Page 26 - 《精细化工》2021年第7期
P. 26

·1308·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 38 卷

            BC 介导的电子转移促进了 Fe(Ⅱ)的再生，增强了                         现，BC 表面的持久性自由基（简称 PFRs）使电子
            nZVI 的 PDS 活化能力，nZVI/BC 活化机制如图 2                   能够有效地转移到 Co 原子和 O 2 上，从而促进
            所示  [35] 。                                         Co(Ⅲ)/Co(Ⅱ)的循环利用以提高体系活化性能。然
                                                                                                   [43]
                                                               而考虑到 Co 的成本较高，CHEN 等                   建立的
                                                               Cu/BC/PDS 体系可在宽 pH 范围以及高浓度的化学
                                                               需氧量（COD）中有效去除 TC，发现 Cu(Ⅰ)是
                                                               Cu/BC700/PDS 体系中的主要活性位点，其去除率是
                                                               BC/PDS 的 5 倍，其中，BC700 为合成温度为 700  ℃
                                                               合成的 BC。尽管将 Co 和 Cu 负载在 BC 上的复合
                                                               材料表现出较好的稳定性，但并不能完全保证离子
                                                               不会溢出，考虑到重金属离子的毒性，对于这些材
                                                               料的制备与应用需要更加谨慎。

                                                               1.3.2   多金属复合材料
               图 2  nZVI/BC/PDS 活化体系中 PDS 活化机制       [35]          多金属的负载同样可以表现出较好的催化活
            Fig. 2   Mechanisms of PDS activation in nZVI/BC/PS   性，Fe、Cu、Mn、Co 等金属原子之间的协同效应
                    system [35]
                                                               能增加更多的活性位点，目前多数研究集中于 Fe
                 一般通过化学共沉淀法利用沉淀剂将难溶 Fe                         与其他金属的复合。BC 负载铁锰复合材料已被多个
            盐或水合氧化物沉积到 BC 上，如 SHAO 等                [36] 通过    研究证明是较有前景的催化剂，双金属铁锰氧化物
            NaBH 4 液相还原 FeSO 4 •7H 2 O 来合成 nZVI/BC，用           均匀地分布在 BC 表面，呈现出 Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、
            于降解 TC，其对 TC 的去除率达 97.68%，且在 5                     Mn(Ⅱ)和 Mn(Ⅲ)混合态      [44] ，Fe 和 Mn 的协同作用可
            个周期后 nZVI/BC 仍可以保持其原始去除能力的                         归因于相互电子转移以及 Fe—Mn 键的形成在一定程
            86.38%。然而化学沉淀法会消耗多余化学药品，利                          度上促进了这种效果。QIU 等          [45] 还推测 Fe(Ⅳ)/Mn(Ⅶ)
            用市政污泥衍生 BC（简称 SDBC）作为 nZVI/BC                      可能参与了非自由基活化途径。HUANG 等                  [46] 合成
            的前体似乎更加绿色环保，市政污水通常用过量的                             了 Mn 掺杂磁性 BC（MMBC），新制备的和使用过
            铁盐除磷，致使 SDBC 中含有溶解的 Fe 物种，无需                       的复合材料的 XRD 谱图几乎没有变化，也说明了结
            外部 Fe 源，同时缓解了市政污泥和废弃生物质的处                          构和晶体的稳定性。尖晶石型铁氧体 MFe 2 O 4 （M=
            置困难。WANG 等        [37] 以 AO7 和垃圾渗滤液为目标             Cu、Co、Mn、Mg 等）具有独特的结构和强大的磁
            污染物，证明了 ZVI/SDBC/PDS 体系是废物处理和                      性，可在宽 pH 范围内显著增强 PS 的活化性能并减
            环境修复的有效手段。GUO 等            [38] 利用制铝工业排出           少金属离子的溢出。FU 等          [47] 利用玉米的茎、叶和芯
            的固体废弃物赤泥负载于 BC 上活化 PDS，其对染                         为原料制备的石墨化分层多孔 BC 与 MnFe 2 O 4 磁性
            料和抗生素都表现出了出色的降解能力，XRD 表                            复合材料，其具有较高的比表面积，三维互连的分
            明，在热解过程中赤泥中的 Fe 2 O 3 在热解过程中被                      层孔和原位石墨化结构。LI 等            [48] 用微波辅助法开发
            还原为 Fe(0)和 Fe 3 O 4 。此外，共热解法也是一种常                  了 CoFe 2 O 4 @BC 复合材料活化 PDS 与 O 3 联用降解
            用手段，通过生物质热解过程中所产生的 C、CO 等                          BPA，8 min 内 BPA 去除率达 95.8%，通过自由基主
            物质还原生物质内部及表面的 Fe 离子，MA 等                    [39]   导和电子转移的组合活化途径来去除 BPA，活化机
            利用 K 2 FeO 4 和竹粉的共热解制备的 nZVI/BC 活化                 制分析还表明，O 3 的加入产生了一定协同作用。QIN
            PDS，可在 10 min 内将磺胺嘧啶（SDZ）完全去除。                     等 [49] 报道了镁铁氧体（简称 FeMgO，包含 Fe 2 O 3 、
            Fe 3 O 4 能为 BC 催化剂带来磁性，HUANG 等          [40] 合成    MgFe 2 O 4 和 MgO）与 BC 复合，得到的 FeMgO/BC
            的磁性油菜秸秆 BC（MRSB）在 8 个循环周期后仍                        应用于活化 PDS 降解水中磺胺二甲嘧啶（简称
            对 TC 有良好的催化降解活性。                                   SMT），在最佳反应条件下，SMT 去除率达到 99%，
                 Co 浸渍的 BC（简称 CoIB）也是一种有效的                     FeMgO/BC 表面上的官能团还为 SMT 提供有效的结
            PS 活化剂，YANG 等        [41] 在 CO 2 氛围中热解得到           合位点，羧基以及表面上的羟基都可以活化 PDS。
            CoIB，使得纳米 Co 均匀分布在 BC 基体中，对比于                      此外，不含 Fe 多金属复合材料鲜有研究，LIU 等                 [50]
            Co 3O 4 和在传统 N 2 氛围下热解的 CoIB（N 2），CoIB             以水稻秸秆 BC（简称 RSBC）制备了 Co 3 O 4 -SnO 2 /
            具有更高的 PMS 催化活性，且在 4 个周期内都能有                        RSBC，并用于活化 PMS 降解磺胺异唑（SIZ），
            效降解对乙酰氨基酚。LIU 等             [42] 通过 Co 浸渍 BC       大约 90%的 SIZ 在 1 min 内降解，且 SIZ 的去除率
            （CoBC）活化 PMS 对阿特拉津（ATZ）的降解发                        在 5 min 内达到约 98%，表明 Co 3 O 4 -SnO 2 /RSBC 的
   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31