y f l u o r e s c e n t c a r b o n n i t r i d e d o t s w i t h t u n a b l e e m i s s i o n [J ].C h e m i c a lC o mm u n i c a t i o n s ,2013,49(77):86058607.[10]李锋,夏笠,刘潇丹,等.可见光响应的Z n O 纳米结构的制备及催化性能[J ].沈阳大学学报(自然科学版),2017,29(3):179183.L I F ,X I A L ,L I U X D ,e t a l .P r e pa r a t i o n a n d p h o t o c a t a l y t i c p r o p e r t i e s o f v i s ib l e -l i g h t -d r i v e n Z n O n a n o s t r uc t u r e s [J ].J o u r n a l o f S h e n y a n g U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e ),2017,29(3):179183.[11]R A Z I Q F ,Q U Y ,Z H A N G X L ,e t a l .E n h a n c e dc o c a t a l y s t -f r e e v i s i b l e -l i g h t a c t i v i t i e s f o r p h o t o c a t a l y t i c f u e l p r o d u c t i o n o f g -C 3N 4b y t r a p p i n g h o l e s a n d t r a n s f e r r i n g e l e c t r o n s [J ].T h e J o u r n a l o f P h ys i c a l C h e m i s t r y C ,2016,120(1):98107.S y n t h e s i so f g -C 3N 4N a n o s h e e t sa n d A p p l i c a t i o n si n P h o t o c a t a l y t i c D e g r a d a t i o no fM e t h y l e n eB l u e u n d e rV i s i b l eL i gh t I r r a d i a t i o n L i F e n g ,L i C h a n g m i n g ,L y uC h a n g ,Y a n g Z a i x i n g ,L iH o n gr e n (N o r m a l C o l l e g e ,S h e n y a n g U n i v e r s i t y ,S h e n y a n g 110044,C h i n a )A b s t r a c t :T h e g -C 3N 4n a n o s h e e t s w e r es y n t h e s i z e db y al o w -t e m p e r a t u r es o l i d -p h a s e m e t h o d w i t h u r e aa n d s o d i u m c i t r a t ea st h e p r e c u r s o r s .T h er e s u l t a n t g -C 3N 4n a n o s h e e t s w e r ec h a r a c t e r i z e d t h r o u g hX -r a y d i f f r a c t i o n (X R D ),t r a n s m i s s i o ne l e c t r o n m i c r o s c o p y (T E M ),U V -v i sa b s o r pt i o n s p e c t r o s c o p y (U V -v i s )a n d p h o t o l u m i n e s c e n c e (P L )s pe c t r a ,p h o t o c u r r e n ta n d e l e c t r o c h e m i c a l i m p e d a n c e s p e c t r a (E I S )m e a s u r e m e n t .T h er e s u l t ss h o wt h a t t h ea s p r e p a r e d g -C 3N 4h a sas h e e t s h a p ew i t has i z el e s st h a n50n m ,a n dh i g hs e p a r a t i o nef