高分散Ag/C_(3)N_(4)的制备及对硝基苯酚催化还原性能的研究

金属纳米颗粒的聚集现象严重影响了催化效率,利用简单的方法制备高分散的金属基催化剂具有一定的挑战性;首先利用柔喷雾技术在液液界面上制备了3种银配位的超分子前驱体膜,即三聚氰胺/三聚氰酸/硝酸银超分子(MC-Ag)、三聚氰胺/巴比妥酸/硝酸银超分子(MB-Ag)和三聚氰胺/三聚氰酸/巴比妥酸/硝酸银超分子(MCB-Ag);再热缩聚得到高分散的MC-Ag/C_(3)N_(4)、MB-Ag/NC和MCB-Ag/NC这3种银负载材料。在对硝基苯酚的催化还原实验中,MC-Ag/C_(3)N_(4)、MB-Ag/NC和MCB-Ag/NC表观速率常数(k_(app))分别为192.5×10^(-3)、126.8×10^(-3)和128.8×10^(-3)min^(-1);MC-Ag/C_(3)N_(4)展现出了优良的催化性能,在20 min内催化效率高达99.8%,经过5次循环后催化效果仍保持在97%以上,催化性能主要是MC-Ag/C_(3)N_(4)具有g-C_(3)N_(4)二维结构使银纳米粒子更加分散,更有利于接触更多的活性位点;同时柔喷雾技术为纳米颗粒的制备和形貌的调控提供了新的思路。

铜纳米颗粒修饰多孔氮化硼高效还原对硝基苯酚的研究

为了寻找高催化活性、环境友好、价格低廉、稳定性好的催化剂,研究金属与载体之间的协同催化效应,采用煅烧前驱体法制备了表面富含羟基和氨基的高比表面积多孔h-BN载体,通过简单的液相还原法成功地制备出粒径分布均匀的Cu/h-BN纳米复合材料,并对复合材料的组成、微观结构和性能进行表征。结果显示,铜纳米粒子的引入并未破坏多孔h-BN的二维片状结构,但比表面积及孔径均有不同程度的下降。以对硝基苯酚(4-NP)还原为对氨基苯酚(4-AP)为模型反应,考察Cu/h-BN复合材料的催化性能,当Cu含量为6%(质量分数)时,复合纳米材料具有最高的催化性能(表观反应速率常数k=4.62×10^(-2) s^(-1))和稳定性,催化活性在5个循环内基本保持不变。因此,具有高比表面积的h-BN载体负载可稳定Cu纳米颗粒,它们之间的协同催化作用使Cu/h-BN具有优异的催化活性和稳定性。此研究为今后进一步研究金属与h-BN协同催化提供了理论基础。

一种用于检测四环素和对硝基苯酚的高稳定性镉(Ⅱ)金属有机骨架

采用水-溶剂热法合成了1例金属有机骨架(MOF):{[Cd(L)_(0.5)(4,4′-bpy)_(0.5)]·H_(2)O}_(n)(1),其中H_(4)L=(1,1′∶4′,1″-三联苯)-2,2″,4,4″-四羧酸,4,4′-bpy=4,4′-联吡啶)。通过单晶X射线衍射、元素分析、粉末X射线衍射、热重分析以及红外光谱分析对配合物1的结构进行了表征。单晶结构分析表明1为三维结构,属于单斜晶系,C2/c空间群,Cd连接L^(4-)和4,4′-bpy形成二维平面结构,层与层之间通过L^(4-)连接,构筑成了三维网状结构。该MOF表现出良好的稳定性并且可以通过荧光猝灭法检测四环素(TET)和对硝基苯酚(4-NP),四环素和对硝基苯酚的检出限分别为0.15和0.062μmol·L^(-1)。此外,还研究了其荧光猝灭机理。1可成功应用于延河水样中TET和4-NP含量的测定。

