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多孔尖晶石型锰钴氧化物的制备和催化性能

2021-03-23石凤娟曹清贻陈亚容黄春晓段学军

实验室研究与探索 2021年2期
关键词:催化剂结构

石凤娟,曹清贻,陈亚容,黄春晓,段学军

(中原工学院能源与环境学院,郑州 451191)

0 引言

对硝基苯酚(p-nitrophenol,PNP)是工业废水中一种常见的致癌污染物,因其对人体和水生生物的高毒性、致突变的不良影响而备受关注[1]。催化还原是目前最有效的降解PNP的方法,研究者通常以硼氢化钠(NaBH4)为还原剂,采用不同的催化体系将PNP 还原,得到在我国应用较广泛的一种精细有机化工中间体——对氨基苯酚(p-aminophenol,PAP)[2]。显然,催化剂是实现这一过程的核心所在。在诸多催化还原PNP的催化剂中,复合金属氧化物AB2O4因其独特的尖晶石型结构而备受关注。尖晶石结构的特点在于A位和B位可分别被二价和三价金属阳离子取代,这使得此类催化剂的氧化还原活性位点更加丰富,从而具备更加优越的催化性能[3-4]。催化性能出色的催化剂有A位被Zn、Co、Mn、Ni 离子取代的铁系过渡金属氧化物MFe2O4(M=Zn、Co、Mn、Ni)和A位被Zn、Mn离子取代的钴系过渡金属氧化物MCo2O4(M=Zn、Mn)[5-8]。文献报道,MnCo2O4良好的催化性能不仅与其A位的Mn离子和B 位Co 离子的氧化还原能力紧密相关,还与其比表面积成正比[9-10]。遗憾的是,采用传统的制备方法难以获得高比表面积的单相尖晶石结构的MnCo2O4催化剂。为此,本实验以聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)为硬模板制备具有三维有序大孔(Three-dimensional ordered macroporous,3DOM)结构的MnCo2O4催化剂,有效提高其比表面积,增强MnCo2O4的催化活性,并采用紫外-可见吸收光谱法评价催化剂对PNP 的催化还原性能及其循环利用寿命。

1 材料与方法

1.1 材 料

甲基丙烯酸甲酯(MMA,99.8%)、聚乙二醇400(PEG400)及对硝基苯酚(PNP,99.5%)购置于百灵威科技有限公司;……

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