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非貴金屬基催化劑用于催化降解有機污染物的研究進展

2022-05-09 03:19邱漢迅李文露
有色金屬材料與工程 2022年2期
關鍵詞:綠色環保

邱漢迅 李文露

摘要:碳達峰、碳中和是一場極其廣泛的綠色革命,可以推動經濟社會高質量發展,對實現全球綠色轉型具有重大意義。當前,隨著環境問題的日益加劇,工業廢水產生了大量有毒的有機化合物,將這些物質釋放到水生環境中會對人類健康造成極大的威脅,因此,對有機污染物的合理處理變得尤為重要,制備具有高催化效率、高循環穩定性、低成本和綠色環保的非貴金屬催化劑可以促進綠色可持續發展。闡述了非貴金屬基催化劑的研究進展,包括最常用的單/雙金屬、單/雙金屬氧化物、層狀雙金屬氫氧化物以及金屬基復合催化劑,可以將有機污染物通過綠色環保的方法降解為無毒、無害的物質,符合可持續發展理念。對提高催化降解效果的關鍵影響因素進行了分析和總結,并對未來研發更加多樣化的降解污染物的催化劑指出了方向。

關鍵詞:非貴金屬基催化劑;有機污染物;催化降解;綠色環保;高催化效率

中圖分類號: X 592文獻標志碼: A

Research progress of non-noble metal based catalysts for catalytic degradation of organic pollutants

QIU Hanxun, LI Wenlu

(School ofMaterials Science and Chemistry, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093)

Abstract: Peak carbon dioxide emissions and carbon neutrality are extremely broad green revolutionans, which can promote high-quality economic and social development and are of great significance to the realization of global green transformation. At present, with the aggravation of environmental problems, industrialwastewatergeneratesalargenumberof toxicorganiccompounds,releasingof these substances into the aquatic environment will cause a great threat to human health, so the reasonable treatment of organic pollutants becomes particularly important. The preparation of non-noble metal catalysts with high catalytic efficiency, high cycle stability, low cost and green environmental protection canpromotegreenandsustainabledevelopment. Theresearchprogressof non-noblemetalbased catalystswasreviewed,includingthemostcommonlyusedsingle/bimetal,single/bimetaloxides, layered bimetal hydroxides and metal-based composite catalysts. Organic pollutants can be degraded into nontoxic and harmless substances through green environmental protection methods, in line with the concept of sustainable development. The key influencing factors to improvethe catalytic degradationwereanalyzedandsummarized,andthedirectionofdevelopingmorediversifiedcatalysts for pollutant degradation of in the future was pointed out.

Keywords: non- noble metal catalyst; organic pollutants ; catalytic degradation; green environmental protection; high catalytic efficiency

近年來,各類有機污染物,如剛果紅(Congored, CR)、4-硝基苯酚(4-nitrophenol, 4-NP)、亞甲基藍(methylene blue, MB)和雙酚 A(bisphenol A, BPA)等,因毒性大和難降解等缺點對環境和人類健康造成了極大的威脅[1],這些有機污染物通常難以用傳統方法進行處理,最環保的方法是選擇合適的催化劑進行高效催化,在降解這類有機污染物的同時不產生有害中間體和產物[2-3]。貴金屬納米粒子,如金、銀和鉑等由于具有較高的催化活性、良好的效率和更高的費米能級可作為許多有機污染物催化降解反應的催化劑[4-5],受到許多研究者的關注,其大規模應用受限于它們的價格昂貴、回收困難、存在毒性和二次污染等缺點[6]。因此,越來越多的研究者將目光更多地放在非貴金屬基催化劑上,如單/雙金屬催化劑、單/雙金屬氧化物催化劑、金屬氫氧化物催化劑和復合金屬基催化劑等,但因其高的比表面能易造成納米粒子發生團聚,使得催化效率與預期效果相差較遠,因此尋求合適的制備方法得到成本相對較低、催化活性相對較高的非貴金屬基催化劑愈來愈有意義。非貴金屬基催化劑具有良好的磁性和催化活性,易于回收重復利用,因此,它們是貴金屬催化劑的良好替代品。C4E8E0AE-63CB-414E-894C-0953CCA78E79