对硝基苯酚降解产物与FK506结合蛋白相互作用分子机制

对硝基苯酚(p-nitrophenol,p-NP)作为典型内分泌干扰物,其环境污染与人体健康问题一直是环境领域的研究热点.环境中对硝基苯酚降解产物(p-NP degradation products,p-NP-DPs)与FK506结合蛋白(FK506 binding protein,FKBP5)结合形成p-NP-DPs-FKBP5加合物是p-NP-DPs产生雌激素和抗雄激素活性的主要机制.然而,p-NP-DPs与FKBP5相互作用的分子水平机制尚未引起足够的重视.本文采用分子对接技术模拟计算p-NP-DPs与FKBP5相互作用的结合能和结合面积.结果表明,p-NP-DPs与FKBP5相互作用结合面积顺序为213Å^(2)(4-硝基邻苯二酚)>200Å^(2)(p-NP)>184Å^(2)(邻苯二酚)>175Å^(2)(对苯二酚)>173Å^(2)(苯酚)>171Å^(2)(对苯醌),结合能顺序为−3.69 kcal·mol^(−1)(4-硝基邻苯二酚)>−3.76 kcal·mol^(−1)(p-NP)>−3.81 kcal·mol^(−1)(对苯二酚/邻苯二酚)>−3.83 kcal·mol^(−1)(对苯醌)>−3.91 kcal·mol^(−1)(苯酚),高频氨基酸残基为Pro221、Gly224、Glu227、Ala228、Gly282、Lys283、Tyr284、Met285和Gln286,p-NP-DPs药效团主要包括氢键供体(—OH)、氢键受体(—NO_(2)和C=O)、芳香中心(苯环)和疏水中心(C原子).p-NP-DPs理化性质对p-NP-DPs与FKBP5相互作用强度的影响主要取决于分子量和拓扑极表面积(100%)、氢键受体数量(75%)、密度(50%)和闪点(25%).本研究对认识水环境中p-NP-DPs分子水平健康效应和环境风险具有重要科学意义.

半胱氨酸保护的荧光铜纳米簇快速检测对硝基苯酚

对硝基苯酚(4-NP)是一种酚类化合物,具有致癌、致畸、致细胞突变的“三致”作用,成为全球关注的对象。以半胱氨酸保护的铜纳米簇(Cys-CuNCs)为荧光探针,采用4-NP和铜纳米簇的荧光猝灭效应,建立了一种新型、快速、准确、灵敏的荧光传感策略用于4-NP的检测。以抗坏血酸保护的非发光铜纳米粒子作为前驱体,采用半胱氨酸刻蚀法制备发光铜纳米簇。合成的铜纳米簇具有优异荧光性能和稳定性,在最佳激发波长370 nm激发下,于464 nm处发射出强烈的蓝色荧光。当体系中存在4-NP时,4-NP可明显猝灭铜纳米簇的荧光发射。以检测体系中缓冲溶液的pH、4-NP与铜纳米簇反应时间为单因素,优化检测4-NP的最佳分析条件,并建立相应的标准曲线。结果表明,最佳缓冲液体系为磷酸盐缓冲溶液(10 mmol·L^(-1) PB,pH 8.0);4-NP能够快速猝灭CuNCs的荧光,两者之间的反应仅需简单混匀即可进行荧光光谱扫描。以铜纳米簇荧光猝灭信号(F_(0)-F/F_(0))为纵坐标,4-NP浓度为横坐标,实现了4-NP的灵敏检测。4-NP浓度在1~100μmol·L^(-1)范围内呈良好的线性关系,线性回归方程为y=0.0042x+0.0162,检出限为0.31μmol·L^(-1)。选择4种其他4-NP同系物和8种其他有机物作为干扰物质,对铜纳米簇的荧光几乎都没有影响,表明该方法具有良好的抗干扰能力。此外,该方法在湖水实际样品检测中具有可行性,加标回收率为97.0%~101%,相对标准偏差(RSD)为2.71%~3.60%。说明该方法准确、可靠,有望用于实际环境样品中对硝基苯酚检测。

