光敏剂RhB存在下维生素B12基复合物可见光催化DDT脱卤性能研究

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维生素B12及其衍生物具有优异的催化性能,且绿色无污染,已引起了研究者的广泛关注。近几年来,已有研究者将维生素B12及其衍生物固载到载体上,制备出复合催化剂,用于催化领域研究中。本文将维生素B12衍生物分别固载到导电性能良好的还原氧化石墨烯片(rGO)和半导体材料P25型TiO2表面,制备了两种复合物催化剂B12-PIL/rGO与RhB-TiO2-B12,并分别考察了它们的光催化降解1,1-双(4-氯苯基)2,2,2-三氯乙烷(DDT)脱卤性能。主要内容如下:1.以复合物B12-PIL/rGO为催化剂,RhB为光敏剂,TEOA为电子供体,构筑了可见光催化体系。以DDT为底物,考察了该体系可见光驱动下催化脱卤反应性能。研究结果表明rGO不仅作为催化剂B12载体,且是电子的传输体,加快了光敏剂RhB与催化剂B12之间的电子转移,此外,rGO还呈现出了一定的光催化脱卤活性。当可见光照射60 min后,DDT几乎全部转化,其中单脱氯产物产率为34%,二脱氯产物产率达到了62%。光照3 h,DDD全部转化为二脱氯和三脱氯产物。复合物催化剂经过简单离心可实现高效回收再利用,三次重复利用后催化效率略有下降,推测是由于复合物催化剂部分损失或B12衍生物部分脱落造成的。2.采用一步法将B12衍生物和光敏剂RhB同时固载到P25型TiO2纳米球表面,成功制备了一种新型纳米复合物RhB-TiO2-B12,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、固体紫外-可见漫反射光谱、zeta电位等测试对其结构和形貌进行了表征。据紫外-可见吸收光谱确定复合物RhB-TiO2-B12中B12衍生物的固载量为9.2×10-5 mol·g-1,RhB的固载量为9.0×10-5 mol·g-1。考察了TEOA存在下,复合物RhB-TiO2-B12的可见光催化DDT脱卤性能。结果表明,可见光照射60min,DDT的转化率达到了100%,单脱氯产物DDD和二脱氯产物TTDB(E/Z)的产率分别为70%和14%。催化活性显著高于B12衍生物和光敏剂RhB的简单混合体系,说明半导体TiO2作为载体加快了催化剂与光敏剂之间的电子转移,并有效抑制了电子的回传。此外,该复合物催化剂经过简单的离心即可实现催化剂与光敏剂的同时回收再利用,三次重复利用后催化性能无明显下降。总之,本文通过将绿色无污染的B12衍生物固载到导体材料rGO和半导体材料TiO2上,并以廉价、易得的RhB作为光敏剂,构筑了两种异相可见光催化脱卤体系,两种催化体系均表现出很高的光催化脱卤活性。本工作为构建高效、节能、绿色环保的可见光催化体系提供了新思路和新策略。
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