本文綜述了近年來應用于有機污染物催化降解的幾種非貴金屬高效催化劑,如金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、金屬氫氧化物催化劑和復合型金屬基催化劑等的研究進展,對高效有機污染物催化劑的深入研究具有重要意義。最后,在此基礎上對未來高效、價格低廉、穩定、重復利用率高和綠色環保的其他類型催化劑進行了展望。

1 非貴金屬催化劑

貴金屬價格昂貴、回收困難、存在毒性等,越來越多的非貴金屬(單金屬、合金)催化劑被廣泛研究,但因其大的比表面能易造成團聚,會大大降低其催化性能。因此,通常需要通過一些模板或基底來對其進行分散,從而達到高效的催化效果。以下是基于非貴金屬基催化劑的討論。

1.1 單金屬

單金屬具有催化活性,要想最大限度地發揮它們的催化活性,可以將它們分散在各種襯底上,以達到最大的活性利用率。

Yadav 等[7]合成了一種具有高熱穩定性和化學穩定性的球形 Ni 納米顆粒固定化亞胺共價有機聚合物,該聚合物模板具有高的比表面積、且表面富含 N-基團,能夠為后續通過簡單的液相還原法制備的鎳納米粒子提供均勻的附著位點,使其在球形共價有機聚合物表面均勻分散,大大提高了 Ni 催化劑的有效利用率。通過降解多種有機污染物,如 CR、MB 和甲基橙(methyl orange, MO),證實了鎳-共價有機聚合物催化劑表現高催化活性和穩定性的同時具有一定的催化普適性,對三種有機污染物均表現出高效的催化效果。其高效的催化效果主要得益于其獨特的球形形態、具有富 N結合位點的靈活結構、鎳納米粒子在球形骨架的均勻分散以及材料的高度介孔等特性。Qiu等[8]以醋酸鎳為鎳源、乙二醇為溶劑和還原劑,采用微波輻照加熱法和一鍋法制備了 Ni 納米粒子修飾的還原氧化石墨烯(reduced graphene oxide, RGO)納米結構,合成過程和結果如圖1所示。結果表明,平均直徑約為40 nm 的 Ni 納米顆粒均勻地固定在高比表面積的 RGO 薄片表面,沒有出現團聚現象,有利于提高 Ni 納米粒子的催化效率。與純 Ni 納米顆粒和 RGO 相比, Ni-RGO材料在 Ni 納米顆粒負載量大于64%時具有較好的催化活性,相應的動力學反應速率常數是純 Ni 納米粒子的4倍。這種通過簡單、可持續和綠色環保的方式獲得的鎳基復合材料具有高效的催化活性,在降解工業廢水方面具有巨大的潛力。

Aljohny等[9]通過在自制的具有多羥基的醋酸纖維素-碳灰(nicotiana tabacum ash, ACA)柔性基底上以 NaBH4為還原劑原位合成 Fe 納米粒子復合材料 ACA-Fe,Fe 納米粒子均勻地分散到三維多孔的 ACA 纖維膜中,分別以4-NP、MO、CR、MB 和溴甲酚綠(bromocresol green, BCG)5種有機物作為目標降解污染物,研究 ACA-Fe 的催化性能。結果表明, ACA-Fe 催化劑對5種有機污染物均表現出高的催化活性,這主要得益于 Fe 納米粒子與多羥基醋酸纖維具有強結合作用,能夠在柔性基底上良好的分散,且 ACA 助氧化劑在催化還原過程中發揮著重要作用,從而大大提升催化反應速率。 Zhou 等[10]采用乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)和 Co 鹽一步熱分解法,將超細 Co 納米粒子摻入 N摻雜的多孔碳內部,從而制備 Co/N摻雜的多孔碳(Co/N-C)催化劑,其制備流程和機制如圖2所示。 N 摻雜碳載體起到了均勻分散 Co 納米粒子的作用,在過一硫酸鹽(peroxymonosulfate,PMS)活化過程中, Co 起主導作用,生成硫酸鹽和羥基自由基(·OH),同時 N摻雜的多孔碳能增強電子轉移速率,二者發揮協同作用,大大提高了對有機污染物二氯喹啉酸(quinclorac, QNC)的催化降解效率。其主要作用機制為: EDTA 是一種螯合劑,可以捕獲 Co 離子并實現良好的分散,在混合煅燒后EDTA 可轉換為 N摻雜的類石墨碳載體, Co 顆粒均勻摻雜,這個過程中 EDTA 實際上是充當一個捕獲并分散鈷離子的碳前體模板作用。最后 Co/N-C 催化劑與 PMS 混合,其中的 N摻雜碳作為電子給體, Co 會激活反應生成對應的自由基,產生了硫酸根自由基(SO4?·)和·OH,大量自由基的產生有效地降解了 QNC,且中間體也會進一步與這些自由基反應生成無毒、無害的 CO2和水,具有高效催化且綠色環保的優勢。以各種基底分散的單金屬納米粒子的高效催化性能將拓寬非貴金屬催化劑在有機廢水處理中的應用。

