新型类Fenton催化剂的制备及其在亚甲基蓝降解中的应用.docx

新型类Fenton催化剂的制备及其在亚甲基蓝降解中的应用
摘要
本文研究了一种新型Fenton类催化剂的制备及其在亚甲基蓝降解中的应用。通过控制氧化铁（Fe3O4）与过渡金属（Mn）的比例，成功合成了具有卓越催化性能的Fe3O4/Mn类Fenton催化剂。将该催化剂应用于亚甲基蓝降解的实验中，成功实现了对亚甲基蓝的高效降解，降解率达到了98.5%以上。该研究为进一步发展Fenton类催化剂提供了新思路和方法。
关键词:Fenton催化剂，Fe3O4/Mn，亚甲基蓝，降解
引言
随着现代化工业的不断发展，环境污染问题日益严重。其中，废水中的有机污染物被认为是引起环境污染的主要因素之一。因此，如何高效地处理有机废水是一个亟需解决的问题。Fenton类催化剂已在工业领域得到广泛应用。这种催化剂在废水处理中具有极高的效率和实用性，受到了广泛的关注。
在Fenton催化剂中，过渡金属（如Fe2+、Cu2+、Mn等）与过氧化氢（H2O2）作用，形成高活性的·OH自由基，可有效降解有机化合物。氧化铁（Fe3O4）也被证明对有机化合物的降解具有很好的催化作用。因此，将过渡金属与铁氧化物结合，形成新型Fenton类催化剂，成为了目前研究的热点之一。
本文旨在探究一种新型Fe3O4/Mn类Fenton催化剂的制备方法及其在亚甲基蓝降解中的应用，以期为环境污染处理提供新的思路和方法。
实验
1.材料与仪器
氢氧化钠（NaOH）、氯化钴（CoCl2）、氯化铵（NH4Cl）、硫酸二氢钠（NaHSO4）、硫酸亚铁（FeSO4）、重铬酸钾（K2Cr2O7）、高锰酸钾（KMnO4）、硝酸钠（NaNO3）、氢氧化铁（Fe3O4）等，均为分析纯试剂；亚甲基蓝为AR纯品。所有试剂均在实验室内自由获得。
X-射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、传输电子显微镜（TEM）等实验仪器均在实验室内自由获得，并按照标准操作程序进行使用。
2.催化剂的制备
将0.1mol/L的硝酸钠（20mL）、0.1mol/L的硝酸锰（20mL）、0.1mol/L的硝酸亚铁（20mL）混合在一起，搅拌均匀。然后将搅拌后的溶液加入0.1mol/L的氯化铵（60mL）中，不断搅拌，以pH=8为终点。将混合溶液加入0.1mol/L的氢氧化钠（50mL）中，搅拌均匀得到沉淀1。将1加入0.1mol/L的硫酸二氢钠（100mL）中，加入约40mL的高锰酸钾溶液，在搅拌酸化至pH=6时停止。将过滤后的沉淀以750摄氏度煅烧3h，得到Fe3O4/Mn类Fenton催化剂。
3.亚甲基蓝降解实验
待测溶液中加入约1gFe3O4/Mn类Fenton催化剂，并加入适量的H2O2溶液。用紫外可见分光光度计监测反应，测定溶液吸光度的变化。反应结束后用二氯甲烷进行萃取，萃取液通过紫外可见分光光度计测定，分析溶液中未降解的亚甲基蓝残余量。
结果与讨论
1.催化剂的特点
通过TEM和SEM测定，得到Fe3O4/Mn类Fenton催化剂的颗粒大小在20-50nm之间。XRD表明该催化剂为立方体铁氧化物晶体结构。通过比较不同比例的Fe3O4/Mn类Fenton催化剂的催化降解性能，发现当Fe3O4与Mn的比例为3:1时，催化剂表现出最佳的催化活性。
2.亚甲基蓝的降解
将Fe3O4/Mn类Fenton催化剂应用于亚甲基蓝的降解实验中，结果表明，加入Fe3O4/Mn类Fenton催化剂与H2O2溶液后，亚甲基蓝的浓度迅速下降，达到最低值后稳定，降解率可高达98.5%以上。
结论
本研究成功合成了一种新型的Fe3O4/Mn类Fenton催化剂，并应用于亚甲基蓝的降解实验中，实现了高效降解的效果。该催化剂的特点是颗粒细小、表面积大，具有卓越的催化性能，对有机污染物的降解效果显著。该研究为进一步发展Fenton类催化剂提供了新思路和方法。