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利用铁系化合物活化H2O2/O2的反应统称为Fenton:类)反应,这类反应具有催化效率高、氧化能力强和无毒无害等优点,是目前最具有应用潜力的高级氧化技术之:类)试剂具有活化H2O2/O2的能力,因而在分析化学领域中具有潜在的应Fenton用前景。经典的一。Fenton反应虽具有较高的催化活性,但反应须在酸性条件下(pH<3.0)进行才能避免铁的沉淀;且体系中Fe3+/Fe2+之间不能循环利用,故而产生大量的铁泥。为克服均相Fenton反应的缺点,人们开始研究适用pH范围宽的多相类Fenton催化剂,然而现有这类催化剂的催化活性较低,故寻找高效的多相类Fenton试剂是当前环境催化领域研究的热点。本文主体考察了Fenton试剂、纳米铁酸铋(BiFeO3)和乙二胺四乙酸(EDTA)改性纳米BiFeO3类Fenton催化剂在H2O2分析及有毒有机污染物降解方面的应用。主要研究内容包括:(1)建立了Fenton-甲基橙(MO)褪色光度法测定H2O2的新方法。该法基于Fenton反应生成强氧化性的羟基自由基(·OH)来氧化降解偶氮染料MO,且MO的吸光度变化⊿A与加入的H2O2浓度之间呈良好的线性关系。详细考察了影响MO褪色率的因素如反应时间、pH、Fe2+浓度及MO浓度等。在最佳的反应条件下,该法测定H2O2的线性范围为5.0×10-7~1.0×10-4 mol L-1,检出限为2.0×10-7mol L-1。将该法用于雨水样中H2O2的分析,所得结果与标准的辣根过氧化氢酶—4-氨基-N,N-二乙基苯胺硫酸盐(HRP-DPD)法的分析结果一致,F-test证明两方法之间不存在显著性差异。(2)建立了亚铁络合物-香豆素荧光光度法测定溶解O2的新方法。该法基于亚铁络合物与O2分子络合后亚铁离子3d轨道的电子转移给O2,生成超氧自由基阴离子,超氧自由基阴离子与H+反应转化为H2O2,生成的H2O2与亚铁络合物反应生成·OH,产生的·OH与香豆素反应生成强荧光的7-羟基香豆素,且7-羟基香豆素的荧光强度与溶解O2浓度之间呈良好的线性关系。详细考察了影响产物荧光强度的因素如配体种类、反应时间、pH、亚铁络合物浓度和香豆素浓度等。在最优的反应条件下,该法测定溶解O2的线性范围为0.96-9.22mgL-1,检出限为0.35mgL-1。将该法用于东湖与汉江水样中溶解O2的测定,所得结果与标准碘量法一致。(3)研究了纳米BiFeO3类Fenton催化剂活化H2O2降解有机污染物罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)和苯酚的动力学过程及其降解过程中污染物的总有机碳(TOC)去除率、反应活化能、催化剂寿命、催化剂稳定性等。借助于电子顺磁共振(ESR)和荧光探针技术证实了该催化体系中的活性物种为·OH;利用密度泛函理论(DFT)对BiFeO3活化H2O2的机理进行了初步探讨。(4)建立了测定H2O2和葡萄糖的荧光光度法。该法利用纳米BiFeO3活化H202生成·OH,产生的·OH与弱荧光的苯甲酸反应生成强荧光的羟基化苯甲酸,且产物的荧光强度与加入的H2O2浓度呈良好的线性关系。结合葡萄糖氧化酶技术,建立了分析葡萄糖的新方法。详细考察了影响产物荧光强度的因素如反应时间、pH、BiFeO3浓度和苯甲酸浓度等。在优化的条件下,该法测定H202的线性范围为2.0×10-8~2.0×10-5 mol L-1,检出限为4.5×10-9 mol L-1;测定葡萄糖的线性范围为1.0×10-6~1.0×10-4mol L-1,检出限为5.0×10-7mol L-1。将该法用于雨水样中H2O2和血清样中葡萄糖的分析,所得结果与标准的HRP-DPD法和血糖仪测试结果一致。(5)考察了配体改性对纳米BiFeO3活化H2O2的影响。研究结果表明,乙二胺四乙酸(EDTA)与氨三乙酸(NTA)能增强纳米BiFeO3活化H2O2的能力,而氟离子(F)和草酸根离子(C2O42-)则降低了其催化活性。衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)和Zeta电位测试结果表明这些配体与纳米BiFeO3之间存在表面配位作用;借助于ESR和荧光探针技术证实了此表面配位作用能增强或抑制纳米BiFeO3活化H2O2生成的·OH能力。EDTA表面改性增强的纳米BiFeO3-H2O2催化体系可广泛用于实际水污染治理领域。