SBA-15负载有机铜配合物的制备及催化性能研究

发布时间：2018-04-19 21:42

  本文选题：SBA-15 + 负载　； 参考：《浙江理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：合成染料化学结构复杂多样,多有芳香环结构,对氧化剂、光照、微生物稳定,具有生物毒性和生物难降解性。染料及其厌氧微生物降解有芳香胺等“三致”中间体产生,给环境和人类带来了巨大的危害。因此,有效处理染料废水成为相关行业发展的关键问题。研究表明,有机Cu(2+)配合物能模拟天然酶的活性,对染料具有一定的催化降解效果。但这类有机Cu(2+)配合物催化剂存在活性中心易流失、结构不稳定等缺陷,难重复利用。有文献报道将有机Cu(2+)配合物催化剂负载到SBA-15上,能增加有机Cu(2+)配合物催化剂的稳定性。鉴如此本文制备了Cu-Ar-CH=N-Pr-SBA-15和Cu-Ar-CH=N-Pr-O-Pr-SBA-15负载型有机Cu(2+)配合物催化剂,对其进行组成、结构、形貌表征,考察了对染料脱色降解的催化效果,为解决染料废水的污染问题提供实验和理论基础。本论文做了以下工作:1)以SBA-15、胺丙基三乙氧基硅烷、芳香醛、CuCl2为原料制备了4个催化剂Cu-Ar~(1-4)-CH=N-Pr-SBA-15。以SBA-15、氯丙基三乙氧基硅烷、羟基丙胺、芳香醛、Cu Cl2为原料制备了5个催化剂Cu-Ar~(5-9)-CH=N-Pr-O-Pr-SBA-15。利用FT-IR、N2吸附-脱附、热重、XRD广角、XRD小角、TEM、SEM、XPS等对它们进行了表征。结果显示制备的催化剂为共价负载型,SBA-15介孔结构不变。2)在催化剂用量为4mg/L、甲基橙浓度为30mg/L的条件下,考察了氧源、pH、温度、H_2O_2用量、电解质对催化剂降解甲基橙的降解效果的影响。发现p H增加利于催化活性,p H9.0催化活性下降;温度升高有利于染料降解;n_(H_2O_2):n_(Dye)增加有利于染料降解;Cl、SO、NO、PO存在不影响染料的完全降解;Br、NO、CO存在,染料降解达到平衡,降解率80%。确定染料降解的最适条件:n_(H_2O_2):n_(Dye)(28)400:1、p H=9.0、T=40℃。3)在n_(H_2O_2):n_(Dye)(28)400:1、pH=9.0、T=40℃条件下,考察了催化剂C催化不同底物:甲基橙、罗丹明B、茜素红、活性艳红、R、E、O等7种染料的降解效果。发现催化剂催化甲基橙、罗丹明B、茜素红、活性艳红降解效果好,3小时脱色率100%降解;催化剂催化含硝基、溴等取代基团的染料R、E、O等降解效果较差,3小时脱色率为10~20%。说明催化剂具有底物选择性。4)考察了催化剂催化染料降解的构效关系,发现链的延长有利于催化活性,芳香醛为六元环的醛时更有利于催化活性。5)考察了催化剂的机械稳定性和酸碱稳定性。发现7次循环使用后催化效果基本不变、SBA-15的介孔属性不变。发现强酸性条件下催化剂失活,加碱调整pH后可以使其恢复催化活性;强碱性条件下催化剂失活,加酸调整pH后催化活性不恢复,说明在酸性到弱碱性条件下催化剂化学稳定,在强碱性条件下化学不稳定。6)利用紫外-可见光谱、HPLC、CO_2的检测实验测定了降解产物,采用KMnO4法测定了染料降解前后的COD。结果显示降解产物有顺丁烯二酸、草酸和CO_2,降解后CODMn=6.5~10 mg/L;紫外-可见光谱发现染料的生色团和苯环区的吸收减少消失。说明催化剂活化双氧水处理染料不是简单的脱色,而是降解矿化。7)利用自由基抑制实验和自由基捕捉实验考察了催化剂活化双氧水处理染料的机理,利用Graph Pad Prism 5软件考察了催化剂处理染料的作用机制。发现催化剂活化双氧水处理染料过程有羟基自由基参与,是自由基机理;催化剂处理染料的动力学过程符合酶促动力学过程。说明小分子有机铜酶模型物共价负载在SBA-15上,酶学特性不变,增加了小分子酶模型物的稳定性,实现多相催化和循环使用。
[Abstract]:In this paper , Cu - Ar - CH = N - Pr - SBA - 15 and Cu - Ar - CH = N - Pr - O - Pr - SBA - 15 were prepared . The degradation of dyes with different substrates such as methyl orange , rhodamine B , alizarin red , reactive brilliant red , R , E , O was studied under the condition of pH = 9.0 and T = 40 鈩，

本文编号：1774836