雷玉平
,
黄飞
,
邓克俭
,
王夺元
,
彭正合
功能材料
仿生催化剂四(1,4-二噻英)四氮杂卟啉铁(Ⅱ)(简写为FePz(dtn)4),能够活化分子氧在宽的pH范围内可见光激发下,氧化降解有机污染物.实验显示FePz(dtn)4-树脂/O2体系有很好的氧化性能,在碱性水溶液中7h内是罗丹明B降解达92%,CODCr值下降59%;并且用IR结合GC-MS分析了它的降解成份.EPR谱分析认为在催化剂FePz(dtn)4存在可见光照射下的氧化过程涉及活性HO·,O2-游离基.
关键词:
仿生催化剂
,
活化分子氧
,
降解有机污染物
,
活性中间体
,
罗丹明B
刘敏
,
韩端壮
,
邓克俭
,
王夺元
催化学报
考察了用阴离子交换树脂作为载体时对含硫四氮杂卟啉铁(Ⅱ)(简写为FePz(dtn)4)催化剂活化分子氧降解罗丹明B等水中有机污染物效率的影响.结果表明,负载FePz(dtn)4催化剂的离子交换树脂对底物的吸附可在30 min内达到平衡.在不同pH的溶液中,载体对不同底物分子的吸附量不同.同一种底物在碱性溶液中的吸附量最大,催化降解速率最快.负载于树脂上的FePz(dtn)4催化剂可重复使用.初步探讨了催化剂对有机污染物降解的作用机理.
关键词:
含硫四氮杂卟啉铁
,
配合物催化剂
,
阴离子交换树脂
,
吸附
,
分子氧
,
有机污染物
,
降解
刘松翠
,
吕康乐
,
邓克俭
,
唐红梅
,
黎小芳
影像科学与光化学
分别以Ti(SO4)2和TiCl4为原料,通过水热pH值的控制,批量制备了片状的锐钛矿(AT)、棒状的金红石(RT)和菱形的板钛矿型(BT)TiO2.其中,AT具有最小的晶粒尺寸(约10 nm),其次为RT(30-50 nm),而BT具有最大的晶粒尺寸(50-70 nm).固体漫反射显示出AT、BT和RT对光响应的阀值分别为375 nm、385 nm和415 nm.其中,AT在紫外区显示出最强的光吸收能力.以阴离子活性染料X3B为目标分子的光催化降解实验结果显示,3种催化剂的光活性次序为AT>RT>BT,这与它们对X3B的吸附能力一致.文章对这产生TiO2光活性差异的原因进行了讨论.
关键词:
二氧化钛
,
晶型
,
活性染料X3B
,
光催化降解
蓝俊峰
,
伍晓锋
,
吕康乐
,
司玲玲
,
邓克俭
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60987-1
TiO2空心微球因具有低密度、高活性、易分离而有利于多次重复使用的优点而广受关注.本文介绍一种无氟制备TiO2空心微球的简单方法——磷钨酸钾(K3PW12O40)模板法.首先，将H3PW12O40和KCl溶液混匀，得到白色牛奶状的K3PW12O40模板(式(1))，然后在磁力搅拌下加入一定量的Ti(SO4)2粉末，加热至大约125oC开始回流.回流8 h后，过滤洗涤.滤饼分散在强NaOH溶液中，原位除去K3PW12O40模板(式(2)).最后，将催化剂洗涤到滤液为中性，干燥后即得到TiO2空心微球.3KCl + H3PW12O40= K3PW12O40ˉ+3HCl (1) K3PW12O40+24NaOH =12Na2WO4+ K3PO4+12 H2O (2) Ti(SO4)2+2H2O = TiO2+2H2SO4(3)我们将所制备的TiO2空心微球，采用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱、固体粉末漫反射和X射线光电子能谱等进行了表征.采用紫外光催化降解阴离子染料(活性嫣红X3B)来评价催化剂的性能.实验结果显示：(1)所制TiO2空心微球直径在0.5–1.0μm；(2)磷钨酸钾模板剂充当晶核，有利于空心微球的晶化；(3)加入的高浓度硫酸钛，水解产生大量的硫酸，抑制硫酸钛水解，不利于TiO2空心微球的晶化(式(3))；(4)催化剂的活性随着硫酸钛量的增加而先增后降.4 mmol硫酸钛用量的TiO2空心微球具有最高的光催化活性，是TiO2颗粒样品(无磷钨酸钾模板法制备)的2.1倍.用该方法制备的TiO2空心微球活性高可归因于以下主要原因：(1)TiO2空心微球独特的孔结构；(2)良好的晶化程度(TiO2样品晶化度越高，越有利于光生载流子的分离，抑制复合)；(3)样品残余磷钨酸钾模板和TiO2之间存在光生电子转移，有利于空心微球TiO2活性的提高.该法具有操作简单、重复性好、易于批量制备的等优点，有望广泛应用于(光)催化、电化学、分离与纯化以及药物缓释等领域.
