Page 186 - 精细化工2019年第8期

·1674· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

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CDSBP 在 21.8处的特征衍射峰显著增强并变窄， 高；但是由于 Fe 水溶液呈强酸性，使得纤维在配
表明 CDSBP 具有更高的结晶度。原因可能是酯化改 位反应的过程中发生水解，导致大分子链断裂，无
性时，柠檬酸分子可以更容易地穿透甜菜粕纤维中 定形区增大，结晶区减小，最终使 CDSBP-Fe 的结
的无定形区域。同时，在酯化改性过程中，非晶区 晶度下降。
域中的纤维素单元之间可以产生交联，从而导致结 2.1.3 SEM 分析
晶度增加 [15] 。CDSBP 在衍射角为 15.9内的吸收强 使用钨灯丝扫描电镜观察改性前后样品的微观
度也显著升高，这可归因于 CDSBP 富含纤维素结 形态变化，结果如图 3 所示。从图中可以看出，未
构，而纤维素的富集可能是由于甜菜粕纤维中的果 经酯化改性处理的甜菜粕纤维表面较为粗糙，略有
胶被去除造成的。 裂缝，且表面存在大小不一的凸起物，这可能是在
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与 Fe 发生配位反应后，CDSBP-Fe 在 15.9与 粉碎过程中，甜菜粕纤维破坏不均造成的。而
21.8处的特征衍射峰显著降低，表明铁配合物结晶 CDSBP 样品的表面形态特征与甜菜粕纤维是完全
度减少。尽管改性甜菜粕纤维表面的羧基（—COOH） 不同的。柠檬酸酯化改性后，纤维表面变得光滑，
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与 Fe 发生配位反应后，可以加强纤维无定形区域 并且发现了大面积的皱纹曲卷，这说明柠檬酸已经
的交联作用从而导致甜菜粕纤维表面层的结晶度升 在甜菜粕纤维表面发生了改性反应。

图 3 SBP fiber (a)、CDSBP (b)和 CDSBP-Fe (c)的 SEM 图
Fig. 3 SEM images of SBP fiber (a), CDSBP (b) and CDSBP-Fe (c)

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与 Fe 发生配位反应后，在配合物表面的皱纹 剂与催化剂时，染料的脱色率在25 min时超过95%，
上发现一些泥状层物质，主要是由于 CDSBP 表面的 意味着当催化剂与氧化剂同时存在，可见光辐射能
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羧基（—COOH）与 Fe 配位，使 Fe 固定在纤维 够有效地提高纤维铁配合物的催化降解效果，后续
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表面。值得注意的是，与 Fe 发生配位反应后得到 实验都将在催化剂、氧化剂和可见光辐射同时存在
的 CDSBP-Fe 仍然保留着纤维素的主体结构，这为 的条件下进行。
其作为非均相 Fenton 催化剂的奠定了良好的基础。
2.2 CDSBP-Fe 光催化反应条件及机理的探究
2.2.1 催化反应条件的设定
为确定 CDSBP-Fe 作为非均相 Fenton 反应催化
剂对活性红 195 光催化降解的条件，根据 1.4.1 节方
法设计实验，观察活性红 195 脱色率的变化，结果
如图 4 所示。
从图4a可知，反应体系Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ在暗态
和可见光辐射条件下染料的脱色率未超过15%，因
此，可以认为染料在这4种体系下几乎没有发生降解

反应，只有H 2 O 2 的微弱氧化能力或CDSBP-Fe对染料 图 4 不同反应体系中染料脱色率的变化（a）；不同光照
的吸附造成少许脱色。体系（Ⅴ）在暗态条件下染 条件下体系（Ⅴ）脱色率的变化（b）
料的脱色率也未超过20%，说明在暗态条件下，同 Fig. 4 Variation of dye decolorization rate in the different
reaction system (a); Variation of dye decolorization
时存在氧化剂与催化剂时，染料也仅仅是被吸附到 rate of system (Ⅴ) in different lighting conditions (b)
纤维表面，并未发生明显的氧化降解反应。图4b表
示体系（Ⅴ）在暗态反应40 min后，介入可见光辐 2.2.2 催化机理的探究

射，反应20 min内，染料的脱色率超过90%；与体系 叔丁醇是•OH 淬灭剂，苯醌是 O 2 •淬灭剂 [16] 。
（Ⅵ）相似，在可见光辐射条件下，同时存在氧化 为研究 CDSBP-Fe 作为非均相 Fenton 反应催化剂对