载体和轴向配体对八正丁硫基含硫四氮杂钴卟啉光催化活性的影响

将八正丁硫基四氮杂钴卟啉（CoPz（BuS）8）分别负载到载体Al2O3和SiO2@Fe3O4以及与配体叠氮轴向配位,并在模拟太阳光的氙灯照射下通入空气,通过降解水中染料罗丹明B（RhB）来评估其光催化活性.载体Al2O3有高的比表面积和好的化学惰性,其表面还存在一些氧空位以促进氧化反应中活性氧的流动;虽然磁性纳米颗粒（MNP）Fe3O4表面存在酸腐蚀和自聚集问题,但在MNP外面包覆一层具有较好吸附和稳定性能的SiO2膜,因而也是较好的催化剂载体.富电子的NaN3可增强某些缺电子的过渡金属大环络合物催化氧化反应,是较好的轴向配体.在不同pH水溶液中降解RhB的动力学曲线表明,反应为准一级.复合...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in催化学报 Vol. 38; no. 2; pp. 330 - 336
Main Author 刘义 周泫沐 张泽会 张丙广 邓克俭
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中南民族大学化学与材料科学学院,催化材料科学国家民委-教育部重点实验室,湖北武汉430074 2017
Subjects
SiO2@Fe3O4
光催化活性
叠氮化钠
含硫四氮杂钴卟啉
氧化铝
轴向配体
轴向配体
Photocatalytic activity
Sodium azide
SiO2@Fe3O4
Cobalt thioporphyrazine
叠氮化钠
Axial direction ligand
光催化活性
含硫四氮杂钴卟啉
Alumina
氧化铝
Online AccessGet full text
ISSN0253-9837
1872-2067
DOI10.1016/S1872-2067(16)62580-9

Cover

More Information
Summary:将八正丁硫基四氮杂钴卟啉（CoPz（BuS）8）分别负载到载体Al2O3和SiO2@Fe3O4以及与配体叠氮轴向配位,并在模拟太阳光的氙灯照射下通入空气,通过降解水中染料罗丹明B（RhB）来评估其光催化活性.载体Al2O3有高的比表面积和好的化学惰性,其表面还存在一些氧空位以促进氧化反应中活性氧的流动;虽然磁性纳米颗粒（MNP）Fe3O4表面存在酸腐蚀和自聚集问题,但在MNP外面包覆一层具有较好吸附和稳定性能的SiO2膜,因而也是较好的催化剂载体.富电子的NaN3可增强某些缺电子的过渡金属大环络合物催化氧化反应,是较好的轴向配体.在不同pH水溶液中降解RhB的动力学曲线表明,反应为准一级.复合催化剂CoPz（BuS）8/Al2O3上RhB降解率在pH=4时经160 min达到84.6%,在pH=7和pH=9时经12 h分别达到65.1%和49.2%.复合催化剂CoPz（BuS）8/SiO2@Fe3O4的透射电镜（TEM）和红外光谱（FTIR）表征表明,SiO2包覆完整,复合粒子在1083 cm^-1有SiO2的吸收峰,在2910 cm^-1有CoPz（BuS）8的烷基吸收峰,说明NMP上存在SiO2和CoPz（BuS）8,表明复合粒子制备成功;其光催化反应的降解率在pH=4,7和9时经12 h分别达到66.3%,41.9%和29.6%.尽管CoPz（BuS）8负载到Al2O3上比负载到SiO2@Fe3O4上活性高,但后者分离容易,可重复使用,尤其是可随时终止反应.这意味着不同的污染物可用性能不同的催化剂/MNP系统去除,而催化剂可高效回收.当富电子的NaN3与CoPz（BuS）8在轴向配位并负载到Al2O3上时,CoPz（BuS）8的紫外-可见光谱B带红移28 nm,Q带红移19nm,FTIR在2122 cm^-1出现一个-N=N^＋=N^-特征吸收峰,临近S原子的烷基链-CH2-的核磁峰从3.17 ppm移向低场4.17ppm,表明N3~-配位成功.利用ESR自由基捕获技术发现,该复合催化剂能活化分子氧,产生比复合催化剂CoPz（BuS）8/Al2O3更多的O2^-和HO^·等活性物种.在pH=4和pH=7水溶液中的反应明显偏离了一级反应动力学,促进RhB的快速降解,在pH=4时80 min内降解率达到77.6%,之后因RhB浓度迅速降低而慢下来.同时,在pH=7和pH=9时经12 h降解率也分别达到81.7%
Bibliography:Cobalt thioporphyrazine; Photocatalytic activity; Alumina; SiO2@Fe3O4; Axial direction ligand; Sodium azide
The photocatalytic activity of cobalt octakis（butylthio） porphyrazine（CoPz（BuS）8） was assessed through photodegradation of the dye rhodamine B（RhB） in water under irradiation with a Xe lamp and aerated conditions.The photocatalytic activity of CoPz（BuS）8 loaded on Al2O3 or SiO2@Fe3O4nanoparticles or coordinated with an axial azide ligand was also investigated.The results demonstrated that the photocatalytic activity of CoPz（BuS）8 loaded on Al2O3 was higher than that loaded on SiO2@Fe3O4.The kinetic curves of RhB degradation in aqueous solutions at different pH indicated the pseudo first-order kinetics of the reaction.The highest degradation rate for CoPz（BuS）8 loaded Al2O3 at pH = 4 after 160 min was 84.6%.However,the advantages of easier separation and recycling as well as the ability to terminate the reaction at any time for the CoPz（BuS）8 loaded SiO2@Fe3O4 cannot be ignored.When electron-rich NaN3 was
ISSN:0253-9837
1872-2067
DOI:10.1016/S1872-2067(16)62580-9