棓酸增强碳基材料活化过一硫酸盐降解对硝基苯酚

以含油污泥(OS)为原料,采用一步热解法制备了含油污泥碳基材料(OSC),将其作为过一硫酸盐(PMS,过硫酸氢钾)的非均相活化剂用于降解对硝基苯酚(PNP)。通过XRD、SEM、EDS、XPS表征了样品的微观形貌结构和元素价态,考察了不同反应体系、热解碳基材料温度、棓酸(GA)浓度、PMS浓度、溶液初始p H、反应温度、PNP质量浓度、共存阴离子类型、黄腐酸(FA)质量浓度对OSC活化PMS降解PNP的影响,探讨了PNP降解机制。结果表明,OSC上的表面羰基及Fe^(3+)/Fe^(2+)之间的价态循环参与了PMS的活化,GA的引入明显增强了PNP的降解。热解碳基材料温度800℃制备的OSC-800在OSC-800/PMS/GA体系中表现出最佳的活化性能,在OSC-800料液比(g∶L)2∶1、溶液初始p H=6.7、PMS浓度1.4 mmol/L、GA浓度0.25 mmol/L、PNP质量浓度20 mg/L、反应温度25℃的条件下,100 min内PNP降解率为88.14%,其降解过程符合准一级动力学模型,其对PNP的降解速率常数(0.0191 min^(-1))比OSC-800/PMS体系提升了194%,COD去除率(76.01%)提高了65%,PMS的利用率(93.44%)提高了190%。OSC-800/PMS/GA体系在反应中产生了·SO_(4)^(-)、·OH、·O_(2)^(–)和单线态氧4种活性物种。

化工废渣衍生多孔碳的制备及吸附去除水中对硝基苯酚

采用间苯二胺生产过程中产生的焦油废渣作为碳前驱体,采用一步法可回收氧化物模板合成策略制备了兼具高比表面积、分级孔道结构和氮氧掺杂物种的化工废渣衍生多孔碳材料,并将其应用于水中PNP的吸附去除。通过SEM、N2吸脱附测试、元素分析等表征手段揭示了制备方法对多孔碳材料结构性质的调控规律。其中,HPC-1对PNP的静态吸附容量达到445 mg/g,具有快速吸附能力。此外,HPC-1展现出良好的PNP动态吸附性能,具备较好的实际应用潜力。

HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)催化还原对硝基苯酚和染料污染物

制备了HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)核壳中空管状复合催化剂,用于还原降解水体中对硝基苯酚(4-NP)和染料(MB,MO)污染物.采用TEM,SEM,EDS,XRD,N_(2)吸脱附,XPS等方法对催化剂微观结构和物化特征进行表征.结果表明,CeO_(2)和Co_(3)O_(4)作为内外活性层较好地分散固载Au纳米颗粒,通过界面反应构筑于埃洛石纳米管中,形成CeO_(2)/Co_(3)O_(4)叠层结构封装埃洛石载金核壳复合催化剂(HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)).该催化剂分别在3.5,8和3min内可还原去除96%以上的4-NP,MB和MO污染物,其相应的一级反应动力学速率常数(0.856,0.370,1.337min^(-1))和转换频率(10.99,1.90,2.80min^(-1))均明显优于HNTs-Au@Co_(3)O_(4),HNTs@CeO_(2)-Au和HNTs@CeO_(2)@Co_(3)O_(4)对照材料.HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)催化剂连续进行6次使用后,仍保持较高的4-NP,MB和MO污染物还原转化率(91.2%,87.3%,89.5%)和结构稳定性.独特的CeO_(2)/Co_(3)O_(4)叠层结构特征和复合组分协同增强效应有效促进了高性能催化体系的构建,极大提升了Au颗粒的催化活性和稳定性,使HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)催化剂呈现较为优异的催化效能和循环使用性能.