关键词:
二氧化钛
,
空心微球
,
磷钨酸钾
,
模板
,
降解
刘义
,
周泫沐
,
张泽会
,
张丙广
,
邓克俭
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62580-9
将八正丁硫基四氮杂钴卟啉(CoPz(BuS)8)分别负载到载体Al2O3和SiO2@Fe3O4以及与配体叠氮轴向配位,并在模拟太阳光的氙灯照射下通入空气,通过降解水中染料罗丹明B(RhB)来评估其光催化活性.载体Al2O3有高的比表面积和好的化学惰性,其表面还存在一些氧空位以促进氧化反应中活性氧的流动;虽然磁性纳米颗粒(MNP)Fe3O4表面存在酸腐蚀和自聚集问题,但在MNP外面包覆一层具有较好吸附和稳定性能的SiO2膜,因而也是较好的催化剂载体.富电子的NaN3可增强某些缺电子的过渡金属大环络合物催化氧化反应,是较好的轴向配体.在不同pH水溶液中降解RhB的动力学曲线表明,反应为准一级.复合催化剂CoPz(BuS)8/Al2O3上RhB降解率在pH=4时经160 min达到84.6%,在pH=7和pH=9时经12 h分别达到65.1%和49.2%.复合催化剂CoPz(BuS)8/SiO2@Fe3O4的透射电镜(TEM)和红外光谱(FTIR)表征表明,SiO2包覆完整,复合粒子在1083 cm?1有SiO2的吸收峰,在2910 cm?1有CoPz(BuS)8的烷基吸收峰,说明NMP上存在SiO2和CoPz(BuS)8,表明复合粒子制备成功;其光催化反应的降解率在pH=4,7和9时经12 h分别达到66.3%,41.9%和29.6%.尽管CoPz(BuS)8负载到Al2O3上比负载到SiO2@Fe3O4上活性高,但后者分离容易,可重复使用,尤其是可随时终止反应.这意味着不同的污染物可用性能不同的催化剂/MNP系统去除,而催化剂可高效回收.当富电子的NaN3与CoPz(BuS)8在轴向配位并负载到Al2O3上时,CoPz(BuS)8的紫外-可见光谱B带红移28 nm,Q带红移19 nm,FTIR在2122 cm?1出现一个?N=N+=N?特征吸收峰,临近S原子的烷基链?CH2?的核磁峰从3.17 ppm移向低场4.17 ppm,表明N3?配位成功.利用ESR自由基捕获技术发现,该复合催化剂能活化分子氧,产生比复合催化剂CoPz(BuS)8/Al2O3更多的O2??和HO?等活性物种.在pH=4和pH=7水溶液中的反应明显偏离了一级反应动力学,促进RhB的快速降解,在pH=4时80 min内降解率达到77.6%,之后因RhB浓度迅速降低而慢下来.同时,在pH=7和pH=9时经12 h降解率也分别达到81.7%和74.3%.RhB降解产物主要有N,N-二乙基-N-乙基罗丹明、N,N-二乙基罗丹明、N-乙基罗丹明和罗丹明.其中第一个产物是主要中间体,随后被活性氧物种分裂成小分子和矿化.比较了不同pH媒介中三个复合催化剂的活性,发现酸性条件有利于光催化反应.这是因为在酸性溶液中产生的活性物种比在中性和碱性溶液中多,且随着反应时间增加而增加所致.而在中性和碱性条件下,活性物种改变很少.稳定性实验表明,复合催化剂是稳定的,可以重复使用,复合催化剂CoPz(BuS)8/SiO2@Fe3O4重复使用7次后活性基本保持不变.
关键词:
含硫四氮杂钴卟啉
,
光催化活性
,
氧化铝
,
SiO2@Fe3O4
,
轴向配体
,
叠氮化钠