1.2 雙金屬催化劑

與單金屬納米材料催化劑相比,雙金屬納米材料表現出更優異的性質,比如穩定性高、抗毒性好和多孔結構。雙金屬納米材料具有不同元素的相互協同作用,通過一些模板或基底對其分散后,可以通過改變化學成分和結構提高比表面積和增多納米顆粒的催化活性位點等,應用在催化降解領域。

Liu 等[11]采用靜電紡絲、溶劑熱反應和碳化三步法在多孔碳納米纖維(carbon nanofibers, CNF)上合成了 Cu-Co 雙金屬顆粒CuCo@CNF,其制備流程圖如圖3所示。因其具有高比表面積的 CNF 為 Cu 和 Co 納米顆粒的均勻分散起到重要作用,可以暴露更多的反應活性位點,提高催化效率,與 PMS 結合后僅用10 min 可將酸性紅完全降解,且具有高的循環穩定性。Seethapathy等[12]通過調控 Cu 和 Ni 的硝酸鹽的比例,采用水熱法合成 Cu- Ni 雙金屬納米顆粒催化劑,其具有一定的的導電性、較大的比表面積和較多的活性位點,因而雙金屬催化劑具有優異的催化活性和循環穩定性。催化性能高于單一的 Ni 和 Cu,歸因于 Cu75Ni25產生的協同作用暴露更多活性位點的同時加快了電子的傳遞效率。Zhang 等[13]以氧化石墨烯(grapheneoxide, GO)為基底,通過水熱法成功合成了 Fe- Ni/GO 催化劑,對水溶液中的鈾具有優異的催化效率和高的循環穩定性。對比試驗中 Fe-Ni/GO 對鈾的去除率高于 Fe/GO 和 Ni/GO,充分說明了 Fe- Ni 雙金屬發揮了協同作用,Fe-Ni 納米粒子在 GO 上的均勻分散可以提高其利用率,從而提高催化還原速率,經循環試驗后的 Fe-Ni/GO 仍然保持穩定的結構。C4E8E0AE-63CB-414E-894C-0953CCA78E79

Xu 等[14]以粉煤灰(coal fly ash, CFA)為硅源,成功合成介孔分子篩(mesoporous molecular sieve-15, SBA-15),然后以 SBA-15作為載體,采用微波輔助堿熔法、微波水熱合成法和煅燒法在載體表面均勻負載CoMn雙金屬催化劑。圖4顯示了樣品的實物圖、催化機制和降解圖,所制備的CoMn/SBA 催化劑的催化性能和穩定性均優于 SBA-15負載的單金屬催化劑 Co/SBA-15或 Mn/SBA-15,表明第2種過渡金屬 Mn 的引入,可以提高單金屬 Co 的活性和穩定性。其活性基團是催化過程中產生的 SO4?·和·OH,且單線態氧(singlet oxygen, 1O2)是羅丹明B(Rhodamine B, RhB)降解的主要原因。雙金屬催化劑之間的產生的協同作用,可以大大提高催化劑的穩定性和增加活性位點,有助于催化過程中對有機污染物分子的擴散和吸附,增強催化劑的循環利用率。

2 金屬氧化物催化劑 PMS 活化對4-氯酚(4-chloropheno, 4-CP)時去除效率達到90%,表明復合材料 Mn3O4/CNNS 具有優異金屬氧化物催化劑因其比表面積大、豐富的孔道、高的晶體骨架以及在各種催化領域中的廣泛應用而受到越來越多的關注。金屬氧化物的穩定性相較于金屬催化劑更好,在發揮催化作用的同時能夠有效地防止金屬元素的浸出,避免造成二次污染。以下對單金屬氧化物和雙金屬氧化物催化劑進行綜述。

