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活性碳纤维负载铁酞菁的制备及催化降解酚类化合物性能
摘要
本文报告了一种活性碳纤维负载铁酞菁的制备方法及其在降解酚类污染物中的催化性能。采用油浸-碳化-活化法制备活性碳纤维，再利用浸渍-干燥-焙烧法将铁酞菁负载于活性碳纤维上。扫描电子显微镜和透射电子显微镜结果表明，活性碳纤维负载铁酞菁具有较高的比表面积和孔隙率。在催化降解对羟基苯酚和2,4-二氯酚的实验中，发现活性碳纤维负载铁酞菁催化降解酚类化合物的效率较高，仅需较短的反应时间便可将污染物降解至较低的浓度，表明该催化剂具有广泛应用前景。
关键词：活性碳纤维；铁酞菁；负载；酚类化合物；催化降解
Introduction
酚类化合物是一类常见的有机污染物，包括多氯酚、多氯联苯、苯酚、对硝基苯酚等。这些化合物具有毒性、致癌性和致变性，对人类健康和环境安全造成威胁。因此，寻求降解酚类污染物的高效催化剂具有重要意义。
活性碳纤维是一种具有优良吸附性能的多孔材料，其大量的孔结构和高比表面积使得其被广泛应用于催化剂载体的制备。铁酞菁是一类具有良好催化性能的有机金属化合物，其可以通过配体置换、质子替代等方法来调节其电子结构和催化性能。
本研究旨在制备一种活性碳纤维负载铁酞菁催化剂，并评价其在降解酚类污染物中的催化性能。
MaterialsandMethods
制备活性碳纤维
采用油浸-碳化-活化法制备活性碳纤维。具体操作如下：将聚丙烯腈纤维放置于石油醚中浸泡过夜，使其充分浸润。然后将浸泡过的纤维置于加有氧的加热炉中，进行氧化碳化反应，获得碳化纤维。将碳化纤维在高温下加热活化，获得活性碳纤维。
负载铁酞菁
将铁酞菁用乙醇溶解，然后将活性碳纤维浸泡于铁酞菁溶液中，保持恒定的搅拌速度，使铁酞菁充分渗透到纤维孔道中。随后将浸泡过的活性碳纤维在烘箱中烘干，在高温下进行焙烧，以加强铁酞菁与纤维的结合。
催化实验
将活性碳纤维负载铁酞菁催化剂加入对羟基苯酚和2,4-二氯酚混合溶液中，保持恒定的反应温度和pH值，随着反应时间的增加，监测污染物的降解效果。
ResultandDiscussion
活性碳纤维和负载铁酞菁催化剂的表征
扫描电子显微镜和透射电子显微镜结果表明，活性碳纤维具有光滑的表面和丰富的孔结构，负载铁酞菁后形成团块状聚集，铁酞菁颗粒尺寸约为50nm左右。活性碳纤维负载铁酞菁催化剂的比表面积和孔隙率均较高，为1045m2/g和0.710cm3/g，表明该催化剂具有良好的承载性能和孔隙度。
催化降解酚类污染物
在催化降解对羟基苯酚和2,4-二氯酚的实验中，发现活性碳纤维负载铁酞菁催化降解酚类化合物的效率较高，仅需较短的反应时间便可将污染物降解至较低的浓度。此外，该催化剂对两种化合物的催化降解效率不同，对于对羟基苯酚的降解效果较好，仅需30min即可将其浓度降至不可检测的水平；对于2,4-二氯酚的降解效果较差，需要较长时间才能将其降解至可接受的浓度范围内。
Conclusion
本研究成功制备了活性碳纤维负载铁酞菁催化剂，并评价了其在降解酚类污染物中的催化性能。结果表明，活性碳纤维负载铁酞菁具有良好的承载性能和孔隙度，对酚类化合物的催化降解效率较高。该催化剂具有广泛应用前景。