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鉆鐵酸鹽對多種染料模擬環(huán)境廢水的降解活性

鉆鐵酸鹽對多種染料模擬環(huán)境廢水的降解活性

2021-08-03 17:42:14 9

  CoFe2O4是一種非常重要的無機半導(dǎo)體材料,在環(huán)境凈化以及降解有機廢水方面取得了一定的應(yīng)用。一般半導(dǎo)體材料的性質(zhì)強烈的依賴合成方法,因此,?用適當(dāng)?shù)姆椒ê铣蒀oFe2O4光催化劑來提高它的光催化活性具有重要的研究意義。目前,合成CoFe2O4光催化劑的方法很多,包括溶膠凝膠法、水熱法、燃燒合成法、共沉淀法、溶劑熱法、有機物反應(yīng)法以及聚丙烯酰胺凝膠法。在這些方法中,聚丙烯酰胺凝膠法是一種有效的合成金屬氧化物半導(dǎo)體光催化劑的新方法。但是,該方法在合成半導(dǎo)體光催化劑的過程中具有兩大缺點:一是合成過程中容易產(chǎn)生臭味污染環(huán)境;二是使用的丙烯酰胺具有毒性,容易導(dǎo)致人和動物致癌。本文?用新穎的輻照輔助溶膠凝膠法合成CoFe2O4光催化劑,有效避免了上述兩大缺點,并以多種染料模擬環(huán)境廢水來研究該催化劑的光催化活性。

  一、實驗

  1.1 CoFe2O4的合成

  稱取一定量可溶性的硝酸鉆和硝酸鐵,按次序緩慢加入有20mL去離子水的燒杯中,直到兩種試劑完全溶解。隨后,加入與金屬離子摩爾比例為1.2:1的檸檬酸去絡(luò)合兩種金屬離子。待反應(yīng)完全后,將溶液轉(zhuǎn)移至帶瓶蓋的玻璃瓶中,在強紫外光下輻照48h。之后,將溶液升溫至80°C,獲得凝膠體。將凝膠體置入干燥箱中120°C干燥24h,獲得干凝膠。將干凝膠研磨并在500°C燒結(jié),獲得CoFe2O4光催化劑。

  1.2 CoFe2O4的表征

  采用2550PC型X射線粉末衍射儀對CoFe2O4的相純度和晶體結(jié)構(gòu)進行表征;采用PE2000型傅里葉紅外光譜儀對CoFe2O4的官能團進行表征;采用721分光光度計對模擬染料廢水的光催化活性進行表征。

  二、結(jié)果與討論

  CoFe2O4的相純度和晶體結(jié)構(gòu)可通過XRD進行檢測,圖1給出了CoFe2O4的XRD圖。從圖中可以看出,晶面指數(shù)為(111)、(220)、(311)、(222)、(331)、(440)和(531)均屬于立方相的CoFe2O4的衍射峰,JCPDS卡片號為22-1086。由此可知,采用輻照輔助溶膠凝膠法可獲得純相的CoFe2O4光催化劑。

污水處理設(shè)備__全康環(huán)保QKEP

  圖2是CoFe2O4的紅外光譜圖。由圖可知,在500-4000cm-1波數(shù)范圍內(nèi)可觀察到七個明顯的特征峰分別位于3348、2955、1697、1464、1197、680和527cm-1其中,3348和1697cm-1的特征峰主要由伸縮振動和彎曲振動的吸附水所引起。2955、1464、1197、680和527cm-1的特征峰分別可歸因于C-H伸縮振動、C-H彎曲振動、N-H伸縮振動、金屬在四面體位置的本征伸縮振動和八面體金屬伸縮振動。從圖中可知,該樣品還含有少量有機物的官能團。

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  圖3是CoFe2O4的光催化活性圖,廢水原液為混合了三種染料包括甲基橙、羅丹明B和甲基藍的溶液,每種染料的濃度為0.5g/L,催化劑含量為1g/L。當(dāng)使用CoFe2O4同時降解三種染料時,經(jīng)過4h光照,其降解率分別為50%、92%和25%。結(jié)果表明,催化劑對染料降解有選擇性。

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  三、結(jié)論

  采用輻照輔助溶膠凝膠法制備了CoFe2O4光催化劑,其XRD衍射峰對應(yīng)的JCPDS卡片號為22-1086。紅外光譜分析發(fā)現(xiàn),除了CoFe2O4對應(yīng)的振動峰外,還包含一些有機物的官能團。用三種染料包括甲基橙、羅丹明B和甲基藍模擬廢水,采用CoFe2O4光催化劑對其進行光催化降解實驗發(fā)現(xiàn)該催化劑對染料降解具有選擇性。(來源:蘇州市張家港環(huán)境監(jiān)測站)

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