Page 210 - 《精细化工》2023年第12期

第 40 卷第 12 期 精 细 化 工 Vol.40, No.12
2 023 年 12 月 FINE CHEMICALS Dec. 2023

水处理技术与环境保护
高活性 Cu-MnO 类氧化物
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纳米酶降解罗丹明 B

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谢碧梅 ，郑燕宁 ，王迎波 ，孙建华 ，杨崎峰 ，廖丹葵
（1. 广西大学 化学化工学院 广西石化资源加工及工程强化技术重点实验室，广西 南宁 530004；2. 广
西博世科环保科技股份有限公司，广西 南宁 530007）
摘要：采用一步水热法制备了高活性铜掺杂二氧化锰（Cu-MnO 2 ）类氧化物纳米酶（简称为类氧化物酶），
采用 XRD、SEM、EDS、N 2 吸附-脱附、XPS 对其进行了表征，探究了 Cu-MnO 2 催化降解罗丹明 B（RhB）
的效果。结果表明，铜掺杂后 Cu-MnO 2 产生了协同效应，增强了 Cu-MnO 2 的类氧化物酶催化活性，当溶
液 pH=3.0、RhB 初始质量浓度为 50 mg/L、Cu-MnO 2 -10%（10%为 CuCl 2 ·2H 2 O 物质的量占 KMnO 4 物质的
量的百分数）用量为 0.01 g 时，30 ℃下，30 min 内可完全降解 RhB，并且催化剂使用 5 次后 RhB 降解率
仍达 75%。此外，对环丙沙星、氧氟沙星、四环素和对苯二酚难降解的污染物的降解率分别为 88.86%、
90.47%、92.62%和 90.99%。Cu-MnO 2 类氧化物酶催化降解 RhB 的机理研究表明，富含氧空位的 Cu-MnO 2
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中存在丰富的空穴，有利于吸附和催化溶解氧生成大量的单线态氧（ O 2 ）和少量的超氧自由基（ O 2   ）等
活性氧物种，可用于快速降解有机污染物。
关键词：类氧化物酶；铜掺杂；MnO 2 ；降解；罗丹明 B；水处理技术
中图分类号：X7034；TQ426.97 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 12-2752-10

Rhodamine B degradation by highly active Cu-MnO 2

oxidase-like nanoenzyme

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XIE Bimei , ZHENG Yanning , WANG Yingbo , SUN Jianhua , YANG Qifeng , LIAO Dankui
（1. Guangxi Key Laboratory of Petrochemical Resource Processing and Process Intensification Technology, School of
Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, Guangxi, China; 2. Guangxi Bossco
Environmental Protection Technology Co., Ltd., Nanning 530007, Guangxi, China）
Abstract: Highly active copper-doped manganese dioxide (Cu-MnO 2 ) oxidase-like nanozyme (abbreviated as
oxidase-like enzyme) was prepared by one-step hydrothermal method and characterized by XRD, SEM, EDS, N 2
adsorption-desorption and XPS. And its catalytic performance on Rhodamine B (RhB) degradation was further
investigated. The results showed that the improved catalytic activity of Cu-MnO 2 was attributed to the synergistic
effect of MnO 2 and doped copper. RhB could be fully degraded within 30 min at 30 ℃ under the conditions of
solution pH 3.0, initial RhB mass concentration 50 mg/L, and Cu-MnO 2 -10% (10% is the percentage of amount
of substance of CuCl 2 ·2H 2 O and KMnO 4 ) dosage 0.01 g, while the degradation rate of RhB was still maintained
75% even when the catalyst was recycled 5 times. In addition, the degradation rates of ciprofloxacin, ofloxacin,
tetracycline, and hydroquinone were 88.86%, 90.47%, 92.62% and 90.99%, respectively. The mechanism study
of RhB degradation catalyzed by Cu-MnO 2 oxidase-like enzyme revealed that there were abundant holes in
oxygen vacancy rich Cu-MnO 2 , which was beneficial for adsorbing and catalyzing dissolved oxygen to produce a
 
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large amount of singlet oxygen ( O 2 ) and a small number of superoxide radicals (O ) and other reactive oxygen
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species for the rapid degradation of organic pollutants.

收稿日期：2023-02-15; 定用日期：2023-05-18; DOI: 10.13550/j.jxhg.20230103
基金项目：国家自然科学基金项目（52162004）；广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室主任项目（2020Z003）；广西博世科环
保科技股份有限公司国家企业技术中心开放基金（GXU-BFY-2020-007）
作者简介：谢碧梅（1996—），女，硕士生，E-mail：2453616310@qq.com。联系人：廖丹葵（1967—），女，教授，E-mail：liaodk@gxu.edu.cn。