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石墨烯负载金属酞菁的制备及其在降解染料废水中的应用

2021-01-15皇甫慧君任蕊李丛妮曹晨茜李芬芬

应用化工 2020年12期
关键词:复合材料

皇甫慧君,任蕊,李丛妮,曹晨茜,李芬芬

(1.陕西省石油化工研究设计院,陕西 西安 710054;2.陕西省石油精细化学品重点实验室,陕西 西安 710054)

随着工业化社会的发展,染料废水导致水污染问题日益加剧,现有水处理技术还会产生二次污染和成本较高等问题,限制了其广泛应用[1]。光催化氧化技术因其反应条件温和、效率高等优点成为最具前景的处理化工染料废水技术之一。

石墨烯具有大表面积(理论上单层是2 630 m2/g)、高导电性以及热和化学稳定性等优点,对石墨烯表面进行修饰可以有效提高其光催化效率。金属酞菁是一种化学性质稳定的类卟啉型化合物,具有类生物酶的载氧功能和催化活性。酞菁共轭环结构可以利用不同取代基修饰,改善与催化氧化性能密切相关的电子云分布情况,提高反应活性。同时,以酞菁共轭结构单元构筑的双核金属酞菁材料能有效阻止酞菁分子的团聚,提高催化活性[2]。

本文通过原位水热技术将双核金属酞菁负载在磺酸化的石墨烯材料上,得到复合光催化剂Co2Pc2/Pss-Gr,以甲基橙、罗丹明B为目标染料降解物,H2O2为氧化剂评价了Co2Pc2/Pss-Gr催化剂的光催化活性,为化工染料废水的处理技术提供新的思路。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

氧化石墨烯、N,N-二甲基乙醇胺、Co(COOH)2、甲基橙、罗丹明B等均为分析纯;金属酞菁前驱体,自制。

Elementar Vario EL III元素分析仪;BRUKER EQUINOX55 红外光谱仪;UV-2550紫外光谱仪;D-8 Advance 型X射线衍射仪(XRD);Quanta250型扫描电子显微镜(SEM);ESCALAB 250Xi型多功能光电子能谱仪(XPS)。

1.2 金属酞菁/石墨烯(Co2Pc2/Pss-Gr)复合材料的制备[3-6]

称取0.183 g聚苯乙烯磺酸钠修饰过的单层氧化石墨烯(Pss-Gr)放入烧杯中,加入30 mLN,N-二甲基乙醇胺(DMAE),利用粉碎机粉碎50 min。……

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