Page 197 - 《精细化工》2020年第6期

第 6 期 李鹏翔，等: 基于 MOF 制备铜碳复合材料及其对甲基橙的降解 ·1263·

时，MO 的降解率下降，经过 60 min 反应降解率仅
为 60%左右。以往的研究表明，高 pH 条件下，活
性自由基的氧化能力较弱，且 H 2 O 2 不能稳定存在，
会加速分解为 H 2 O 和 O 2 而不是转化为•OH，这些都
导致了 MO 降解率的降低 [18] 。实验结果说明，
Cu-MOF-800 在中性和酸性条件下均具有较高催化
活性，这能够大大地拓宽材料的 pH 应用范围，具
有较高的应用价值

图 4 Cu-MOF-θ 的吸附能力
Fig. 4 Adsorptin capacity of Cu-MOF-θ samples

2.2.2 Cu-MOF-T 对 MO 的催化降解性能
图 5 展示了 4 种材料对 MO 的催化降解效果。
实验条件为：MO 质量浓度 200 mg/L、催化剂添加
量 1.0 g/L，pH=3，反应温度为 50 ℃、H 2 O 2 浓度
10 mmol/L。实验方法同 1.3 节。

图 6 初始 pH 对 MO 降解过程的影响
Fig. 6 Effect of initial pH on the degradation of MO

2.2.4 MO 初始质量浓度对催化过程的影响
在催化剂添加量 1.0 g/L，pH=3，反应温度为
50 ℃条件下，选取 Cu-MOF-800 分别在 50、100、
200、400 mg/L 的初始 MO 质量浓度条件下进行 MO
降解实验，实验方法同 1.3 节。结果如图 7 所示。

图 5 Cu-MOF-θ 对 MO 的催化降解能力
Fig. 5 Catalytic degradation capacity of Cu-MOF-θ for MO

结果显示，这几种材料对 MO 均有优异的降解
效果。经过 60 min 的降解，4 种材料对 MO 的降解
率都能达到 99%以上。Cu-MOF-800 具有最佳的催
化能力，这主要是由于 Cu-MOF-800 保持了较为完
整的层状结构，材料具有较高的比表面积，同时，
+
材料的中低价态 Cu 比例较大，有利于•OH 的形成，

这些都使其具有更高的降解速率 [16] 。 图 7 MO 初始质量浓度对 Cu-MOF-800 催化降解性能的影
2.2.3 初始 pH 对催化过程的影响 响
对于芬顿反应而言，初始 pH 是一个非常重要 Fig. 7 Effect of initial mass concentration of MO on the
catalytic degradation of MO by Cu-MOF-800
的影响因素，它影响着活性基团的氧化活性、催化
活性以及 H 2 O 2 的稳定性 [17] 。在 MO 质量浓度 Cu-MOF-800 在 200 mg/L 的 MO 浓度条件下具
200 mg/L、催化剂添加量 1.0 g/L、反应温度 50 ℃、 有最佳的降解率。这是由于本实验采用等量的
H 2 O 2 浓度 10 mmol/L 条件下，对 Cu-MOF-800 在 4 Cu-MOF-800 进行实验，当 MO 浓度提高，材料在
种不同 pH（pH=3、5、7、9）条件下的降解性能进 短时间内的吸附能力增强，有利于催化降解的进行。
行了考察，实验方法同 1.3 节。结果如图 6 所示。 而在初始 MO 浓度过高时，由于催化剂吸附已经达
从图 6 可以看出，催化剂 Cu-MOF-800 在 pH=3、5、 到了饱和，且单位时间内催化 H 2 O 2 生成的•OH 含量
7 的条件下均具有优秀的降解能力，反应 20 min 对 一定。因此，单位时间内对 MO 的降解率一定。所
MO 的降解率就能达到 90%以上；当 pH 升高到 9 以，相对于低初始浓度而言，降解率变低。总之，