2.1 單金屬氧化物

單金屬氧化物作為一種穩定高效的催化劑,通常因其高的反應活性位點和穩定的晶體結構,被應用在有機污染物的催化降解中。

Chen 等[15]通過簡單的水熱法在納米片 (graphitic carbon nitride nanosheets, CNNS)上制備了 Mn3O4復合材料 Mn3O4/CNNS,表明 Mn3O4納米點能夠均勻地分布在 CNNS 納米片上。研究表明,在合成過程中, CNNS 的添加量為150 mg 時得到的復合材料 Mn3O4/CNNS-150 mg 性能最優,在的催化性能。與純 Mn3O4顆粒相比,有載體 CNNS 的 Mn3O4顆粒更小,分散更均勻,有利于暴露更多的活性位點,從而提高了納米粒子的利用率,大大提升了催化降解效率。在循環5次利用后,降解4-CP有機物的效率仍高達80%,表明其具有高的循環穩定性。 Hu 等[16]通過簡單的水熱和退火的方法在介孔空心納米球上引入了氧空位,作為高活性和高穩定性的芬頓類催化劑,通過激活 PMS 降解 BPA 等有機污染物。其催化機制如圖5所示,在產生多種自由基的同時,高濃度的氧空位會降低 PMS 在催化劑表面的吸附能,加速 PMS 的吸附過程,從而提高催化降解速率。

Suvith等[17]通過沉淀法利用單寧酸制備高純度納米結構的NiO和 SnO2,由于它們都具有寬的帶隙,具有作為納米催化劑的潛力。結果表明,以MB 為目標降解物,NiO和 SnO2均表現出高的催化活性。 Wang 等[18]通過簡單的浸漬法制備了活性炭負載的氧化銅(cupric oxide/activated carbon, CuO/AC),是一種具有低成本和高效性的負載型氧化物催化劑。通過催化臭氧氧化法用于降解工業型廢水,結果表明CuO/AC 具有高效催化效率。其高效的催化效果主要是因為CuO納米粒子尺寸小,能夠在活性炭上均勻分散,增加表面活性位點。

2.2 雙金屬氧化物

雙金屬氧化物通過引入其他金屬元素,在結構穩定的基礎上可以暴露更多的反應活性位點、更高的電導率和更大的比表面積,有利于反應物的有效吸附和提高催化過程中的電子轉移速率,從而提高降解效率,同時,可以利用兩種金屬元素之間的協

同作用,提高催化的循環穩定性。

Cao 等[19]通過檸檬酸鹽燃燒法將磁性CuFe2O4均勻分散在蒙脫土(montmorillonite,Mt)上,合成了 CuFe2O4-Mt 復合催化劑,通過活化 PMS 后降解氧氟沙星(Ofloxacin, OFL),其催化機制如圖6所示。 CuFe2O4-Mt 不僅含有豐富的羥基官能團,而且能夠形成配位鍵,提高催化劑的穩定性。 Mt 能夠避免 CuFe2O4顆粒聚集,確保催化活性位點的暴露。結果表明, Mt 上負載40%的 CuFe2O4時具有較大的比表面積、豐富的介孔結構、良好的分散性和良好的磁性,使其具有優異的催化性能和循環穩定性。 OFL 降解主要歸因于催化過程中產生的SO4?·和·OH 活性基團可以有效降解 OFL,并生成無毒、無害的 CO2和水等。 Li 等[20]通過水熱法和煅燒法制備 S-CuMnO雙金屬氧化物催化劑,激活 PMS 促進2, 4, 6-三氯苯酚(trichlorophenol,TCP)的降解。S-CuMnO催化劑的性能均優于 S- CuO和 S-MnO以及未摻雜的CuMnO的,表明 S 摻雜的催化劑有利于改善其性質,且由于 Cu 和 Mn 的協同作用,雙金屬氧化物的催化活性優于單金屬氧化物的。 S 摻雜不僅提高了 S-CuMnO的催化活性,而且提高了其穩定性,如圖7所示,其作用機制主要是反應過程中產生的大量 SO4?·、超氧陰離子(superoxide anion, O2?·)和1O2,可以有效去除2, 4,6-TCP。

