【摘 要】
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随着科研工作者对非均相多孔Fenton催化剂的研究深入,对铁Fenton催化剂进行金属掺杂是提高铁基催化剂活性的有效途径。本文开发了一种新型类-Fenton催化剂——将熔体快淬法制
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随着科研工作者对非均相多孔Fenton催化剂的研究深入,对铁Fenton催化剂进行金属掺杂是提高铁基催化剂活性的有效途径。本文开发了一种新型类-Fenton催化剂——将熔体快淬法制备的包含bcc富Fe(Co)相和fcc富Cu相两相结构的Fe42.5-xCoxCu57.5(x=0,10,20)合金条带前驱体,通过选择性腐蚀法将合金中的富Cu相溶解制备得三维纳米多孔Fe-Co合金,利用X射线衍射仪、扫描电镜、能量色散谱仪和振动样品磁强计表征和分析了其结构、组成、微观形貌和磁性能,并研究了不同Co含量和不同结构对Fe-Co合金Fenton催化降解偶氮类染料甲基橙的影响。结果表明,Co元素的添加和纳米多孔结构均有益于提高该系列合金的催化反应效率,并且随着孔隙结构的细化,催化性能进一步提高。孔隙结构的细化和比表面积的增加使纳米多孔合金的催化降解效率提高,从而能够在更低的反应温度或者更高的pH环境中进行。对于快淬速度50 m/s的Fe22.5Co20Cu57.5去合金化后获得的纳米多孔Fe-Co合金,其对于50 mg/L甲基橙溶液的最优Fenton催化反应参数为:pH=3,温度313 K,H2O2浓度35.2 m M,合金投加浓度80 mg/L。为降低H2O2的使用剂量即成本,对上述最优参数进行了调整,采用H2O2浓度17.6 mM,对该材料催化降解甲基橙进行了循环实验,结果表明获得的纳米多孔Fe-Co合金具有很好的重复使用性和催化降解效率,连续5次循环反应中对甲基橙的催化降解率均在30 min内达到100%。实验通过对甲基橙的降解研究,证实开发的纳米三维多孔Fe-Co合金是一种高速、高效的类-Fenton催化剂。这种双金属体系为高级氧化技术发展成为高效、经济、环保的水处理技术和今后实现产业化推广应用提供实验和理论基础。
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