Page 216 - 《精细化工》2023年第6期

第 40 卷第 6 期 精 细 化 工 Vol.40, No.6
20 23 年 6 月 FINE CHEMICALS June 2023

水处理技术与环境保护
硫修饰的多孔 Co O 活化过一硫酸盐降解亚甲基蓝
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沈海丽，夏 强，廖小刚，李 纲 ，田 甜，李红梅
（重庆理工大学 化学化工学院，重庆 400054）

摘要：以 Na 2 S 2 O 3 为硫源，采用改进的草酸盐-热解法制备了一系列硫修饰的 Co 3 O 4 多孔催化剂〔S x @Co 3 O 4 ，
x=0.25、0.50、0.75、1，x 为硫的修饰量，以 Co(NO 3 ) 2 •6H 2 O 的物质的量为基准，下同〕。以亚甲基蓝（MB）
为降解模型，考察了不同催化剂活化过一硫酸盐（PMS）的性能。探讨了催化剂用量、PMS 浓度、反应温度、
常见阴离子种类在 S x @Co 3 O 4 -PMS 体系下对 MB 降解率的影响，并评价了催化剂的循环稳定性。结果表明，随
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着硫修饰量的增加，Co 3 O 4 的催化性能逐渐升高，S 1 @Co 3 O 4 表现出最佳的催化性能。硫元素以 SO 4 的形式键合
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在 Co 3 O 4 的表面，使 Co 3 O 4 比表面积增大、表面氧空位含量增多及对 HSO 5 的极化增强，三者综合作用增强了
Co 3 O 4 的催化性能。在催化剂用量 0.04 g/L、PMS 浓度 0.6 mmol/L、反应温度 25 ℃，反应时间 25 min 的最优条
件下，S 1 @Co 3 O 4 -PMS 体系对 500 mL 质量浓度为 10 mg/L MB 溶液的降解率高达 98.35%。S 1 @Co 3 O 4 可通过简
单的方式回收利用，在连续 4 次循环使用后，其对 MB 的降解率仍可达 68.57%。MB 在 S 1 @Co 3 O 4 -PMS 体系中
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的降解是自由基（•SO 4 、•OH 和•O 2 ）和非自由基（ O 2 ）共同作用的结果。
关键词：硫修饰；Co 3 O 4 ；非均相催化；过一硫酸盐；亚甲基蓝；水处理技术
中图分类号：X131.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 06-1366-10

Sulfur-modified porous Co 3O 4 in activating peroxymonosulfate
for degradation of methylene blue

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SHEN Haili, XIA Qiang, LIAO Xiaogang, LI Gang , TIAN Tian, LI Hongmei
（College of Chemistry and Chemical Engineering, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China）

Abstract: A series of sulfur-modified porous Co 3O 4 [S x@Co 3O 4, x=0.25, 0.50, 0.75, 1, where x represents
the modified content of sulfur, based on the molar amount of Co(NO 3) 2•6H 2O, the same below] via an
improved oxalate-pyrolysis method with Na 2S 2O 3 as sulfur source. The catalytic performance of the
catalysts obtained in activation of peroxymonosulfate (PMS) for methylene blue (MB) degradation was then
investigated, followed by evaluation on the influence of catalyst dosage, PMS concentration, reaction
temperature, and common anion species on the degradation rate of MB in the S x@Co 3O 4-PMS system as
well as the cyclic stability of the catalyst. The results showed that the catalytic performance of Co 3O 4 was
improved with the sulfur-modified content increased, and S 1@Co 3O 4 exhibited the best catalytic
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performance among the catalysts obtained. Sulfur bonded to the surface of Co 3O 4 in the form of SO 4
increased the specific surface area of Co 3O 4, the content of oxygen vacancies on the surface and the
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polarization of HSO 5, the combined of which enhanced the catalytic performance of Co 3O 4. Under the
optimal reaction conditions of catalyst dosage 0.04 g/L, PMS concentration 0.6 mmol/L, reaction
temperature 25 ℃, and reaction time 25 min, the degradation rate of 500 mL MB solution with a mass
concentration of 10 mg/L reached 98.35% in S 1@Co 3O 4-PMS system. S 1@Co 3O 4 could be recycled in a
simple way and the degradation ratio of MB could reach 68.57% after four consecutive cycles. The
degradation of MB in S 1@Co 3O 4-PMS system was the result of synergistic effect between free radicals

收稿日期：2022-10-06; 定用日期：2023-02-09; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220900
基金项目：重庆市教委科学技术研究项目（KJQN202101102）；重庆理工大学科研项目（2022CX034、2022CX071、gzlcx20223170）
作者简介：沈海丽（2000—），女，硕士生，E-mail：2477653032@qq.com。联系人：李 纲（1981—），男，副教授，E-mail：
ligang2015@cqut.edu.cn。