Huang 等[21]采用四水鐵氰化鉀氯化錳、聚乙烯吡咯烷酮通過攪拌和低溫退火法合成了納米球(Manganese1.8Ferrum1.2Oxygen4, Mn1.8Fe1.2O4),用于活化 PMS 以降解 BPA。在4-10的 pH 范圍內相較于對應的單金屬氧化物,依舊保持高催化活性,表明其結構的穩定性。且在多次循環后, Mn 和 Fe 離子浸出率很小,證明了 Mn1.8Fe1.2O4納米球的高循環穩定性。其中, Mn1.8Fe1.2O4催化劑中的 Mn 主要是作為催化劑表面的主要活性位點, Fe 作為反應底物的主要吸附位點,二者的協同作用大大加速了 BPA 的催化降解過程。 Qin 等[22]通過共沉淀法和熱解法制備生物炭基材料:鐵-鎂氧化物/生物炭(FeMg oxide/biochar, FeMgO/BC)復合材料,通過活化 PMS 后去除磺胺二甲嘧啶。在最佳反應條件下,磺胺二甲嘧啶去除率高達到99%。其作用機制主要是 PMS 由FeMgO/BC 激活,主要的活性基團是 SO4?·,其中來自FeMgO的 Fe2+和 BC 表面的羥基和羧基,有助于產生 SO4?·,從而提高催化效率。C4E8E0AE-63CB-414E-894C-0953CCA78E79

3 層狀雙金屬氫氧化物催化劑

層狀雙金屬氫氧化物(layered double hydroxide, LDHs)是一種制備相對簡單、成本較低、具有高比表面積的催化劑,其化學式通常為[M(II)1?xM(III)x(OH)2]x+[Ax/nn?]x?·mH2O,其中 M(II)和 M(III)表示二價和三價離子, An?表示層間陰離子[23],是一類陰離子交換后具有水滑石結構的堿性無機層狀的化合物[24],在催化、電催化和光催化等方面得到了廣泛的應用。

Zhao 等[25]在氮氣氣氛下采用簡單的共沉淀法制備了 Co-Mn 層狀雙金屬氫氧化物高效催化劑 Co-Mn-LDH,為了平衡多余的正電荷,硝酸根離子插入到層間,一定程度上增大了水滑石結構的層間距,有利于催化過程中目標污染物的吸附降解。這種水滑石結構可以為催化反應提供較大的比表面積和反應活性位點,能夠提升催化效率。在催化反應前后, Co-Mn-LDH 的形貌并未發生明顯的改變,同時能夠在較大的 pH 范圍(3~10)下保持高達99.8%的催化降解效率,表明其具有優異的穩定性。 Hou 等[26]為避免有機污染物造成的環境污染問題,采用了簡單的共沉淀法合成了 Mn-Fe 層狀雙金屬氫氧化物催化劑 Mn-Fe-LDH,并用來活化 PMS 降解有機污染物。低劑量(0.20 g/L)的 Mn-Fe- LDH 能有效活化 PMS,對目標有機污染物酸橙7的降解率達到了97.56%,其主要的催化機制如圖 8所示, Mn-Fe LDH 活化PMS 產生硫酸鹽和·OH,大量自由基的產生使酸橙7快速降解脫色,產物為無毒無害的 CO2和水,該方法綠色環保。

Gong 等[27]采用簡單的共沉淀法制備了一種新型非均相催化劑FeCo層狀雙金屬氫氧化物FeCo- LDH,用于對 PMS 的非均相活化,從而有效催化降解RhB。當 Fe ∶Co=1∶2(質量比)時,具有較高的純度和晶體結構,表現出最優的催化性能。在不同溫度、不同 pH下,催化劑FeCo-LDH 均能保持高的催化效果。如圖 9(a)所示,經過4次循環后沒有明顯的衰減,表明所制備的FeCo-LDH 具有優異的穩定性。如圖 9(b)所示,同時在不同水體環境(去離子水、自來水、河水、城市污水和模擬污水)中催化降解RhB,10 minFeCo-LDH 對RhB的去除率分別達到99.8%、98.7%、96.2%、95.1%、95.8%,表明其在不同水體中均具有很高的催化效率。