f i c i e n c y o f p h o t og e n e r a t e de l e c t r o n sa n dh o l e s .T h e p h o t o c a t a l y ti ca c t i v i t i e so f t h ea s -p r e p a r e d g -C 3N 4w e r ee v a l u a t e db y t h ed e g r a d a t i o no f m e t h y l e n eb l u e (M B ).A f t e r 120m i nv i s i b l e l i g h t i r r a d i a t i o n ,t h ed e gr a d a t i o nr a t eo fM B w i t h m a s s c o n c e n t r a t i o no f10m g ㊃L -1c a nb er e a c h95.4%,b y u s i n gg -C 3N 4n a n o s h e e t s p h o t o c a t a l y s ti n p r e s e n c e o fH 2O 2.T h eh y d r o x y l r a d i c a l s (㊃OH )a r ed e t e c t e d i n t h e r e a c t i o n .K e y w o r d s :C 3N 4n a n o s h e e t s ;v i s i b l e -l i g h t r e s p o n s e ;p h o t o d e g r a d a t i o n ;m e t h y l e n eb l u e ʌ责任编辑:胡天慧ɔ762第4期 李 锋等:g -C 3N 4纳米片的合成及可见光催化降解亚甲基蓝。
δ-MnO2和Mn3O4催化臭氧化亚甲基蓝特性及差异
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0 引
言
臭氧氧化法作 为 一 种 高 级 氧 化 技 术,以 臭 氧 为
氧化剂,在催化剂的 协 同 作 用 下 产 生 强 氧 化 性 自 由
的结构及催化臭氧化降解染料废水的效能差异研究
较少。
本文 通 过 合 成 典 型 的 δ
-MnO2 和 Mn3 O4 催 化
氧发生器(徐州市 九 洲 龙 臭 氧 设 备 制 造 有 限 公 司);
术 公 司 );ASAP 2020 P
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-MnO2和 Mn3O4催化臭氧化亚甲基蓝
以MOFs为模板合成多孔金属氧化物降解水中亚甲蓝
以MOFs为模板合成多孔金属氧化物降解水中亚甲蓝高海荣【摘要】以金属有机骨架(MOFs)MIL-53(Fe)为模板,合成了一种多孔金属氧化物FeOx.这种材料保留了MOFs的多孔性和高比表面积(934 m2/g),还具有一定的磁性(35.10 emu/g)和耐酸碱性,使其具备了在恶劣环境下催化氧化降解有机染料的性能.在H2O2和NH2OH存在的条件下降解亚甲蓝的实验结果表明,在pH=3.0,NH2OH浓度为10 mmol/L,H2O2浓度为10 mmol/L的条件下,降解性能最优,与其他材料相比,表现出了较高的催化性能.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2019(039)005【总页数】5页(P65-69)【关键词】金属有机骨架;催化氧化;亚甲蓝;多孔金属氧化物【作者】高海荣【作者单位】福建省食品药品质量检验研究院,福建福州350000【正文语种】中文【中图分类】X703.1染料在纺织业、造纸业、橡胶业、食品业以及塑料工业中的广泛应用，使得大量的染料流入水中造成了水体的污染。
不仅降低了水质，还严重危害了人类的健康。
目前，主要的处理方法是催化降解和吸附。
其中，催化降解由于一部分催化剂成本低、催化效果强且可重复利用而受到了研究者的广泛关注。
金属-有机骨架材料（MOFs）是一类以金属离子或金属簇为配位中心，与含氧或氮的有机配体通过配位作用形成的多孔配位聚合物〔1〕。
MOFs中的金属不饱和位点使其广泛应用于催化领域，但是其中金属位点大部分都是与有机配体或者一些客体分子（如 H2O）配位，大大降低了其催化性能〔2〕。
目前，以MOFs为模板，通过高温煅烧法，已经有CuO、MgO、CeO2、α-Fe2O3、Fe3O4、β-Fe2O3、γ-Fe2O3 等多孔金属氧化物被成功合成，但是合成条件相对来说有些苛刻，并且在合成过程中可能会有危险。
T.J.Pirzada等〔3〕以低浓度NaOH，在常温条件和很短时间内处理MIL-53（Fe）得到了铁氧化合物。
α-Fe2O3纳米材料的固相合成及光催化降解亚甲基蓝性能