氧含量和Fe(Ⅲ)对生物炭降解对硝基苯酚的影响机制

生物炭因其丰富的比表面积和独特的理化性质在污染物治理方面具有广泛的应用潜力,但其降解污染物过程受环境因素影响的机制尚不清楚.本文以松木木屑为原料制备松木生物炭(BC500),探讨了氧气和Fe(Ⅲ)离子对BC500降解有毒有机农药对硝基苯酚(PNP)的影响.结果表明,在酸性有氧条件下,BC500对PNP的降解量是无氧条件的1.35倍,这表明除了自身直接降解作用外,生物炭还能通过氧气介导生成活性氧自由基间接降解PNP.此外,通过XPS、AAS和FTIR等表征显示,在有氧条件下,不同浓度的Fe(Ⅲ)离子(2.8—280 mg·L^(-1))对BC500降解PNP均起抑制作用.这是由于Fe(Ⅲ)离子在环境pH较低时具有较强的氧化能力,通过竞争BC500传递给氧气的电子导致超氧阴离子(·O_(2)^(-))生成途径被屏蔽.而在无氧条件下加入Fe(Ⅲ)则促进了PNP降解,从0.68 mg·g^(-1) BC增加到1.79 mg·g^(-1) BC,因为Fe(Ⅲ)能增强BC500对PNP的吸附,并进一步促进其直接降解作用.结果表明,BC500施用于酸性含铁废水中时,无氧环境更利于PNP的降解,而有氧环境下Fe(Ⅲ)会抑制PNP的降解.本研究为生物炭应用于酸性含铁废水环境中的有机污染物治理提供了理论依据.

豆渣基掺氮碳量子点的制备及对水中对硝基苯酚的光学检测

为利用废弃豆渣,开发废弃生物质能源的有效利用方式,实现“以废治废”,本研究以水为溶剂、以富氮废弃豆渣为碳源和氮源,采用一步水热法合成豆渣基氮掺杂的碳量子点(N-CQDs),进而基于N-CQDs构建了一种用于水环境中痕量对硝基苯酚(PNP)的快速高效检测新方法。N-CQDs制备过程绿色、简单,同时采用自身供氮、供碳的豆渣制备碳量子点实现了对废弃生物质能源的开发和再利用。通过透射电镜、红外光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等表征了N-CQDs的形貌和光学特征;并探究了N-CQDs荧光传感器对PNP的最佳检测条件和检测性能。在最佳检测条件下,N-CQDs的荧光猝灭程度与PNP的浓度呈良好线性关系。此外,通过图谱重叠分析、荧光寿命衰减曲线测定与解析以及双指数模型拟合,揭示了其检测机理为内滤效应。该传感器已成功应用于自来水样品中的PNP定量检测,且具有良好抗干扰能力,为废弃豆渣再利用提供了一种思路。

Fe@CeO_(2)/CN双空腔核壳磁性载金椭球催化剂及其催化还原对硝基苯酚和染料污染物

载金催化剂可在温和条件下还原性降解环境中某些有毒有害污染物,并转化为低毒性、高附加值的物质,从而促进水体污染物化学资源转化和综合利用.本文设计制备Fe@CeO_(2)/CN双空腔核壳磁性载金椭球催化剂,用于还原降解水体中对硝基苯酚和染料污染物.该催化剂先制备Fe_(2)O_(3)@CeO_(2)梭型微粒内核,采用乙二胺介导的Stober扩展法在其表面合成SiO_(2)@RF复合物,经过碳化-水热蚀刻得到具有介孔碳氮壳层的Fe_(2)O_(3)@CeO_(2)/CN椭球;采用[Au(en)_(2)]^(3+)为金前驱体的沉积沉淀-还原气氛热处理法在上述椭球中构筑较好分散度超细纳米Au颗粒,同时Fe_(2)O_(3)转化为小体积Fe颗粒并形成内空腔,得到Fe@CeO_(2)-Au/CN双空腔核壳磁性椭球催化剂.该催化剂独特的结构特征和复合组分协同增强性效应使其在还原降解对硝基苯酚和染料污染物中均表现优越的催化反应性能和循环使用性能,重复多次使用后仍保存良好的磁分离性和较好的结构完整性.