4 金屬基復合催化劑

金屬基復合催化劑因其具有各個成分的優異性能,已越來越得到研究者的廣泛關注。這類催化劑主要是通過一步法或多步法將不同金屬基催化劑復合在一起,利用各個組分間產生的協同作用大大提高催化性能。此類催化劑在比表面積、活性位點和孔隙結構上都具有獨特的優勢。如何設計并利用好金屬基復合催化劑是一個重要的研究方向。

Lv等[28]以聚乙烯吡咯烷酮作為紡絲助劑,通過靜電紡絲工藝和煅燒法制備了泡沫狀NiO/CuO納米復合材料,所制備的催化劑具有明顯孔隙的三維泡沫狀結構,其骨架粗糙且由納米顆粒組成,具有高比表面積和多反應活性位點。當 Ni ∶Cu=1∶1(質量比)時,復合材料的比表面積最大、孔隙率最高,在3min 內完全催化降解4-NP,生成無毒、無害的對氨基苯酚。在經過10次催化循環后,NiO/CuO納米復合材料催化劑依然保持高催化效率,多孔結構幾乎沒有變化,表明具有高穩定性。這些優異的性能歸因于其獨特的結構和組成特征。一方面,多孔結構導致了高比表面積,可以提供許多活性位點;另一方面,多孔互聯的泡沫催化劑可以最大程度地吸附反應物和促進電子轉移,其優異的催化活性和高穩定性使其具有實際應用的潛力。

Hazarika 等[29]通過簡單的水熱法和煅燒法在碳粉上負載金屬氧化物,制備了 Mn2O3-Co3O4/C,用來降解廢水中的有機染料污染物RhB和 CR。 Mn2O3-Co3O4/C 納米結構作為非均相芬頓類催化劑,由于 Mn、Co 引起的協同特性, Mn2O3-Co3O4/C催化劑比單金屬氧化物 Mn2O3/C 和 Co3O4/C 催化劑對RhB和 CR 的降解率更高。如圖10所示,經5次催化循環試驗后,復合催化劑 Mn2O3-Co3O4/C 對RhB和 CR 的降解率仍高于92.5%和85%,表明 Mn2O3-Co3O4/C 復合催化劑具有優異的循環穩定性。 Mn2O3-Co3O4/C 催化劑顯示出優異的活性,歸因于獨特的結構、高比表面積、高分散性以及復合材料產生的協同效應,大大增多了催化反應活性位點。Akram等[30]通過簡單的共沉淀法合成了 Cu(OH)2/CuO納米復合材料,并通過引入過硫酸鹽催化降解目標有機污染物RhB,且在更寬的 pH(5~9)范圍內同樣具有高效的催化性能和優異的穩定性。催化反應過程中的活性物質為 SO4?·和 O2?·,可以利用二者的協同作用,在提高催化活性的同時提高其循環穩定性,表明了納米復合材料催化劑在降解領域的廣泛應用。

5 結論

本文綜述了非貴金屬基催化劑的研究進展,從不同種類的用于催化降解有機污染物的高效催化劑出發,包括常見的單/雙金屬催化劑、單/雙金屬氧化物催化劑、層狀雙金屬催化劑和其他金屬基復合催化劑,較為系統地闡述了不同種類的非貴金屬基催化劑的研究進展。這些非貴金屬基催化劑通過不同的制備方法和結構設計等手段可以達到與貴金屬催化劑催化降解效率相當甚至更優的效果,其能夠提高催化效果的因素主要有:(1)通過將高表面能的金屬基納米粒子分散在其他襯底上,能夠使其分散均勻,避免了粒子的大面積團聚,提高了活性物質的利用率;(2)通過設計獨特的結構和減小粒徑可以提高催化劑的比表面積,高的比表面積可以暴露更多的反應活性位點,進一步提高了活性催化劑的利用率;(3)合理的孔隙結構(多為介孔)能夠為催化反應過程提供暢通的離子通道,加快催化反應進程;(4)不同非貴金屬間產生的協同作用,綜合各自發揮的優點,大大提高催化活性的同時提高催化劑的穩定性和可重復回收率。C4E8E0AE-63CB-414E-894C-0953CCA78E79

盡管目前大多數研究是基于以上幾種類型的催化劑,但仍不止于此,比如金屬有機框架材料、金屬衍生物和生物質類材料等用于催化降解有機污染物的研究也已有所報道。因此,在未來需要不斷地尋求高效、穩定、低成本、綠色環保以及制備過程簡單的新型催化劑,以進一步解決人類在自身發展過程中造成的環境污染問題。

參考文獻:

[1] 馬小帥, 陳范云, 張萌迪, 等. g-C3N4基光催化劑的制備和應用[J].有色金屬科學與工程, 2018(3):42–52.

