化学学报 ›› 2022, Vol. 80 ›› Issue (9): 1238-1249.DOI: 10.6023/A22050227 上一篇 下一篇
研究论文
李小娟, 叶梓瑜, 谢书涵, 王永净, 王永好, 吕源财, 林春香*()
投稿日期:
2022-05-16
发布日期:
2022-08-11
通讯作者:
林春香
基金资助:
Xiaojuan Li, Ziyu Ye, Shuhan Xie, Yongjing Wang, Yonghao Wang, Yuancai Lv, Chunxiang Lin()
Received:
2022-05-16
Published:
2022-08-11
Contact:
Chunxiang Lin
Supported by:
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杂原子共掺杂碳材料在过硫酸盐活化领域具有广阔的应用前景. 本工作通过两步煅烧法合成了氮氯共掺杂ZIF-8衍生多孔碳材料(NClC), 并以苯酚为目标污染物, 考察其活化过一硫酸盐(PMS)的催化性能, 结果表明, 30 min内, 0.04 g/L NClC900活化0.3 g/L PMS可去除水中97.7%的苯酚(50 mg/L), 且总有机碳去除率可达72.4%; NClC900/PMS体系具备优异的酸碱耐受性(pH=3~9)和抗干扰能力, 无机阴离子和腐植酸对其影响较小, 且该体系还可有效去除水中的染料、抗生素、酚类及农药等有机污染物; 循环实验结果表明, NClC900在重复使用4次后其苯酚去除率可达72.1%; 猝灭实验、电子顺磁共振和电化学分析表明1O2和表面结合SO4•-是导致苯酚降解的主要活性物种, 而NClC900中的石墨N、C—Cl是产生1O2和表面结合SO4•-的关键活性位点.
李小娟, 叶梓瑜, 谢书涵, 王永净, 王永好, 吕源财, 林春香. 氮氯共掺杂多孔碳活化过一硫酸盐降解苯酚的性能及机理研究[J]. 化学学报, 2022, 80(9): 1238-1249.
Xiaojuan Li, Ziyu Ye, Shuhan Xie, Yongjing Wang, Yonghao Wang, Yuancai Lv, Chunxiang Lin. Study on Performance and Mechanism of Phenol Degradation through Peroxymonosulfate Activation by Nitrogen/Chlorine Co-doped Porous Carbon Materials[J]. Acta Chimica Sinica, 2022, 80(9): 1238-1249.
Sample | SSAa/ (m2•g-1) | TPVb/ (cm3•g-1) | APS b/ nm | Vmicro c/ (cm3•g-1) | Vmeso c/ (cm3•g-1) |
---|---|---|---|---|---|
NC | 1060.82 | 0.23 | 3.76 | 0.06 | 0.17 |
NC900 | 1418.02 | 0.40 | 3.27 | 0.12 | 0.28 |
NClC700 | 1101.09 | 0.24 | 3.49 | 0.07 | 0.13 |
NClC800 | 1530.69 | 0.42 | 2.86 | 0.14 | 0.28 |
NClC900 | 2259.60 | 0.84 | 2.96 | 0.25 | 0.59 |
Sample | SSAa/ (m2•g-1) | TPVb/ (cm3•g-1) | APS b/ nm | Vmicro c/ (cm3•g-1) | Vmeso c/ (cm3•g-1) |
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NC | 1060.82 | 0.23 | 3.76 | 0.06 | 0.17 |
NC900 | 1418.02 | 0.40 | 3.27 | 0.12 | 0.28 |
NClC700 | 1101.09 | 0.24 | 3.49 | 0.07 | 0.13 |
NClC800 | 1530.69 | 0.42 | 2.86 | 0.14 | 0.28 |
NClC900 | 2259.60 | 0.84 | 2.96 | 0.25 | 0.59 |
Sample | C | N | O | Cl | Zn | C=O | 吡啶N | 吡咯N | 石墨N | 氧化N |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
NC | 64.00 | 15.05 | 6.87 | — | 14.08 | 12.43 | 32.89 | 26.32 | 27.63 | 13.16 |
NC900 | 77.85 | 7.15 | 7.55 | — | 7.45 | 11.51 | 36.21 | 5.17 | 43.10 | 15.52 |
NClC700 | 62.94 | 12.36 | 7.51 | 1.53 | 15.66 | 11.73 | 46.51 | 13.49 | 28.84 | 11.16 |
NClC800 | 68.57 | 8.35 | 10.36 | 2.31 | 10.41 | 8.39 | 42.73 | 10.26 | 34.62 | 12.39 |
NClC900 | 83.59 | 4.33 | 7.09 | 1.10 | 3.59 | 10.26 | 31.46 | 6.57 | 46.95 | 15.02 |
Sample | C | N | O | Cl | Zn | C=O | 吡啶N | 吡咯N | 石墨N | 氧化N |
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NC | 64.00 | 15.05 | 6.87 | — | 14.08 | 12.43 | 32.89 | 26.32 | 27.63 | 13.16 |
NC900 | 77.85 | 7.15 | 7.55 | — | 7.45 | 11.51 | 36.21 | 5.17 | 43.10 | 15.52 |
NClC700 | 62.94 | 12.36 | 7.51 | 1.53 | 15.66 | 11.73 | 46.51 | 13.49 | 28.84 | 11.16 |
NClC800 | 68.57 | 8.35 | 10.36 | 2.31 | 10.41 | 8.39 | 42.73 | 10.26 | 34.62 | 12.39 |
NClC900 | 83.59 | 4.33 | 7.09 | 1.10 | 3.59 | 10.26 | 31.46 | 6.57 | 46.95 | 15.02 |
猝灭剂 | ROS | 抑制率/ % | ROS贡献值 (A) | ROS贡献率(A/T, %) |
---|---|---|---|---|
50/2000 mmol/L MeOH | (SO4•-+•OH)S | 2.6/2.6 | SO4•-S=1.3 | SO4•-S=0.9 |
50/2000 mmol/L TBA | •OHS+C | 1.3/5.7 | •OHS=1.3 •OHC=4.4 | •OHS=0.9 •OHC=3.1 |
20 mmol/L KI | (SO4•-+•OH)C | 61.2 | SO4•-C=56.8 | SO4•-C=40.6 |
20 mmol/L L-histidine | 1O2 | 55.0 | 1O2=55.0 | 1O2=39.3 |
20 mmol/L Na2CO3 | O2•- | 21.3 | O2•-=21.3 | O2•-=15.2 |
猝灭剂 | ROS | 抑制率/ % | ROS贡献值 (A) | ROS贡献率(A/T, %) |
---|---|---|---|---|
50/2000 mmol/L MeOH | (SO4•-+•OH)S | 2.6/2.6 | SO4•-S=1.3 | SO4•-S=0.9 |
50/2000 mmol/L TBA | •OHS+C | 1.3/5.7 | •OHS=1.3 •OHC=4.4 | •OHS=0.9 •OHC=3.1 |
20 mmol/L KI | (SO4•-+•OH)C | 61.2 | SO4•-C=56.8 | SO4•-C=40.6 |
20 mmol/L L-histidine | 1O2 | 55.0 | 1O2=55.0 | 1O2=39.3 |
20 mmol/L Na2CO3 | O2•- | 21.3 | O2•-=21.3 | O2•-=15.2 |
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