基于Keggin型杂多酸Cu_Co有机-无机复合物的光催化及过一硫酸盐活化降解性能研究.pdfVIP

摘要

科技的高速发展往往不可避免伴随着对环境的影响，如在医药和生活中广泛应用的

四环素以及在纺织业印刷业常应用的染料（罗丹明B，甲基橙等）都对自然生态环境造

成了一定的污染。人们把目光聚焦于这些行业的污水排放问题，寻找一个对环境友好不

会造成二次污染且高效的技术来解决。光催化技术是一种高效、绿色的环境修复技术，

利用清洁能源太阳能，将各种有机污染物分解成无害的小分子产物。高级氧化技术是建

立在生成羟基自由基（•OH）的基础上，有效处理水溶液中的持久性有机污染物。Keggin

型杂多酸在催化剂应用领域有巨大潜力，但其易溶于水的特性使它难以回收，在经济效

益方面不占优势。金属有机配合物和Keggin型杂多酸形成有机-无机复合物，即可解决

Keggin型杂多酸易溶于水的缺点，又能获得结构稳定性能优良的材料，并可通过改变有

机配体和杂多酸来调控分子结构和性能。本文系统研究了以4-HL、4-COOH、5-HL、

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5-CH3及dpdo五种吡啶类铜或钴配位化合物为基础的18种Keggin型杂多酸有机无机

复合材料（分别为4-PW、4-SiW、4-PMo-Y、4-SiW-Y、5-SiW-Y、5J-SiW-Y、4-甲酸-SiW-

++

1、4-甲酸-SiW-8和4-甲酸-SiW-2、dpdo/CoPW、dpdo/CoPWNa、dpdo/CoPWK、dpdo/CoPMo、

++

dpdo/CoPMoNa、dpdo/CoPMoK、5-GO-Co、10-GO-Co、20-GO-Co）的光催化或过一硫酸

盐活化降解常见污染物的性能。并用XRD、SEM、UV-Vis、ESR、电化学测试等对材料

进行表征。主要内容如下：

（1）本章以4-PW、4-SiW、4-PMo-Y、4-SiW-Y、5-SiW-Y、5J-SiW-Y、4-甲酸-SiW-

1、4-甲酸-SiW-8和4-甲酸-SiW-2共9种Keggin型杂多酸有机-无机复合材料作为催化

剂，降解四环素。研究了催化剂的用量，不同pH条件下合成的催化剂，有机配体中取

代基的不同，多酸种类等因素与光催化活性的关系。其中4-PW、4-甲酸-SiW-1、4-PMo-

Y表现出了较高的光催化活性，并且得出25mg是样品4-PW最佳投入量，同时对样品

进行UV-Vis、ESR、电化学等测试，进一步说明9种复合物的光催化性能。通过自由基

+-

捕获实验和ESR测试证明了h、•O2、•OH是实验中产生的活性物质。实验结果证明材

料降解四环素更符合一级动力学模型。进行了循环实验证明了4-PW具有良好的稳定性。

++

（2）本章用具有相同结构骨架的dpdo/CoPW和dpdo/CoPMo，以及K，Na离子取

++++

代化合物（dpdo/CoPWNa、dpdo/CoPWK、dpdo/CoPMoNa、dpdo/CoPMoK）作为催化

剂活化PMS降解罗丹明B，结果表明与单独使用dpdo/CoPW或PMS相比，（dpdo/CoPW）

/PMS体系可以显著提高罗丹明B的降解，并且效率高于第二章的4种材料（4-甲酸-

++

SiW-1、4-PW、5-SiW-Y、4-甲酸-SiW-8）和dpdo/CoPMo，以及K,Na离子取代化合物。

因此以dpdo/CoPW为代表继续研究罗丹明B的降解性能。初始条件为2mMPMS，1mg

的dpdo/CoPW时，在90min内可以将20mg/L的罗丹明B完全降解。ESR和猝灭