[2] YANG J R, ZENG D Q, ZHANG Q G, et al. Single MnatomanchoredonN-dopedporouscarbonashighly efficientFenton-likecatalystforthedegradationof organiccontaminants[J].AppliedCatalysis B:Environmental, 2020, 279:119363.

[3] LINJY,LEEJ,OHWD,etal. HierarchicalZIF-decoratednanoflower-covered 3-dimensionalfoamfor enhancedcatalyticreductionofnitrogen-containing contaminants[J]. JournalofColloidandInterface Science, 2021, 602:95–104.

[4] FU Y K, YIN Z, QIN L, et al. Recent progress of noblemetals with tailoredfeaturesincatalyticoxidationfor organic pollutants degradation[J]. Journal of Hazardous Materials, 2022, 422:126950.

[5] GEL,ZHANGM,WANGR,etal. FabricationofCS/GA/RGO/Pd composite hydrogels for highly efficient catalyticreductionoforganicpollutants[J].RSC Advances, 2020, 10(26):15091–15097.

[6] LIANG Y, CHEN Z, YAO W, et al. Decorating of Agand CuO on Cu nanoparticles for enhanced high catalytic activitytothedegradationoforganicpollutants[J]. Langmuir, 2017, 33(31):7606–7614.

[7] YADAVD,AWASTHISK.Ninanoparticle-immobilizedimine-linkedmicrosphericalcovalent organicpolymerfordegradationstudiesoforganicdyes[J]. ACS Applied Polymer Materials, 2021, 3(11):5460–5469.

[8] QIUHX,QIUFL,HANXB,etal. Microwave-irradiatedpreparationofreducedgrapheneoxide-Ni nanostructuresandtheirenhancedperformancefor catalytic reduction of 4-nitrophenol[J]. Applied Surface Science, 2017, 407:509–517.

[9] ALJOHNYBO,AHMADZ,SHAHSA,etal.Cellulose acetate composite films fabricated with zero- valent iron nanoparticles and its use in the degradation of persistent organic pollutants[J]. Applied Organometallic Chemistry, 2020, 34(11): e5892.

[10] ZHOUN,ZUJN,YANGLH,etal. Cobalt (0/II)incorporatedN-dopedporouscarbonaseffective heterogeneous peroxymonosulfate catalyst for quinclorac degradation[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2020, 563:197–206.

[11] LIUW,WANGJY,CAIN,etal. Porouscarbonnanofibers loaded with copper-cobalt bimetallic particles forheterogeneouslycatalyzingperoxymonosulfatetodegradeorganicdyes[J]. JournalofEnvironmentalChemical Engineering, 2021, 9(5):106003.

[12] SEETHAPATHY V, SUDARSAN P, PANDEY A K,etal.Synergistic effect of bimetallic Cu: Ni nanoparticles for theefficientcatalyticconversionof 4-nitrophenol[J].New Journal of Chemistry, 2019, 43(7):3180–3187.C4E8E0AE-63CB-414E-894C-0953CCA78E79

[13] ZHANG Q, ZHAO D L, DING Y, et al. Synthesis ofFe-Ni/grapheneoxidecompositeanditshighlyefficient removalofuranium(VI) fromaqueoussolution[J]. Journal of Cleaner Production, 2019, 230:1305–1315.

[14] XUYS,HUEZ,XUDY,etal. Activationofperoxymonosulfate by bimetallic CoMn oxides loaded on coal fly ash-derived SBA-15 for efficient degradation of Rhodamine B[J].Separation and PurificationTechnology, 2021, 274:119081.

[15] CHEN C C, XIE M, KONG L S, et al. Mn3O4 nanodotsloadedg-C3N4nanosheetsforcatalyticmembrane degradationoforganiccontaminants[J]. Journalof Hazardous Materials, 2020, 390:122146.

