收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

有序介孔碳/金属酞菁协同催化降解染料的研究

卢琴  
【摘要】:水是维系人的生存、保障经济建设和维护社会发展的重要元素之一,然而随着工业化、城市化的发展世界面临着水资源短缺和污染严重的难题,纺织和印染过程中产生的大量高COD、高色度废水是其水资源污染中一个重要的污染源。传统的印染废水处理方法有物理化学法和生物法,其中物理法是将染料等有机污染物从液相转移到固相而没有将其真正去除,生物法却因为染料或其中间产物的生物毒性而受到一定的局限性。以产生强氧化性活性种为主导的高级氧化法表现出了其特有的优势,但传统的高级氧化法却存在耗能大、反应条件苛刻等缺点,且废水中的各种助剂的存在也对其应用带来不便。基于印染废水的特点以及水资源面临的严峻形势,对于我们这个纺织大国来讲处理印染废水是一个棘手而亟待解决的问题,开发一种高效绿色的处理印染废水的方法对节约水资源有着重要的意义。 金属酞菁是类金属卟啉结构的18π电子大环共轭结构化合物,其良好的化学稳定性、热稳定性使其在催化方面得到了广泛的应用。我们注意到,将金属酞菁负载化可以有效地提高其催化活性,而载体的选择大多为无机材料,如碳材料、沸石等。本文选取了具有有序孔道结构的介孔碳作为金属钴酞菁的载体,将四氨基钴酞菁与有序介孔碳以酰胺键共价结合,有序介孔碳的引入不仅可以如其它碳材料一样起到催化剂载体和以自身电学性能提高金属酞菁的活性的作用,其有序的开放性孔道还可以为降解产物提供运输的通道,避免了催化剂的失活。 本文首先采用苯酐-尿素法合成四氨基钴酞菁,采用聚合自组装合成有序介孔碳(OMC),然后通过过硫酸钾的热碱溶液将有序介孔碳羧酸化,接着采用酰胺键分别将四氨基钴酞菁和基团R共价接枝到羧酸化的有序介孔碳上制备得到有序介孔碳/金属酞菁复合物(CoTAPc-OMC和CoTAPc-OMC-LQ)。使用UV-vis、FTIR-ATR、TGA、TEM、XRD、N_2吸附/脱附等方法对OMC、oxidized OMC、CoTAPc-OMC和CoTAPc-OMC-LQ进行了表征。UV-vis、TGA、XRD、N_2吸附/脱附等谱图表明了CoTAPc已经成功负载到OMC上了,并且对OMC的氧化处理以及负载并没有破坏OMC本身的有序孔道,孔径没有变化但比表面积有所减小。通过FTIR-ATR测试发现CoTAPc-OMC上的羰基明显减少,说明CoTAPc是通过共价键接枝到OMC上的。 选用酸性红G (AR1)作为研究对象,采用UV-vis对CoTAPc-OMC催化体系对AR1的催化降解性能进行了考察。发现该体系有较好的催化氧化AR1性能,研究了不同温度、pH、底物和双氧水浓度等对催化剂催化降解AR1的性能影响。通过对ln(C0/C)-t和lnk-1/T作图,发现CoTAPc-OMC催化降解AR1的反应符合一级动力学反应方程,并计算出该催化反应的活化能为61.87KJ/mol。循环实验证明CoTAPc-OMC具有良好的循环使用活性,EPR测试表明该催化反应既不是羟基自由基为主导的反应也不是过氧自由基占主导的反应。 同样选用AR1为底物研究CoTAPc-OMC-LQ催化体系的催化性能,发现该体系在大量无机盐存在下能具有较好的催化AR1降解性能。并研究了温度、pH、底物浓度等因素对体系的催化性能的影响,发现随着温度的升高反应速率越快,研究发现该催化反应也符合一级动力学方程,通过阿伦尼乌斯公式计算出该催化反应的活化能为48.22KJ/mol,比CoTAPc-OMC催化体系降低了13.65KJ/mol,并且克服了传统生物酶遇高温失活的劣势。当pH为3时,催化活性较低,随着pH的升高,反应速率加快,研究发现该催化体系从弱酸性到弱碱性都具有较高的催化活性, pH适用范围较广。循环6次后,该催化剂体系仍有较高的活性,这说明CoTAPc-OMC-LQ有较好的可循环性。通过与CoTAPc-OMC催化体系比较,发现该体系的活性较高。EPR测试的结果表明该催化也不是羟基自由基为主导的反应或过氧自由基占主导的反应。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 吕慎水;陈文兴;潘勇;姚玉元;杜莉娟;;金属酞菁负载纤维对空气中含硫化合物的催化氧化[J];功能材料;2006年07期
2 徐敏虹;吕汪洋;刘凡;陈文兴;;新型水溶性金属酞菁衍生物的制备和表征[J];浙江理工大学学报;2008年03期
3 刘巧芬;孙晓然;;聚合金属酞菁的合成及研究进展[J];化工生产与技术;2011年06期
4 陶正章;高延敏;贾宁宁;杨志磊;;四羧基单核金属酞菁配合物的表征[J];武汉科技大学学报;2013年01期
5 刘巍;吴星;丁子庆;许宜铭;严鹏权;;金属酞菁配合物研究——Ⅱ.镱单酞菁配合物的合成及其性质[J];扬州师院学报(自然科学版);1987年Z1期
6 肖佳民;潘恩庭;梁福沛;李庆远;;4,4′,4″,4″′——四酰胺基金属酞菁的热稳定性[J];广西科学院学报;1992年02期
7 张济宇;;高效率新型脱臭剂的开发[J];化工环保;1992年03期
8 肖佳民,潘恩霆,梁福沛;4,4′,4″,-四酰胺基金属酞菁配合物的热分析研究[J];广西师范大学学报(自然科学版);1993年03期
9 潘恩霆,肖佳民,梁福沛;四羧基金属酞菁配合物脱硫活性的研究[J];广西化工;1993年04期
10 李雪萍,于大勇,韩晓祥,姜恒,乔庆东;金属酞菁催化苯乙烯液相氧化反应[J];石油化工高等学校学报;1998年04期
11 司玉贵,龚跃法,张正波;多氟烷氧基取代金属酞菁配合物的简便合成及其光谱特征[J];高等学校化学学报;1999年03期
