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基本信息

項目名稱：
Keggin型鐵取代雜多陰離子光電催化降解有機(jī)污染物的研究
小類：
能源化工
簡介：
以Keggin型鐵取代雜多陰離子PW11O39Fe(III)(H2O)4-（PW11Fe）代替?zhèn)鹘y(tǒng)光-Fenton和電-Fenton體系中的Fe3+作為光、電催化劑，構(gòu)成一個新穎的光、電催化體系并用于水體生物難降解有機(jī)污染物物鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）和硝基苯（NB）的降解。
詳細(xì)介紹：
目前在水污染控制中，如何去除水體生物難降解有機(jī)污染物是一個國際性的重大研究課題?！案呒壯趸ā北徽J(rèn)為是比較有效的方法，其中，光-Fenton和電-Fenton體系因利用Fe3+/Fe2+的循環(huán)催化而顯示出更好的優(yōu)越性。但這兩種方法存在著兩個主要的缺點(diǎn)，其一是反應(yīng)溶液的pH必須小于3，否則作為催化劑的Fe3+離子就會從溶液中沉淀出來，使催化反應(yīng)終止；其二是反應(yīng)結(jié)束后，大量的鐵離子需要進(jìn)行分離處理，處理過程相當(dāng)麻煩。為了克服這兩個缺點(diǎn)，本文用一個完全無機(jī)化的缺位雜多陰離子PW11O397-將Fe3+絡(luò)合形成鐵取代的雜多陰離子PW11O39Fe(III)(H2O)4-（PW11Fe），以代替?zhèn)鹘y(tǒng)光-Fenton和電-Fenton體系中的Fe3+構(gòu)成一個新穎的光、電催化體系。由于PW11Fe能在較寬pH范圍(2-8)的水溶液中穩(wěn)定存在，同時通過陰離子交換樹脂的交換作用很容易從溶液中分離出來，或者通過層-層組裝或溶膠-凝膠技術(shù)很容易制成固體電極，因此如果該新穎體系能夠有效地降解有機(jī)污染物，則就可以克服傳統(tǒng)方法的局限性，將它用于光催化降解鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）和電催化降解硝基苯（NB）正是要證明這一點(diǎn)。而本研究的結(jié)果表明，該新穎體系能夠在寬松的pH范圍內(nèi)非常有效地降解DMP和NB，因此可望在實際中得到應(yīng)用。

作品圖片

  • Keggin型鐵取代雜多陰離子光電催化降解有機(jī)污染物的研究
  • Keggin型鐵取代雜多陰離子光電催化降解有機(jī)污染物的研究
  • Keggin型鐵取代雜多陰離子光電催化降解有機(jī)污染物的研究

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

為了尋求一條高效低耗去除水體生物難降解有機(jī)污染物的新途徑而進(jìn)行了本課題的研究。 實現(xiàn)“高效低耗”目標(biāo)的最有效途徑就是利用太陽光能。除了能在較寬pH范圍(2-8)的水溶液中穩(wěn)定存在之外，PW11Fe獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使它對H2O2還原產(chǎn)生羥基自由基的過程既有電催化活性，又有光催化活性，因此可作為利用太陽光能降解有機(jī)污染物的光電催化劑。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

該文的科學(xué)性在于利用了光能、電能和化學(xué)能之間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律。先進(jìn)性在于在別人研究的基礎(chǔ)向前邁進(jìn)了一步，開辟了將PW11Fe應(yīng)用于水污染控制中生物難降解有機(jī)污染物去除的新途徑。獨(dú)特之處在于使用了一個結(jié)構(gòu)獨(dú)特、性能優(yōu)越的光電催化劑PW11Fe。

應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義

在該研究的基礎(chǔ)上，如果進(jìn)一步解決催化劑PW11Fe的回收利用或固載化問題，則該體系就可望在實際的水處理中得到應(yīng)用，使水體生物難降解有機(jī)污染物的去除這一難題得到有效解決。

學(xué)術(shù)論文摘要

以Keggin型鐵取代雜多陰離子PW11O39Fe(III)(H2O)4-（PW11Fe）代替?zhèn)鹘y(tǒng)光-Fenton和電-Fenton體系中的Fe3+作為光、電催化劑，構(gòu)成一個新穎的光、電催化體系并用于水體生物難降解有機(jī)污染物物鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）和硝基苯（NB）的降解。實驗結(jié)果表明，無論是作為光催化劑還是作為電催化劑，PW11Fe都顯示出顯著的催化活性，當(dāng)它的用量為1.0 mmol?L-1時，20 mg?L-1的DMP 在外加3.0 mmol?L-1H2O2的中性溶液中，用300W汞燈照射反應(yīng)80 min，其降解率達(dá)100%，反應(yīng)120 min的礦化率～43%。而123 mg?L-1的NB在-0.5 V電位和60 mL?min-1O2流速條件下，電解反應(yīng)100 min，其降解率也達(dá)到100%，礦化率～35%。DMP和NB的降解均符合準(zhǔn)一級動力學(xué)方程。

獲獎情況

作品的電催化降解硝基苯部分已投稿化學(xué)學(xué)報，正在審稿當(dāng)中。

鑒定結(jié)果

1.作品創(chuàng)作情況屬實，同意推薦。 2.該課題選題新穎，科學(xué)性較強(qiáng)：實驗方案可行，試驗方法及結(jié)果合理、可靠。從綠色化學(xué)的角度來看是一項很有前瞻性的基礎(chǔ)研究，有待進(jìn)一步的設(shè)計應(yīng)用.

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

當(dāng)前這類課題的研究都停留在以簡單鐵離子為催化劑的傳統(tǒng)光-Fenton和電-Fenton水平上，雖然能有效地降解許多有機(jī)污染物，但由于存在著上述缺點(diǎn)，其實際應(yīng)用前景受到限制。該研究使用了新的催化劑，不僅在技術(shù)上，而且在理論上都有所創(chuàng)新。
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