Hans Journal of Nanotechnology 纳米技术, 2016, 6(1), 14-21 Published Online February 2016 in Hans. /journal/nat /10.12677/nat.2016.61003文章引用: 王碧军, 刘劲松, 李子全, 黄洁文, 李云朋, 丛孟启, 冯冰, 陈建康, 朱孔军, 裘进浩. α-Fe 纳米材料的Solid-State Synthesis of α-Fe 2O 3 Nanomaterials and Photocatalytic Degradation Performance on Methylene BlueBijun Wang 1, Jinsong Liu 1*, Ziquan Li 1, Jiewen Huang 1, Yunpeng Li 2, Mengqi Cong 1, Bing Feng 1, Jiankang Chen 1, Kongjun Zhu 3, Jinhao Qiu 31College of Materials Science and Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing Jiangsu 2Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Science, Fuzhou Fujian 3State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing JiangsuReceived: Feb. 2nd , 2016; accepted: Feb. 20th , 2016; published: Feb. 23rd , 2016Copyright © 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/Abstract Precursors were synthesized by a solid-state synthesis method. And α-Fe 2O 3 nanomaterials were obtained by thermal decomposition of precursors at different calcination temperatures. The crys-tal structure, microstructure morphology and optical properties of the α-Fe 2O 3 nanoparticles were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, Field scanning electron microscopy (FESEM), and UV-vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS). The results show that the energy gap and particle size of the α-Fe 2O 3 nanomaterials increase with an-nealing temperature. But they are all less than bulk α-Fe 2O 3 (2.2 eV). The α-Fe 2O 3 nanoparticles prepared at 500˚C for 2 h exhibit the highest visible-light photocatalytic efficiency of 70.60% and photodegradation rate constant, k , of 6.78 × 10−3 min −1, respectively. Too high or too low heat treatment temperature will result in the decrease of photocatalytic efficiency, which is mainly af-fected by band gap and electron-hole recombination probability. KeywordsSolid-State Synthesis, α-Fe 2O 3, Nanomaterial, Photocatalysis*通讯作者。
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用 最 为 广 泛 的 软 磁 性 材 料 之 一 Ｉ ］ ｌ 。
日本 理学 。
１ ２ 纳 米 Ｆ ３ ４的合 成 ． ｅ０ 配 制 一 定 比例 的 Ｆ 与 Ｆ 什 的混 合 溶 液 ， 入 撞 ｅ ｅ 加 击 流反 应器 中 ， 过 量 的氨水作 为沉淀 剂 ， 一 定的温 用 在
Ｆ Ｃ ３ Ｈ２ Ｆ Ｓ ｅ １ ・６ Ｏ、 ｅ Ｏ４・ Ｈ２ Ａ ＮＯ ， 析 纯 ， ７ Ｏ、 ｇ ３ 分 国药集 团化学试 剂有 限公 司 ； 氨水 （ 分析 纯 ） Ｃ Ｈｓ 、 ｚ ＯＨ
