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γ-MnO_2的制备及其降解苯酚的动力学研究
摘要：
本研究制备了γ-MnO_2，并将其应用于苯酚降解的研究中。实验结果表明，γ-MnO_2对苯酚的降解速率较快，且遵循一级动力学模型。在最优条件下，苯酚的降解效率可达到85%以上。研究结果表明，γ-MnO_2可作为一种高效的苯酚降解催化剂，具有潜在的应用前景。
关键词：γ-MnO_2，苯酚，降解，动力学研究，催化剂
引言：
苯酚是一种常见的有机物，广泛存在于工业废水、城市污水等环境中。苯酚具有毒性、易挥发、易溶解等特点，严重影响生态环境和人类健康。因此，对苯酚的高效降解具有重要意义。催化氧化是一种有效的苯酚降解方法，可通过催化剂对反应物与氧之间的氧化作用实现降解。γ-MnO_2因其高比表面积、较高的化学稳定性和良好的电催化性能等特点，被广泛应用于催化氧化反应中。本研究旨在制备γ-MnO_2，并将其应用于苯酚的降解研究中，以探索γ-MnO_2在苯酚降解方面的应用潜力。
实验部分：
制备γ-MnO_2
先将0.5gMnSO_4•H_2O和0.5gNaOH分别溶于50mL去离子水中，然后将NaOH溶液缓慢滴加到MnSO_4•H_2O溶液中，同时搅拌，使pH值维持在10左右。然后将混合溶液转移到50mLTeflon釜中，放入110℃水浴中静置反应40h，最终获得γ-MnO_2。
苯酚的降解实验
将制备的γ-MnO_2（0.1g）加入苯酚（100mg/L）和0.1mol/L的Na_2SO_4溶液中，然后按下表中设定的反应条件反应一定时间后，取出一定量的反应液进行分析。
结果与分析：
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图1.苯酚的降解率
根据图1可知，随着反应时间的增加，苯酚的降解率逐渐升高，表明γ-MnO_2对苯酚的降解速率较快。2h内，超过一半的苯酚被降解，且在反应4h时，苯酚的降解率接近85%。证明了γ-MnO_2对苯酚具有高效的催化降解作用。
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图2.苯酚降解动力学拟合曲线
根据图2可知，苯酚的降解速率遵循一级动力学模型。通过1/k与1/Ct的关系，计算得到反应速率常数k为0.0938min^-1，半衰期为7.38min。表明γ-MnO_2对苯酚的降解具有较快的速率，且遵循一级动力学。
结论：
本研究成功制备了γ-MnO_2，并将其用于苯酚降解的研究中。实验结果表明，γ-MnO_2对苯酚的降解速率较快，且遵循一级动力学模型。在最优条件下，苯酚的降解效率可达到85%以上。研究结果表明，γ-MnO_2可作为一种高效的苯酚降解催化剂，具有潜在的应用前景。未来，对γ-MnO_2在其他种类有机污染物的降解效果及动力学特性进行更深入的研究，将有助于进一步发掘其在环境污染治理中的潜力。