CuBi_(2)O_(4)/Bi_(2)WO_(6)Z型异质结用于光电类芬顿体系下高效降解环丙沙星

针对目前水环境中抗生素污染严重的问题,使用简单的溶剂热法制备了CuBi_(2)O_(4)/Bi_(2)WO_(6)(CBWO)Z型异质结催化剂.扫描电子显微镜分析结果表明,其结构为棒状和纳米片状.能量色散元素图谱显示,Cu,W,Bi和O元素均匀分散在CBWO-60中;使用X射线衍射和傅里叶变换红外光谱探究了催化剂的晶体结构和化学键、官能团组成;BET表征结果证明,CBWO-60具有较高的比表面积.X射线光电子能谱(XPS)证明Cu^(+)和Cu^(2+)共存,促进了芬顿(Fenton)反应的循环进行,XPS结合能的位移证明了异质结中CuBi_(2)O_(4)和Bi_(2)WO_(6)之间具有强的电子相互作用,而不是物理混合;使用紫外⁃可见漫反射光谱和价带-X射线光电子能谱分析了异质结的能带结构;利用光致发射光谱、电化学阻抗谱和瞬态光电流响应谱探究了催化剂的电荷转移情况.在该系列催化剂中,CBWO-60在光电类芬顿(PEF-like)体系中对环丙沙星(CIP)的降解效率最高,90 min时,降解效率为98.0%.同时,溶液初始pH在2~6范围时,体系始终能够维持有效的CIP去除效率,与传统芬顿体系相比,该体系的pH应用范围得到了有效拓宽.在PEF-like体系中,CBWO-60对喹诺酮类、磺胺类和四环素类抗生素均表现出较强的降解能力,充分证明了CBWO-60的普适性.CBWO-60在连续5次循环实验后,对CIP仍保持87.8%的降解率,并且反应后催化剂的晶体结构没有发生改变.根据高效液相色谱⁃质谱的结果,提出了CIP降解的5种可能途径.

二维层状NiO/g-C_(3)N_(4)复合材料在无铁光电类芬顿体系中有效去除环丙沙星的研究

环丙沙星(CIP)的过量使用已经对生态环境造成了很大的威胁。本文设计了一种新型无铁的光电类芬顿体系用于降解水中的CIP。采用溶剂热法合成了NiO/g-C_(3)N_(4)复合材料。通过XRD分析,确定了不同催化剂的晶相和化学组成;红外光谱进一步证实了NiO/g-C_(3)N_(4)复合材料的分子结构,结果表明,成功地合成了NiO/g-C_(3)N_(4)复合材料。利用SEM观察了材料的形貌,结果表明性能最佳的NiO/g-C_(3)N_(4)-60%为二维花状结构。TEM进一步证明NiO/g-C_(3)N_(4)-60%具有片层状结构。由于层状结构,NiO/g-C_(3)N_(4)-60%具有较大的比表面积和丰富的活性位点,有利于电子的传输。XPS分析表明Ni^(2+)和Ni^(3+)共存于NiO/g-C_(3)N_(4)-60%复合材料中并且NiO/g-C_(3)N_(4)-60%具有低配位氧缺陷。EPR谱也证实了氧空位的存在,氧空位不仅促进了H_(2)O_(2)的活化,而且有利于金属离子形成稳定的混合价态。UV-Vis-DRS、PL和电化学测试表明NiO/g-C_(3)N_(4)-60%具有最强的光吸收能力、最低的电荷转移电阻和最快的电荷分离效率,有利于活性物质的生成和CIP的快速降解。因此,花状NiO/g-C_(3)N_(4)-60%在光电类芬顿体系中表现出光电协同作用,不仅可以通过Ni^(3+)/Ni^(2+)之间的转化将电芬顿过程中产生的H_(2)O_(2)有效分解为·OH,同时也能够产生光生电子和空穴,促进光照下·OH、·O_(2)^(−)和h^(+)的生成,从而提高环丙沙星的降解效率。以催化性能最佳的NiO/g-C_(3)N_(4)-60%为催化剂时,在90 min内CIP的降解率达到将近100%,120 min时矿化效率达到82.0%,与传统芬顿体系(最佳pH值为2.8–3.5)相比,新型光电类芬顿体系具有较宽的pH范围,当pH值为6时,降解率仍可达78.8%。NiO/g-C_(3)N_(4)-60%在光电类芬顿体系中也表现出良好的结构稳定性,连续5次循环后,降解效率仍保持在96.3%。根据HPLC-MS的结果,提出了CIP降解的两种可能途径。本研究为废水中抗生素的快速降解提供了理论依据。

钴氰化铜异质催化剂的制备及其在光电类芬顿降解左氧氟沙星中的应用

采用循环伏安法在附有氨基化石墨烯(GNs)的ITO导电玻璃上电沉积钴氰化铜(Cu3[Co(CN)6]2,记为CuHCC),得到了多功能非均相催化电极CuHCC/GNs/ITO,并通过X射线衍射和扫描电镜对其进行了表征。研究了以CuHCC/GNs为光电类芬顿催化剂,在pH 7.0的含2 mmol/L N,N−二甲基−4−亚硝基苯胺(RNO)和0.1 mol/L Na2HPO4的氧饱和溶液中不同恒电位(−0.4、−0.6和−0.8 V,相对于饱和甘汞电极)下生成羟基自由基浓度的变化。最终选择在−0.8 V和300 W可见光照射下,在pH 7.0的0.1 mol/L Na2HPO4介质中降解10 mg/L的左氧氟沙星(LEVO),并通过紫外可见光谱图得出LEVO的降解率高达91%。

黄铁矿光电类Fenton处理PNP废水

该文研究了外加可见光和电的条件下,黄铁矿(FeS2)类Fenton技术降解水中对硝基酚(PNP)的效果,并优化了降解反应实验条件。结果表明:FeS2电化学催化能高效降解PNP,并且可见光能促进反应进行;FeS2用量和外加电压变大时,PNP降解效率增大;PNP浓度降低时,反应60 min时的降解率增大;Na2SO4电解质的浓度对降解效果影响不明显;初始pH改变时,酸性越强,降解效率越高。PNP浓度为50 mg/L时,催化降解的理想条件为:FeS2 100 mg/L、电压为-1.2 V、Na2SO4浓度为0.10 mol/L、初始pH为3,此条件下反应60 min后降解率达到98.1%。