MnOOH@g-C3N4的制备及其活化PMS降解苯酚的研究.docx

背景介绍石墨相鼠化碳(g-C5N4)因化学性质稳定、不含金属元素、电子站构可附节等特点而在光催化%域获得广泛研究.同时g-CtN4的高稳定性、形态的可调控性，使其成为潜在的优良催化剂载体。将金属鱼载于g-CN4上不仅可以改善金属基催化剂团聚和浸出间遨.还能通过g-CxN4与金属之间的相互作用产生高价金属软物种诳步改湃催化剂的性能。本文通过般烧法制备出g-CxN4载体.再通过水热法负载MnOOH纳米城形成MnOOHg-C3N4收合催化剂.以茶酚作为目标污染物考察MnOOH(Sg-C3N*对PMS的活化性能,研究PMSfl贷、催化剂使JIJ代以及PH等孥数对活化性能的影响.通过捕获实验考察了该系统内的主要活性氧物种，阐明了该体系活化PMS的自由基和非臼由基途径,文章亮点1 .本文成功制备了MnoOH或合催化剂并应用于活化PMS降解茶酚，及现ill优良的降解性能：2 .MnooHg-CiN4具有良好的榜定性和极低的Mn离子漫出率；3 .高价金W乳物种MnV(O"Mnh0)是MnOOHg-CN4PMS体系的主要活性氧物种，O/和'O?在笨筋的降解中也起到了重要的作用.图文介绍IMnOOH“-CN的表征分析MnoOH.g-C,N4和MnoOHg-GN*的SEM图像如图Ia-Ic所示.MnOOH与g-CtN4复合后可以清晰歹出直径为10-50nm的MnoOH纳米战均匀附存于gGN,的表面并形成网状结构.图Id-Ig为MnOOHg-CM的EDS能谱图,可以清晰得看出复合催化剂由C.0、N和Mn这4种元素构成，R4种元索在催化剂内均匀分布，»MnCOH1b8QN"cMn00H-C1N<|50.<%)«SFMBlAKlSEM图诺及EDS能谱图Fig.1SEVimageandEDSMPPilHMnOOH和MnooHg-CxN4的N?吸附-脱网等温线如图2所示，MnOoH与gCN,复介后仍呈现出N型等温戏的特点，表明我合催化剂存在介孔结构.(dis二ESUOJCMYZ1MnOOHt2MnOOH>e-C.N.50wt%)2样品的M吸附-脱附等鸟线Fig.2Nitrogenadsorption-desorptionisothernofSamPleS通过XRD对MnOOHg-CN的晶体结构进行了分析，结果如图3所示，gCN和Mn(X)Hg«N在27.S。处均出现对应于g-CN"0021晶面的衍射冲，说明g-GM的晶体结构在双合过程中未被破坏.2()I.M11OOH>E-CN>:ZB-CiN*:3.M11OCHkM.tfiiE3MnOOH卬MnOOHeIg-CM的XRD图谱Fig.3XRDpatternsofMnOOHariMnOOHg)N42ln()()HGbC催化性能的那试2.1 最佳MnOOH负载量的考察为确定MnH负轨状对MnOoH催化性能的影响，本文选择MnH负我年为20、50、80w%3种催化剂进行研究，结果如图4所示.催化剂投Mitt为05bPMS浓惶为1.25EnWlZb茶酎感嗅为235EUVAXpH他段IT的Mf»00H负IXY分别为20.SO、80WtXB4MnOOH倒或量对MnoOH跋gCjN。催化性能的影响Fig.4KffectofIoadinj?amountofMnOOfIoncatalyticperfor11anceofMnOoHr-CN2.2 MnoOHgGNA活化PMS降解苯酚的性能为了探究Mn(X)H与g-C,N4狂合后对活化PMS降解朱酚的影响，本文选用g-CN和MnOOH在相同条件卜进行对照实般，结果如图5所示。结果表明MnOOH0gQNPMS体系在TOmin内可以实现对朱酚的完全降解.IR现I-Y分别为PMSZANMS'MnOOUPMS'MnoOHgMMeMS图5不同反应体系对茶酚的降髀效果Fig.5DegradHiianofphenolbydifferentruaeti<miXySlCn1.N2.3各反应参数对MnooHg-JN4催化性能的影响本文考察了MnoOHOgCsNu投加什、PMS浓度、溶液初始PH以及温度对MnH(a>g-C,NPMS体系降解策的的影响,结果显示1钎催化剂投加量的增加，茶的的去除率也随之提升.MnooHg-CN律定性的考察3.1无机阴离子对MnoOH鲍-CN催化性能的影响本文考察了Cl.NO3、HCo3以及凡POj这4种无机阴离子对MnU(Sg-C5N4ZPMS降解茶酚性能的影响,结果如图6所示，IOmmoI的4种阴离子对该体系降解不酚均衣现出轻微的抑制作用.曲魏卜，分别为不加阴离化CKNOi、HOOi.喊Pd图6各无机阴离f对茶酚降解的影响Fig.6Infliktncecurvefinorganicanionsnpheno)ck?gradaiion3.2MnOOH(三)g-C3N4稳定性的测试如图7所示本文通过连续的S轮重发性实段对MnOOHg-C,N4的稔定性进行了考察.便化制投JUSt为05g;PMS,S>J1.25mmoV1.三*WiS>j23.Smg/l；M,尢PH冏悔图7MnH0g-aMi的爪或性测试Fig.7ReproducibilitytestofMnOOH0g-C1N44、IM)OHg-CNfl|化活化PMS机理的考察本文通过确获实验来研究降解过程中起主要作用的ROS,实验结果如图8所示。使用甲静(MCIh)、叔丁用CrBA)、对茉酸(PBQ)、1.-组氨酸(1.-His)以及二甲基亚Hq(DMSo)分别财SO4XOH,O：、。以及高价金IJm物种MnY(O)/Mn")i行捕获，他及16分别为不添Cl1.50EmdzIZCth50KnOlzIT帙、SmoUlPBQ51111VtlHis.lmmdOMSOR8自获实一Fig.8Freeradicalcaptureexperiment5结论1 本文成功制备/MnOOHQg-C风狂合催化剂并应用T活化PMS降解笨酚,表现出优良的降解性能。2 MnooH负载址为50wt%,MnOoHg-CM投加量为0.5g1.,PMS浓度为1.25mmol1.,在弱酸性(PH5)或弱碱性(PH9)环境中,MnooH鸵-CNJPMS体系时苯酚具有最佳的降解性能.3HnOOHeg-C屈具有良好的稳定性和极低的Mn离子浸出率。4高价金属氧物种MnY(O)/Mnv(O)是MnOOH®g-C1N<l>MS体系的主要活性氟物种，0：.和。在笨酚的降解中也起到f重要的作用