Page 140 - 《精细化工》2022年第12期
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·2506·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

                 焦化、炼油、制药、造纸等多种工业过程中都                              Agilent Cary 5000 型紫外-可见-近红外分光光
            会产生含酚废水，这类废水的排放会污染水体，对                             度计，美国 Agilent 科技公司；超声波清洗器，上海
            水环境造成危害        [1-3] 。目前，废水的处理方式主要有                科导超声仪器有限公司；MDS-10 型高通量微波消
                                         [6]
                            [5]
                   [4]
            物化法 、生物法 和高级氧化法 。苯酚是含酚废水                           解萃取合成工作站，上海新仪微波化学科技有限公
            中的特征污染物，对微生物存在很强的抑制效果，使用                           司；DF-101S 集热式恒温加热磁力搅拌器，金坛市
            物化法不易去除，因此，高级氧化法已成为处理含酚废                           科析仪器有限公司；101-2A 电热鼓风干燥箱，天津
            水的主要方法      [7-8] 。湿式催化过氧化技术（CWPO）是                市泰斯特仪器有限公司；SX-4-10 箱式电阻炉控制
            目前最经济环保的高级氧化法之一，可以降解高浓                             箱，巩义市予华仪器有限公司；D8 型 X 射线衍射
            度有机废水      [9-12] 。GHOLIPOOR 等 [12] 合成 Cu-MOF      仪，德国 Bruker 公司；NOVA 2200 型自动比表面和
            纳米催化剂用于 CWPO 降解苯酚，在 50  ℃下反应                       孔隙度分析仪，美国 Quantachrome 公司；SU8010
            30 min 后对苯酚的去除率为 91.4%。QIN 等              [13] 在   型扫描电子显微镜，日本 Hitachi 公司；JEM-2100F
            CWPO 降解苯甲酸过程中添加 Fe 3 O 4 @CeO 2 磁性催                型透 射电子显微 镜，日本电 子株式会社 ； PHI
            化剂，30  ℃下反应 120 min，苯甲酸去除率达到                       QuanteraⅡ型 X 射线光电子能谱仪，日本真空技术
            80%，实现短时低温高效的有机物降解。因此，催                            株式会社。
            化剂的开发与应用是 CWPO 技术的关键因素。                            1.2   合成方法
                 氧化铈（CeO 2 ）是一种典型的稀土金属氧化物，                         双模板法：将 60 g 三聚氰胺置于 550  ℃马弗炉
            含量丰富、价格低廉且无毒             [14-17] 。CeO 2 的得失电子      中煅烧 4 h，得到 27.09 g 粉末状 g-C 3 N 4 。将 1.0 g 嵌段
                                        3+
                                               4+
            通常处于+3 或+4 氧化状态，Ce 和 Ce 之间的可逆                      共聚物 F127、1.08 g（2.5 mmol）六水合硝酸铈、9.03 g
            循环为 CeO 2 提供了良好的储放氧能力，使其具有很                        g-C 3 N 4 加入到 50 mL 无水乙醇中，用 10 mol/L NaOH
            好的催化氧化能力         [18-20] 。与软模板法相比，双模板              溶液调节混合液的pH至10左右，搅拌1 h超声（300 W）
            法是一种可有效提高材料的催化活性、稳定性的合                             处理 10 min，将混合液装入微波反应系统中，于 100  ℃
            成方法    [21] 。SHI 等 [22] 采用双模板法合成介孔 γ-Al 2 O 3      下微波反应 120 min，得到淡黄色凝胶，将其置于
            催化剂，与普通 γ-Al 2 O 3 材料相比结晶度更高、热稳                    120  ℃烘箱中干燥 12 h 后，转移至马弗炉中于 550  ℃
            定性更好。WANG 等        [23] 采用双模板法合成具有空心               焙烧 6 h，得到产物记为 D-CeO 2 /g-C 3 N 4 (2.5)，其中 2.5
            球不对称结构的 CeO 2 材料，显著增加了材料催化活                        代表硝酸铈物质的量为 2.5 mmol。采用相同方法制
            性。嵌段共聚物 F127 是一种典型的模板剂，可用于                         备硝酸铈物质的量分别为 5 mmol（2.17 g）和
            合成具有完整介孔结构的催化材料                 [24-25] 。石墨相氮      7.5 mmol（3.26 g）的样品，记为 D-CeO 2 /g-C 3 N 4 (5.0)
            化碳（g-C 3 N 4 ）是一种稳定性高、价廉易得的无金                      和 D-CeO 2 /g-C 3 N 4 (7.5)。
            属半导体材料，可用作模板与 CeO 2 搭载得到纳米                             软模板法：将1 g嵌段共聚物F127、3.26 g（7.5 mmol）
            CeO 2 /g-C 3 N 4 复合材料，增加材料的活性位点          [26-27] 。   硝酸铈晶体、20 g三聚氰胺加入到50 mL无水乙醇中，
                 本文分别采用微波辅助双模板法、软模板法制                          后续步骤同上，所制备样品记为 S-CeO 2/g-C 3N 4(7.5)。
            备一系列具有介孔结构的 CeO 2 /g-C 3 N 4 复合材料，                 1.3   结构表征与性能测试
            并用于催化湿式过氧化降解苯酚废水。研究了不同
                                                                   XRD：靶材为 Cu K α ，λ=1.54178 nm，工作电压
            制备方法对催化剂结构和形貌的影响，确定了最佳
                                                               80 kV，管电流 15  mA，扫描范围为 5°~90°，扫描
            制备条件。通过模拟苯酚废水的降解实验，探究了
                                                               速度为 10(°)/min，连续扫描方式。N 2 吸附-脱附：
            反应条件对 CeO 2 /g-C 3 N 4 催化性能的影响，为 CeO 2 /
                                                               液氮温度 77 K。SEM：加速电压 15 kV，工作距离
            g-C 3 N 4 合成及 CWPO 应用研究提供了新的思路。
                                                               （WD）4 mm。TEM：加速电压 200 kV。XPS：射
            1   实验部分                                           线源 Al K α ，测试电压 15 kV，发射电流 12 mA。
                                                                   降解实验：以初始质量浓度为 100 mg/L 的苯酚
            1.1   试剂与仪器                                        水溶液模拟废水作为实验对象，以苯酚去除率作为
                 嵌段共聚物 F127〔聚氧乙烯（PEO）-聚氯丙烯                     苯酚降解效果的评价指标。将 200 mL 初始质量浓度
            （PPO）-聚氧乙烯（PEO）〕，美国 SIGMA-ALDRICH                  为 100 mg/L 的苯酚水溶液、0.7 g 催化剂、0.5 mL
            公司；六水合硝酸铈、苯酚、双氧水（H 2 O 2 ，质量                       H 2 O 2 （质量分数为 30%）倒入圆底烧瓶中，调 pH=5，
            分数 30%），AR，天津市大茂化学试剂厂；三聚氰                          75  ℃水浴加热，反应后使用 0.44 µm 有机滤膜过滤
            胺，AR，天津市恒兴化学试剂制造有限公司；NaOH、                         分离混合物；取过滤后液体采用 HJ/T399—2007 快速
            无水乙醇，AR，天津新技术产业园公司；硝酸，AR，                          消解分光光度法测定溶液的吸光度，根据标准曲线方程
                                                                               2
            沈阳天罡化学试剂厂。                                         〔y=1611x–93.36（R =0.9996）〕得到溶液中苯酚的质量
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