金属酞菁纳米材料的制备及光/电催化性能

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本文首先以苯酐-尿素为原料,通过固相法制备了多种金属(Fe、Co、Ni、Cu、Al、Zn和Ga)的酞菁配合物(MPc),采用有机-无机共混技术将制备的金属酞菁配合物包覆在Fe3O4纳米粒子表面,制得了相应的金属酞菁磁性纳米复合物(MPc/n-Fe3O4),最后通过红外光谱、元素分析、X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等手段对制备的MPc/n-Fe3O4进行了表征。以FePc/n-Fe3O4为光催化剂,亚甲基蓝(MB)染料为有机污染物的模型化合物,在可见光光照下,考察了各种条件(MB初始浓度、催化剂量、H2O2浓度)对光催化氧化MB的影响。结果表明:0.1 g/LFePc/n-Fe3O4和0.18 mol/L H2O2,可见光照2h,10 mg/L的MB 78.9%被光催化氧化了。在MB起始浓度为5 mg/L,FePc/n-Fe3O4 1 g/L,H2O2 0.18 mol/L反应体系中,光催化氧化MB效果最佳。由于FePc/n-Fe3O4是磁性纳米复合物,因此可以通过外加磁场将其从反应体系分离并循环使用,其循环使用5次后,光催化活性没有很明显下降。同时还研究了不同金属中心的MPc/n-Fe3O4为光催化剂对MB的光催化氧化影响。结果表明,在可见光照下MPc/n-Fe3O4对MB的氧化均具有较高的光催化氧化活性,且其光催化氧化活性受MPc的中心金属影响,活性顺序为:Co>Fe≈Cu>Al>Zn>Ni>Ga。本文利用FePc易溶于1-辛基-3-甲基咪唑三氟乙酸离子液体([Omim]TA)的特性,采用循环伏安电沉积技术,制得了具有纳米结构的FePc电沉积膜。在该电沉积体系中,[Omim]TA既是FePc的溶剂,也是电沉积体系的电解质;本文还考察了电沉积时间、温度、扫速和浓度等条件对纳米FePc电沉积膜的影响,其中FePc浓度对电沉积膜形貌影响最大;进一步考察了抗坏血酸(AA)在制备的纳米FePc电沉积膜的电催化氧化行为发现:AA氧化峰电位负移了264.2 mV,且峰电流明显增大,表明FePc纳米膜具有较好的催化活性,在6×107-3.6×104 mol/L范围内有良好的线性关系,R=0.9993,检测下限为1.7×10-7mol/L。
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