容易循环使用的微量CuFeO2介导的过氧单硫酸盐的非均相活化可有效降解卡马西平

这篇由中南民族大学等的研究学者完成，讨论容易循环使用的微量CuFeO2介导的过氧单硫酸盐的非均相活化可有效降解卡马西平的论文，发表在一区重要期刊《Journal of Hazardous Materials》，影响因子：6.434。

近年来，微波化学仪器用于材料合成的研究工作已经成为科学研究的热门方向，受到广大学者的极大关注！

采用微波辅助水热法快速制备了微米级CuFeO 2颗粒，并用扫描电镜、X射线粉末衍射和X射线光电子能谱对其进行了表征。结果表明，微CuFeO 2为纯相结构，在2.8±0.6μm范围内为菱形结构。

微CuFeO 2有效地催化了过氧单硫酸盐(PMS)的活化，生成硫酸根(SO4·-)，导致卡马西平(CBZ)的快速降解。微CuFeO 2的催化活性分别是微Cu2O和微量Fe2O3的6.9倍和25.3倍，微CuFeO 2对PMS活性的增强是由于表面结合Cu(I)和Fe(III)的协同作用所致。

硫酸根是引起CBZ降解的主要自由基。微CuFeO 2作为一种微尺度催化剂，在连续五次的降解循环中，与微Cu2O相比，很容易被重力沉降回收，并表现出较好的催化稳定性。PMS/CuFeO 2对CBZ的氧化降解在实际水环境体系中是有效的。

图1/4↑

图2/4↑

图3/4↑

图4/4↑

总之，制备了CuFeO 2微粒，并将其作为PMS的多相催化剂，与Fe2O3、CuO和Cu2O作为催化剂相比，PMS对CBZ的降解具有更高的催化活性。采用0.5g L-1 CuFeO 2微粒和0.2mmol L-1 PMS，在30 min内对添加的CBZ(20mol L-1)进行了100%的降解。加入1.5mmol L-1的PMS后，CBZ的TOC去除率可达67.7%.硫酸根是引起CBZ降解的主要自由基。XPS分析、ESR测试等实验结果表明，Cu(I)/Cu(II)和Fe(II)/Fe(III)氧化还原对的协同作用是CuFeO 2微粒催化活性高的原因。

根据前文[49]的报道，采用微波辅助水热法制备了CuFeO 2微粒。在一种典型的合成方法中，将0.01mol Cu(NO3)2·3H2O和0.01 mol 10 Fe(NO3)3·9H2O溶于55 mL蒸馏水中形成一个清澈的溶液，然后在溶液中加入15 mL的0.2mol NaOH。超声作用10 min，进一步搅拌20 min，得到胶体悬浮液。在悬浮液中加入1 mL丙醛作为还原剂，将该悬浮液(71 ML)转移到100 mL高压釜中，用微波炉(XH-800C，北京祥鹄科技发展有限公司)进行密封和加热。加热速率为10°C min-1，升温速率为5°C min-1，升温速度为180°C，在此温度下保温60 min，自然降温至室温。通过过滤收集固体产品，用蒸馏水洗涤几次，然后在环境条件下在空气中干燥。分别以Cu(NO3)2和Fe(NO3)3为前驱体制备了Cu2O和Fe2O3样品。采用500°C热处理2小时制备了CuO微球。