Page 217 - 《精细化工》2023年第12期

第 12 期 谢碧梅，等: 高活性 Cu-MnO 2 类氧化物纳米酶降解罗丹明 B ·2759·

30 ℃时，研究了 Cu-MnO 2 类氧化物酶对不同初始质 及降解中间产物会占据反应活性位点，导致降解率
量浓度（10~60 mg/L）RhB 的降解效果，结果见图 下降。与已有文献报道相比（表 3），Cu-MnO 2 类氧
7f。当 RhB 初始质量浓度为 50 mg/L 时，RhB 在 30 化物酶能催化溶解氧产生 ROS 用于快速降解 RhB，
min 内完全降解，而当 RhB 物质量浓度增至 60 无需额外氧化剂的协助，是一种绿色环保的污染物
mg/L，RhB 降解率下降，这可能是由于大量的 RhB 处理方法。

表 3 不同锰氧化物催化剂降解 RhB 的催化性能比较
Table 3 Comparison of catalytic performance of different manganese oxide catalysts for degradation of RhB
锰基氧化物催化降解 RhB 体系参数 参考
催化剂
催化剂质量浓度/(g/L) RhB 质量浓度/(mg/L) 条件 降解率/% 时间/min 文献
α-MnO 2 0.2 50 mL 5 mg/L pH=3.0 90 80 [33]
Mn 2CuO 4 0.2 50 mL 5 mg/L H 2O 2 (6 mmol/L) 96 45 [34]
MnO 2 0.5 10 mL 5 mg/L pH=2.5 97.6 10 [6]
CuO x/OMS 0.1 100 mL 20 mg/L PMS (0.83 mmol/L ) 98 180 [24]
MnO 2 0.1 250 mL 2.5 mg/L pH=3.0 99 10 [26]
MnO 2 0.1 50 mL 20 mg/L 0.25 g/L PMS，pH=3.3 99 12 [9]
Cu-MnO 2 0.1 100 mL 50 mg/L pH=3.0 100 30 本文
注：OMS 代表氧化锰八面体分子筛；PMS 代表过一硫酸盐。

此外，在 pH=3.0、温度为 30 ℃、RhB 水溶液质
量浓度为 30 mg/L 条件下，考察了浓度为 1 mmol/L 的
共存离子（NaCl、KCl、CaCl 2 、MgCl 2 、FeCl 3 、NaAc、
Na 2 CO 3 、NaNO 3 、Na 2 SO 4 、Na 2 HPO 4 ）和质量浓度
为 10 mg/L 的腐植酸（HA）对 Cu-MnO 2 的催化降
解性能的影响，结果见图 8a。
3+
由图 8a 可见，在所有共存离子中，Fe 加入后对
类酶的催化性能影响最大，RhB 降解率下降了 10%，
3+
这可能是 Fe 与 Cu-MnO 2 发生氧化还原反应，削弱了
Cu-MnO 2 的氧化能力，进而影响其催化降解性能 [29] 。
由于 HA 会与 RhB 竞争材料表面的活性位点，甚至阻
塞材料的部分介孔通道，因此，HA 的加入会降低
Cu-MnO 2 催化降解 RhB 的效能 [35] 。循环使用实验（图
8b）结果表明，Cu-MnO 2 使用 5 次后 RhB 降解率降至
75%，可能是由于 Cu-MnO 2 催化剂表面浸出了少量金
属离子，以及污染物吸附在材料上覆盖了活性位点，
导致有效催化活性位点减少 [34-35] 。因此，可将Cu-MnO 2
负载在惰性载体上以提高循环稳定性。
图 8 共存离子和 HA 对 RhB 降解率的影响（a）、催化剂
循环使用性（b）和 Cu-MnO 2 对其他污染物的催化
降解曲线（c）
Fig. 8 Effect of coexisting ions and HA on degradation
rate of RhB (a), recycling performance (b) and
degradation curves of other pollutants by Cu-MnO 2 (c)

最后，探究了 Cu-MnO 2 对抗生素和酚类污染物
（CIP、OFL、TC、HQ）的降解性能。在 100 mL
初始质量浓度为 10 mg/L 的抗生素和酚类污染物中
投加 10 mg Cu-MnO 2 测定其对污染物的降解性能，
结果如图 8c 所示。可以看出，在 60 min 内 Cu-MnO 2