双金属催化剂在对硝基苯酚加氢还原中的研究进展

随着人类社会的快速发展,大量含有硝基芳烃化合物的工业废水存在非合规性排放现象,对生态环境和人类健康造成巨大危害。其中,被美国环境保护局列为“优先控制污染物”的对硝基苯酚(4-NP),具有毒性大、稳定性高、致病性强等特点,因此开发高效的4-NP去除技术迫在眉睫。利用硼氢化钠作为还原剂的催化加氢路径,可将4-NP转化为低毒性和具有高附加值的对氨基苯酚,具有诱人的应用前景。为了实现4-NP的高效转化,设计构建合适的催化剂(如金属、金属氧化物和碳基纳米材料)必不可少,其中双金属催化剂因其独特的物化特性受到了广泛关注。围绕高性能、低成本和优异稳定性催化剂的设计制备,对双金属催化剂在4-NP加氢还原中的应用进行了归纳和总结。重点讨论了不同金属组分间的协同催化效应,详细剖析了催化材料在4-NP加氢还原过程中的作用机制,同时探讨了催化剂结构和性能间的构效关系,展望了该领域存在的问题以及今后发展趋势。

Pt基双金属催化对硝基苯酚还原反应

对硝基苯酚(4-NP)是具有一定代表性的水体污染物,使用硼氢化钠将其还原转化为对氨基苯酚,是可行的4-NP污染水体处理手段。本工作通过优化Pt基合金组分与比例,筛选出催化硼氢化钠催化还原4-NP活性高的TiO_(2)负载铂铜纳米合金(Pt_(2)Cu_(3)/TiO_(2))。通过动力学实验,把Pt_(2)Cu_(3)/TiO_(2)催化4-NP还原反应的“时间-浓度”数据转化为“反应速率-浓度”数据,证实该反应为一级反应并建立幂指数型动力学方程。依据Langmuir-Hinshelwood(L-H)吸附反应机理,回归拟合本征动力学方程式的未知参数,包括反应速率常数、反应底物吸附常数、表观活化能等热力学参数。

钴铜层状双金属氢氧化物合成及其催化还原对硝基苯酚性能的研究

开发高效催化材料降解硝基有机污染物,对于推动绿色化学和化工的发展具有重要的意义。为此,研究了水浴法合成的钴铜层状双金属氢氧化物(CuCo-LDHs)将对硝基苯酚(4-NP)催化还原为对氨基苯酚(4-AP)的反应过程;通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体光谱仪(ICP),对材料的晶体结构、表面形貌等进行了表征;同时系统性研究了催化剂用量,4-NP的初始浓度、反应温度及硼氢化钠(NaBH4)浓度对CuCo-LDHs催化还原性能的影响。研究结果表明:CuCo-LDHs在催化还原4-NP的反应中表现出较高的催化活性,且反应条件温和,产物无污染。在室温及反应时间为3 min条件下,10 mg CuCo-LDHs可将100 mL 0.10 mmol/L的4-NP有效还原,转化率可达到95%。最后对CuCo-LDHs催化还原4-NP生成4-AP的反应机理进行了分析讨论。

对硝基苯酚加氢反应影响因素研究

经过研究发现,我们对乙醇中的硝基苯酚加氢反应进行了调查,并使用Ni/硅藻土作为催化剂。我们研究了反应温度、压力和时间等因素对该加氢反应的影响。结果显示,最佳条件是:催化剂浓度在0.9~1.2%之间;保持反应温度在95~105℃范围内;维持氢气压力在1.5~1.8 MPa之间;并且需要将反应时间控制在90分钟以内。

TiO_2与Cu_2O光催化降解对硝基苯酚比较研究

分别采用自制的纳米TiO2和Cu2O研究对硝基苯酚的光催化降解.结果表明,模拟阳光条件下,100mg·l-1对硝基苯酚水溶液的氧化亚铜催化反应半衰期为20.0min,而二氧化钛不具备可见光催化能力;在SGY-1多功能光化学反应器中,TiO2催化降解对硝基苯酚的半衰期是48.1min.产物分析表明,n-型半导体二氧化钛的光催化反应存在两种降解历程,生成二羟基硝基苯或脱除硝基.而p-型半导体氧化亚铜催化的光降解反应未检出脱硝基产物,仅检出1,2-二羟基-4-硝基苯.

