Page 187 - 精细化工2019年第8期
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第 8 期 高梓原，等: 酯化改性甜菜粕铁配合物的制备及其催化性能 ·1675·
活性红 195 染料溶液催化降解反应的机理，通过比 化，结果如图 7 所示。
较不添加任何自由基淬灭剂、只加入叔丁醇、只加
入苯醌和加入过量的叔丁醇 4 个体系中活性红 195
脱色率的变化，研究催化降解过程中可能产生的自
由基，并依此提出催化降解反应机理，结果如图 5
所示。
图 7 pH 对活性红 195 降解反应的影响
Fig. 7 Effect of pH on the degradation rate of reactive red 195
从图 7 可知，当体系 pH=3 和 6 时，25 min 内
染料的脱色率达到 96%和 91%；体系 pH=9 时，25 min
图 5 自由基捕捉剂对脱色率的影响 内染料的脱色率也可达到 75%，这说明 CDSBP-Fe
Fig. 5 Effect of free radical scavenger on the degradation rate 作为非均相光 Fenton 反应催化剂，在不同 pH 介质
体系中均有较强的催化活性，稳定性强，与只能在
从图 5 可知，当添加不同自由基捕捉剂时，活
酸性条件下发挥催化作用的均相 Fenton 反应催化剂
性红 195 脱色率随时间的变化也不同。当加入
相比，具有巨大的优势。在酸性条件下催化活性高，
0.05 mmol/L 苯醌时，40 min 内染料的脱色率虽稍有
主要原因是在酸性条件下，H 2 O 2 可以稳定地分解产
下降，但依旧可以达到 95%；而加入 0.05 mmol/L
生大量的•OH，有利于染料分子的氧化降解反应；
叔丁醇时，40 min 内染料的脱色率下降到 80%，说 而 pH 较高时，体系溶液中的 Fe 可能会参与水解
3+
明体系在催化降解反应过程中存在少量 O 2 •和大量
并生成 FeOOH 沉淀，从而不利于 H 2 O 2 分解并产生
•OH 两种自由基。当加入 10 mmol/L 过量的叔丁醇
更多具有强氧化性的•OH [19] 。
时，40 min 内染料的脱色率下降到 24%，几乎不发
2.4 CDSBP-Fe 的重复利用性
生催化降解反应。说明体系中起催化降解作用的主
染料光催化降解反应后，将催化剂过滤收集，
要是•OH。
置于体积比为 1∶1 的乙醇与水混合溶液中，超声处
据以上分析，催化反应机理可理解为：在光辐
理 15 min 后取出并用去离子水反复冲洗后，在 50 ℃
射条件下，CDSBP-Fe 通过类 Fenton 反应使 H 2 O 2 烘箱中干燥，干燥后的催化剂在相同体系反应条件
3+
产生具有强氧化性的•OH，同时使 Fe 被还原成 下对染料再次进行氧化降解反应，依次循环多次重
3+
2+
3+
2+
Fe ，之后又被 H 2 O 2 氧化成 Fe ，促使 Fe /Fe 之
复，研究催化剂的重复使用次数，结果如图 8 所示。
间的循环反应，从而使体系中 H 2 O 2 分解产生更多的
•OH，有利于染料的氧化降解反应 [17-18] ，具体循环
反应如图 6 所示。
3+
2+
图 6 Fe /Fe 氧化还原和 H 2 O 2 分解循环反应图
2+
3+
Fig. 6 Scheme of Fe /Fe redox cycle reaction and H 2 O 2
decomposition cycle 图 8 CDSBP-Fe 对染料催化降解的重复使用性能
Fig. 8 Recycle performance of CDSBP-Fe during dye
2.3 pH 对光催化活性的影响 degradation
以 1.4.2 节的方法，调节溶液 pH 分别为 3、6
和 9，测定其吸光度，观察活性红 195 脱色率的变 从图 8 可以看出，随着催化次数的增加，在
