Page 146 - 《精细化工》2022年第12期

·2512· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

实验结果，分析双模板法制备 D-CeO 2 /g-C 3 N 4 的形
成机理，其示意图如图 17 所示。

图 15 pH 对催化性能的影响 图 17 双模板法合成机理图
Fig. 15 Influence of pH on catalytic performance Fig. 17 Synthesis mechanism diagram of double template
method

可以看出，当 pH 为 5 时，苯酚去除率最高可
本实验以煅烧法得到的棒状 g-C 3 N 4 为硬模板，
达 81.53%；当 pH 为 6~7 时，苯酚去除率有所降低
嵌段共聚物 F127 为软模板，硝酸铈为铈源前驱体，
但是变化并不明显；当 pH 为 3 或 9 附近时，对苯
乙醇和 NaOH 为形态调控剂和水解剂。D-CeO 2 /
酚的去除效果较差。碱性条件下，H 2 O 2 更容易发生
g-C 3 N 4 的形成过程主要分为晶体的成核和生长。
热分解生成 H 2 O 和 O 2 ，影响体系中的•OH 浓度；酸 F127 为两亲性三嵌段高分子聚合物，PO 段在溶液
+
性条件下，尤其是强酸条件，体系中存在大量的 H ， 中形成大量的胶团内核，F127 的浓度决定了胶团内
3+
4+
Ce 不易还原为 Ce ，催化剂在一定程度上失去活 核的数量，进而影响晶体的数量。EO 段为亲水端，
性 [47] 。由此判断最佳 pH 为 5。综上所述，最佳反应
在加入铈源后，EO 链以氢键与铈阳离子聚合在 PO
条件为：初始pH为5，温度为75 ℃，D-CeO 2/g-C 3 N 4 (7.5)
胶团周围形成铈的胶束，此时完成晶体的成核过程。
投加量 0.7 g，H 2O 2 投加量 0.5 mL。此条件下反应
将混合体系形成的凝胶状混合物放入微波加热系统
180 min 后对初始质量浓度为 100 mg/L 的苯酚水溶液
中，F127 不仅对溶液中的团簇交联起到导向剂作
中苯酚去除率可达 81.53%。
用，而且对颗粒的形成具有阻隔作用，防止颗粒聚集
2.5.6 催化剂的稳定性分析
长大 [49] 。微波辐射时，使反应物迅速升温，并且受
将反应后的溶液离心分离出 D-CeO 2/g-C 3N 4(7.5)
热均匀，得到包裹着 g-C 3 N 4 的 CeO 2 前驱体。经高
催化剂，用去离子水洗涤 3 次，于 100 ℃烘干，250 ℃
温焙烧后得到球形 CeO 2 颗粒负载于棒状 g-C 3 N 4 的
焙烧 30 min。将回收后的催化剂于最佳降解条件下
介孔复合材料，即 D-CeO 2 /g-C 3 N 4 。
进行重复利用实验，考察催化剂的稳定性，结果见
图 16。由图 16 可知，催化剂在经过 5 次使用后，其 3 结论
苯酚去除率由初次的 80%以上降为 60%以上。这证
明微波辅助双模板法制备的 D-CeO 2 /g-C 3 N 4 (7.5)具 （ 1 ）利用微波辅助双模板法制备了一系列
有一定的催化稳定性。 D-CeO 2/g-C 3 N 4 ，经 XRD 表征其具有立方相 CeO 2 和
层叠结构 g-C 3 N 4 特征峰，属于介孔结构，具有较大
的比表面积和平均孔径。样品表面由 C、N、O、Ce
3+
4+
元素组成，各结合能峰位较高，存在 Ce 和 Ce ，
可提供更多的氧空位，CeO 2 负载 g-C 3 N 4 后复合材料
形貌均匀。微波辅助软模板法制备出的 S-CeO 2 /
g-C 3 N 4 与 D-CeO 2 /g-C 3 N 4 结构相似，比表面积和平
均孔径较小，各结合能峰位较低，CeO 2 负载后形貌
不均匀。
（2）添加嵌段共聚物 F127 1.0 g，以无水乙醇

为溶剂，用 NaOH 调节混合液为碱性条件，微波辐
图 16 催化剂的重复使用性 射辅助反应 120 min 后得到的 D-CeO 2 /g-C 3 N 4 (7.5)
Fig. 16 Repeated use of catalyst
样品具有最佳的形貌特征，CeO 2 负载均匀，g-C 3 N 4
2.6 双模板法合成机理 结构完整，衍射晶面条纹清晰，暴露出 CeO 2 的(111)
基于 STUCHY 等 [48] 的协同作用机理及以上的 和(220)晶面，晶面能较高。