氧化亚铜光催化降解对硝基苯酚

采用生物效应灯模拟自然光源 ,研究氯化亚铜水解法制备的超细颗粒Cu2 O对对硝基苯酚的光催化降解作用 .结果表明 ,1 1 2mg·l- 1 ,2 2 4mg·l- 1 和 44 8mg·l- 1 对硝基苯酚 1 0h的降解率均达到 90 % ,降解反应符合一级反应动力学 ,且 7次重复使用试验显示 ,催化剂的使用寿命比硼氢化钠法制备的催化剂明显延长 ,降解的主要中间产物为对苯醌与对苯二酚 .

磁性生物炭对水体中对硝基苯酚的吸附特性

为了制备同时具备磁分离和优良吸附性能的环境友好吸附材料,以棉花秸秆为生物质原料制备生物炭(CSBC),采用共沉淀法制得磁性棉花秸秆生物炭(MCSBC).通过元素分析、SEM、XRD、XPS、FTIR和VSM等对MCSBC进行表征,研究了CSBC和MCSBC对水中对硝基苯酚(PNP)的吸附特性.结果表明,溶液pH值对CSBC和MCSBC吸附PNP的影响较大,在酸性条件下的吸附量更大.CSBC和MCSBC对PNP的吸附动力学过程可被准二级动力学模型很好地描述,吸附过程包括液膜扩散和颗粒内扩散两个阶段.Langmuir、Freundlich和Sips模型都可以很好地描述PNP在CSBC和MCSBC上的吸附行为,最大吸附量分别为44.54和48.94mg/g,MCSBC相较于CSBC对PNP的吸附具有更好的效果.热力学研究结果表明,CSBC和MCSBC对PNP的吸附过程为熵增加的自发吸热过程.再生试验结果表明,经6次吸附-解吸循环后,MCSBC对PNP的吸附容量仍能达到初始吸附量的82%.

基于均相光化学氧化的光电一体化降解对硝基苯酚的研究

考察了模型污染物对硝基苯酚在三种均相光化学高级氧化工艺UV/H2 O2 ,UV/Fe3 + 和UV/Fe3 + /H2 O2 同电催化联合工艺下的降解 .对于COD的去除 ,三种光电联合工艺均不同程度地存在协同效应 ,其中以UV/Fe3 + 电催化联合工艺的协同效应最显著 .分析了形成协同效应的可能机理 .在UV/H2 O2 电催化联合的工艺中 ,主要为电催化副产物氧气及其间接反应产物如过氧化氢作用的结果 .而在UV/Fe3 + 和UV/Fe3 + /H2 O2 同电催化联合的工艺中 ,主要为铁离子的电化学再生 .对硝基苯酚降解的主要产物有苯酚、对苯二酚、对苯醌、4 硝基 1,2 苯二酚、1,2 ,4 苯三酚、5 硝基 1,2 ,3 苯三酚、反丁烯二酸和草酸等 ,并在此基础上提出了降解对硝基苯酚的可能历程 .光电一体化工艺提高了COD的处理效率 ,工艺简单 ,对废水治理具有很好应用前景 .

新型Ni/TiO_2催化剂用于对硝基苯酚催化加氢

以介孔氧化钛晶须为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni/TiO2催化剂,通过扫描电镜、X射线衍射、N2吸附脱附、热重分析和程序升温还原技术对催化剂及其前驱体进行了表征,考察了催化剂中Ni含量及焙烧和还原温度对催化剂催化对硝基苯酚加氢反应性能的影响.结果表明,Ni/TiO2催化剂不仅具有晶须状形貌和高结晶度的锐钛晶型,还保持了高比表面积和介孔结构.随着Ni/TiO2催化剂中镍负载量的增加,对硝基苯酚转化率逐渐增加,当镍负载量超过10%时,催化剂活性和选择性没有明显变化.当镍负载量为10%,焙烧和还原温度分别为500和450oC时,Ni/TiO2催化剂的加氢活性最佳,是RaneyNi的4倍.该催化剂循环使用7次后未发现明显失活.