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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2213343720306230
文章摘要
目前，含有染料和顏料的污染廢水釋放到河流，湖泊和海洋是我們面臨的最嚴(yán)峻的環(huán)境問題之一。由于水資源的其中一部分是供人類直接飲用的，并且染料和顏料具有生物毒性，所以它們的釋放構(gòu)成了嚴(yán)重的環(huán)境健康問題。在這些染料中，亞甲基藍(lán)具有廣泛的用途；例如原電池中的還原染料，真空包裝食品中的氧氣檢測器，電致變色設(shè)備（后視鏡，天窗或窗戶），細(xì)菌學(xué)和顯微鏡的染色以及醫(yī)學(xué)上的化學(xué)治療劑。另一方面，人體攝入亞甲基藍(lán)會引起多種健康疾病。因此，未經(jīng)處理或完全消除染料的廢水，不應(yīng)該直接排入到自然水資源中。
本文通過自燃法或聚合法合成尺寸在7-16 nm的納米MgFe2O4材料分別用于在黑暗和可見光照射條件下降解亞甲基藍(lán)染料的催化劑。使用X射線衍射，原子吸收光譜，紫外吸收，掃描電鏡，BET比表面積，熱重，穆斯堡爾光譜和磁力分析對納米MgFe2O4材料進(jìn)行表征。結(jié)果表明兩種方法合成的催化劑是MgFe2O4結(jié)構(gòu)（Mg：Fe比例為1：2）和一些殘留的前驅(qū)體有機(jī)化合物的組成，其能帶隙在可見光區(qū)（Eg?2.3 eV）。環(huán)境溫度下材料的磁響對應(yīng)軟材料歸因于材料的超順磁性和受阻粒子力矩。當(dāng)將催化劑加入到水溶液中時，亞甲基藍(lán)的降解會在黑暗和可見光照射條件下發(fā)生，最大降解效率在反應(yīng)開始35分鐘之后，分別約為60％和75％?？梢姽庹丈錀l件下，催化劑的效率的提高取決于納米MgFe2O4顆粒表面積。文章還分析了殘留有機(jī)物以及比表面積在催化過程中的作用。
創(chuàng)新點
· 在可見光照和黑暗的條件下，使用MgFe2O4均可催化亞甲基藍(lán)降解。
· 可見光照射能夠提高MgFe2O4催化劑的效率。
· 在黑暗條件下，有機(jī)殘留物會影響MgFe2O催化性能。
· 在光照條件下，鐵氧體中電子空穴對催化降解產(chǎn)生一定作用。
· 使用簡單的磁鐵即可輕松回收催化劑。
圖1. 黑暗 (a) 和可見光照射(b)條件下，通過聚合法合成的MgFe2O4對亞甲基藍(lán)的降解隨時間的變化。
圖2.殘留有機(jī)物比例 (a) 和BET比表面積 (b)對催化降解效率的影響。
英文摘要原文（Abstract）
Nanostructured MgFe2O4 ferrites of crystallite sizes 7?16 nm synthesized by either autocombustion or polymerization methods were employed as catalysts in the degradation of methylene blue (MB) dye under dark and light irradiation conditions. The Mg-ferrites were characterized by XRD, atomic absorption, SEM, BET surface, thermogravimetric analysis, M?ssbauer spectroscopy and magnetometry. All the catalysts can be described as hybrid composites of Mg-ferrites (with a 1:2 Mg:Fe ratio) and residual organic compounds coming from the precursors, whose band gap energy is in the visible region (Eg ～ 2.3 eV). The magnetic responses at ambient temperature correspond to a soft material composed by the combination of superparamagnetic and blocked particle moments. The degradation of MB occurs under both dark and light conditions only when the catalyst is incorporated to the aqueous solution. The largest degradation efficiency percentages (PDE%) achieved after an interval of 35 min are around60 and 75 % under dark and light conditions, respectively. In the presence of visible light, the efficiency of the catalysts is enhanced in a percentage that depends on the surface area of the ferrite particles. The role of organic residues as well as the exposed surface area in the catalytic process are analyzed.
本期編輯助理簡介：
馬清泉，在美國新澤西理工大學(xué)就讀博士，主要研究方向包括納米材料，DFT, 電化學(xué)。