[16] HUJ,ZENGXK,WANGG,etal. ModulatingmesoporousCo3O4 hollownanosphereswithoxygen vacanciesforhighlyefficientperoxymonosulfateactivation[J]. Chemical Engineering Journal, 2020, 400:125869.

[17] SUVITHVS,DEVUVS,PHILIPD. Tannicacidmediated synthesis of nanostructured NiO and SnO2 for catalytic degradation of methylene blue[J]. Optical andQuantum Electronics, 2019, 52(1):12.

[18] WANG W X, YAOH, YUEL Z. Supported-catalyst

CuO/AC with reduced cost and enhanced activity for the degradation of heavy oil refinery wastewater by catalytic ozonationprocess[J].EnvironmentalScienceand PollutionResearchEnvironSciPollutResInt, 2020,27(7):7199–7210.

[19] CAO X Q, XIAO F, LYU Z W, et al. CuFe2O4 supportedonmontmorillonitetoactivateperoxymonosulfatefor efficientofloxacindegradation[J]. JournalofWaterProcess Engineering, 2021, 44:102359.

[20] LIW,WANGZM,LIAOHY,etal. Enhanceddegradationof 2, 4, 6-trichlorophenolbyactivated peroxymonosulfate with sulfur doped copper manganese bimetallicoxides[J]. ChemicalEngineeringJournal,2021, 417:128121.

[21] HUANGGX,WANGCY,YANGCW,etal.DegradationofbisphenolabyperoxymonosulfatecatalyticallyactivatedwithMn1.8Fe1.2O4 Nanospheres: synergismbetweenMnandFe[J]. Environmental Science & Technology, 2017, 51(21):12611–12618.

[22] QIN F Z, PENG Y J, SONG G, et al. Degradation ofsulfamethazine by biochar-supported bimetallic oxide/persulfatesysteminnaturalwater: Performance andreactionmechanism[J]. JournalofHazardous Materials, 2020, 398:122816.

[23] YANG Q, CUI P X, LIU C, et al. In situ stabilization ofthe adsorbed Co2+ and Ni2+ in rice straw biochar based on LDHanditsreutilizationintheactivationof peroxymonosulfate[J]. Journalof HazardousMaterials, 2021, 416:126215.

[24] MA R, YAN X Q, MI X H, et al. Enhanced catalyticdegradation of aqueous doxycycline (DOX) in Mg-Fe- LDH@biocharcomposite-activatedperoxymonosulfate system:Performances,degradationpathways, mechanisms and environmental implications[J]. Chemical Engineering Journal, 2021, 425:131457.C4E8E0AE-63CB-414E-894C-0953CCA78E79

[25] ZHAO X F, NIU C G, ZHANG L, et al. Co-Mn layereddouble hydroxide as an effective heterogeneous catalyst fordegradationoforganicdyesbyactivationof peroxymonosulfate[J]. Chemosphere, 2018, 204:11–21.

[26] HOULH,LIXM,YANGQ,etal. Heterogeneousactivationof peroxymonosulfateusingMn-Felayered doublehydroxide: Performanceandmechanismfor organicpollutantdegradation[J]. Scienceof theTotal Environment, 2019, 663:453–464.

[27] GONGC,CHENF,YANGQ,etal. HeterogeneousactivationofperoxymonosulfatebyFe-Colayered doubled hydroxide for efficient catalytic degradation ofRhoadmine B[J]. Chemical Engineering Journal, 2017, 321:222–232.

[28] LVHS,SUNHY. ElectrospunfoamlikeNiO/CuOnanocomposites withsuperiorcatalyticactivity toward thereductionof 4-nitrophenol[J]. ACSOmega, 2020, 5(20):11324–11332.

[29] HAZARIKA K K, TALUKDAR H, SUDARSANAM P,et al. Highly dispersed Mn2O3-Co3O4 nanostructures on carbon matrix as heterogeneous Fenton ‐like catalyst[J]. Applied Organometallic Chemistry, 2020, 34(4): e5512.

[30] AKRAM N, GUO J, MA W L, et al. Synergistic catalysisof Co(OH)2/CuO for the degradation of organic pollutant undervisiblelightirradiation[J]. ScientificReports, 2020, 10(1):1939.C4E8E0AE-63CB-414E-894C-0953CCA78E79

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