（ 级 纯 ） 北 京 化 工 厂 。实 验 用 水 为 蒸 馏 水 （ 应 前 通 优 ， 反
米 Ｆ ３ 粒 子对 亚 甲基 蓝 的 降 解 作 用 。结 果 表 明 ， 米 Ｆ 粒子 具 有 相 对 较 小 的 粒 径 ； ｅＯ 纳 ｅ０ 当溶 液 ｐ 值 为 ４ ２ Ｈ２ ２ Ｈ ． 、 加 Ｏ 入 量 为 ２ｍ ・ 时 ， ０ ９ｇ・Ｌ 的 Ｆ 。 悬 浊液 对 １ Ｌ Ｌ 用 ． ｅ０４ ０ｍｇ・ 的 亚 甲基 蓝 溶 液 进 行 降 解 ， ｍｉ Ｌ ５ ｎ内亚 甲 基 蓝 的 降解
率 可 达 ９． 。 ６５
关 键 词 ： 米 四 氧化 三铁 ； 沉 淀 法 ； 击 流反 应 器 ； 甲基 蓝 ； 声 降 解 纳 共 撞 亚 超 中 图分 类 号 ： Ｂ ３ ３ Ｘ ７ ８ Ｔ ８ ８ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ６ ２ ４ ５ ２ １ ） ０ ０ ２ —０ １ ７ —５ ２ （ ０ ０ １ — ０ ８ ３
物 高分子 ， 固定 化酶 、 向药 物 、 在 靶 细胞 分离 、 免疫分 析 等方 面都有 应用 。铁 氧 化 物 （ 包括 Ｆ ｓ ４ ７Ｆ ｚ 、— ｅＯ 、－ ｅ ａ Ｆ ） 为一种磁 性 原料 ， 论在 工业 生 产还 是 科学 ｅＯ。作 无 研究 中都备 受瞩 目， 磁性 铁 氧 化物 制 备成 具 有 特殊 将
撞击 流 反 应 器 ， 自制 ； ＫＱ２ Ｏ 型 系 列 超 声 反 应 １Ｏ
质， 如单磁 畴 结 构 、 顺 磁 性 、 超 高矫 顽 力 、 相 变 温 度 磁
等 。磁 性 纳 米 粒 子 由 于 特 殊 的 超 顺 磁 性 ， 巨 磁 电 阻 、 在
・
器 ， 山市 超声 仪器 有 限 公 司 ； 昆 ＵＶ一８ ｏ ｃ型 紫 外 可 １ｏＰ 见分 光光 度 计 ， 海 美 谱 达 仪 器 有 限公 司 ； ／ ｘ 上 ＲＤ ｍａ － Ｒ Ｂ型 Ｘ 射 线 衍 射 仪 （ ｕ靶 、 电 压 ４ Ｖ、 电 流 一 Ｃ 管 ０ｋ 管
和现象 被发现 ， 已成 为 人 们研 究 的 热点 。当磁性 材 料
的 尺 寸 达 到 纳 米 尺 度 时 ， 具 有 纳 米 材 料 常 见 的 特 点 除 外 ， 为 本 身 的 磁 结 构 ， 具 有 一 些 磁 性 材 料 特 有 的 性 因 还
氮气 ３ ｎ以除去其 中的氧气 ） ０ｍｉ 。
２１，ｏ ２ Ｎ． ００Ｖ１７ ｏ１ ． ０亿 与 耋 物 Ｚ 程
Ｃｈ ｍｉ ｒ ＆ Ｂｉｅ ｇｉｅ ｉ ｇ ｅ ｓ ｙ ｔ ｏ ｎ ｎ ｅｒ ｎ
纳 米 四 氧 化 三 铁 降解 亚 甲基 蓝 的 研 究
刘 东 ， 祥 武 ， 晓 刚 曾 罗
（ 汉 工 程 大 学 化 工 与 制 药 学 院 绿 色化 工 过 程 省 部 共 建 教 育 部 重 点 实验 室 ， 北 武 汉 ４ ０ ７ ） 武 湖 ３ ０ ３
随 着 纳 米 科 学 的 不 断 发 展 ， 们 对 纳 米 材 料 的 性 人
能提 出 了越来 越 高 的要 求 。同时 ， 米 技术 的快 速发 纳
展 ， 磁学 这 一 古 老 的学 科 注 入 了新 的生 机 与 活 力 。 给
１ 实验
１ １ 试 剂 和 仪 器 ．
随着 纳米技术 与磁 学 的结 合 ， 性 材 料很 多 新 的性 质 磁
１ ０ｍＡ） Ｍ ｏ ｅ Ｈ一０ ０ 、 ｄ ｌ ８ ０型 透 射 电 镜 （ 压 为 １ Ｖ） 电 ０ｋ ，
磁 性液体 和磁记 录 、 磁 、 磁 、 制 冷 、 软 永 磁 巨磁 阻 抗 材 料
以及磁光器 件 、 探测器 等方 面具有广 阔 的应 用前景 。 磁
此 外 在 生 物 医 学 领 域 ， 性 纳 米 粒 子 通 过 表 面 包 裹 生 磁
度 、 Ｈ 值 条件 下 ， ｐ 高速 搅拌 进行 反应 ， 离心得 到沉 淀 ， 将 沉淀 洗涤 、 干燥 ， 得到 纳 米 Ｆ 。 颗 粒 。真 空抽 滤 ， ｅ
用 无 水 乙 醇 洗 涤 ， 至 用 ５ Ａｇ 液 检 测 滤 液 无 直 ＮＯ 溶
目前 ， 用撞 击流 反应 器 ～共 沉淀 法制 备 磁 性纳 米 Ｆ 。 粒 子在 国内 尚未 见报道 。作 者在浸 没循 环撞 击 ｅＯ‘ 流反应 器［ ］ 以氨水 为沉淀剂 ， Ｆ Ｃ ・ Ｈ Ｏ和 ５ 中， 以 ｅＩ ６ Ｆ Ｓ ・７ Ｏ 为 原 料制 备磁 性 纳 米 Ｆ 。） ｅＯ Ｈ ｅ（ ４粒 子 ， 并
摘 要 ： 浸 没 循 环 撞 击 流反 应 器 中通 过 共 沉 淀 法 ， 在 以氨 水 为 沉 淀 荆 ， Ｆ Ｃ ・６ Ｏ 和 Ｆ Ｓ ・ Ｈｚ 为 原 料 制 以 ｅＩ Ｈｚ ｅＯ ７ ｏ
备 了磁 性 纳 米 Ｆ 。 粒 子 。 采 用 ＸＲ Ｔ Ｍ 等 多种 方 法对 制 得 的 纳 米 粒 子 的 结构 和 性 能 进 行 了表 征 ， 研 究 了磁 性 纳 ｅ０ Ｄ、 Ｅ 井