12 佘远斌,陈玉芸,任晓媛,戴乾圜,杨锦宗;金属酞菁羧酸衍生物的合成[J];化工科技;1999年02期
13 黄金陵,彭亦如,陈耐生;金属酞菁配合物结构研究的一些谱学方法[J];光谱学与光谱分析;2001年01期
14 夏道成;马春雨;程传辉;丛方地;于书坤;常玉春;李万程;于海丰;杜国同;;新型四取代酞菁及金属酞菁的合成与表征[J];山西大学学报(自然科学版);2007年04期
15 周璇;黄俊;李明田;;金属酞菁催化多巴胺的初步研究[J];武汉理工大学学报;2009年05期
16 孙军勇;肖艳玲;周运友;;金属酞菁表征实验改进研究[J];淮北师范大学学报(自然科学版);2012年01期
17 曹子英;胡敏;;金属酞菁药物的研发新进展[J];牡丹江医学院学报;2012年02期
18 陈钢进;杜浩;肖慧明;方健文;;金属酞菁配合物的光声光谱研究[J];浙江师大学报(自然科学版);1993年04期
19 周淑琴,金祥凤,刘世宏;无金属酞菁中杂质硫的化学价态[J];化学通报;1997年09期
20 冯海霞,张智慧,朱志昂,严诗楷,王传忠;金属酞菁催化巯基乙醇氧化的研究[J];燃料化学学报;1998年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 闫东航;;金属酞菁有机半导体材料[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年
2 赵玉真;贺泽民;韩会会;郭庆森;张蕊蕊;张丽;王冬;;不同取代基金属酞菁的合成及光谱性质研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第16分会:π-共轭材料[C];2014年
3 熊志刚;孙爱华;胡美琴;许宜铭;;金属酞菁敏化可见光降解氯代苯酚的研究进展[A];2004年全国太阳能光化学与光催化学术会议论文集[C];2004年
4 李坤福;王泽琼;孙秋萄;李向东;;共轭大环聚双金属酞菁的光电转换性能研究[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
5 彭亦如;薛金萍;林志鹏;刘尔生;陈耐生;黄金陵;孙瑞卿;杨齐瑜;;可以用于光动力治疗的两类金属酞菁配合物的合成和表征[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
6 陈锋涛;马红竹;王博;;超声波环境下金属酞菁电化学催化合成甲基苄基醚的研究与应用[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集(下)[C];2007年
7 肖文德;刘立巍;杨锴;张礼智;宋博群;杜世萱;高鸿钧;;氢原子吸附对金表面金属酞菁分子的自旋、手性和吸附位置的调控[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第01分会:表面物理化学[C];2014年
8 张云鹤;牛亚明;王贵宾;姜振华;;含金属酞菁聚芳醚酮的合成[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
9 陈再鸿;李娟;林俊;;球烯与过渡金属酞菁电荷迁移复合物光电性能的研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
10 陈晓贵;彭正合;秦子斌;;二维聚金属硫杂酞菁的导电性[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马锋;全氟金属酞菁的合成与性能研究[D];天津大学;2012年
2 潘勇;新型金属酞菁及其温敏聚合物的合成和仿酶催化性能[D];浙江大学;2005年
3 朱荣义;金属酞菁的光物理性质研究[D];复旦大学;2006年
4 姚玉元;催化纤维净化室内空气有机污染物的研究[D];东华大学;2008年
5 邱滔;全氟烷基金属酞菁衍生物的合成及应用[D];华东理工大学;2011年
6 郭增彩;纳米酞菁及其复合材料的制备与光催化性质研究[D];东北师范大学;2012年
7 李芳;金属酞菁的光学特性研究[D];华中科技大学;2008年
8 胡希明;模拟酶活性材料组装合成及催化性能研究[D];华南理工大学;1999年
9 李莹莹;金属酞菁/La_(0.8)Ce_(0.2)NiO_3复合催化剂的制备及光催化氧化DBT研究[D];西北大学;2014年
10 李祥高;酞菁化合物的电催化氧还原特性和光导性研究[D];天津大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 桃李;金属酞菁的合成及应用研究[D];合肥工业大学;2010年
2 牛效迪;金属酞菁轴向配合物的合成及性质的研究[D];东北师范大学;2005年
3 殷焕顺;易溶性金属酞菁衍生物的合成及性质研究[D];湘潭大学;2004年
4 李文菊;几种新型四取代金属酞菁配合物的合成及性质研究[D];东北师范大学;2010年
5 祝阳;金属酞菁衍生物的合成与其非线性光学性能的研究[D];华中科技大学;2004年
6 丛方地;氨基金属酞菁及其衍生物的合成、表征与性质的研究[D];东北师范大学;2003年
7 向能军;新型金属酞菁衍生物的合成及应用研究[D];湘潭大学;2002年
8 尹彦冰;取代金属酞菁的合成及其性质[D];东北师范大学;2003年
9 叶廷秀;四α位含氮芳氧基取代酞菁金属配合物的合成、表征及性质研究[D];福州大学;2004年
10 裴会莲;金属酞菁配合物修饰电极的性质及其应用研究[D];扬州大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978