SBA-15固載席夫堿銅配合物的合成及催化性能研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展，水污染問題日趨嚴(yán)重。合成染料具有光、熱、氧化穩(wěn)定性，具有生物毒性，難以生物氧化降解。導(dǎo)致染料生產(chǎn)和印染行業(yè)產(chǎn)生的染料廢水，是難處理的廢水，對環(huán)境和人類健康等造成了嚴(yán)重危害。因此，有效處理染料廢水成為了行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題。有研究表明，過渡金屬有機(jī)配合物能模擬天然酶的活性，對染料廢水的處理具有一定的催化效果。這類催化劑存在活性中心易流失、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等缺陷。有文獻(xiàn)報(bào)道SBA-15等固載酶和配合物催化劑，能增加催化劑的穩(wěn)定性。本

2、文制各了SBA-15固載席夫堿銅配合物，作為催化劑進(jìn)行染料脫色降解實(shí)驗(yàn)，主要本研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1)以SBA-15、胺丙基三乙氧基硅烷、芳香醛為原料，制備了Schiff base1-4@SBA-15;以SBA-15、氯丙基三乙氧基硅烷、二胺化合物、芳香醛為原料，合成了Schiff base5-9@SBA-15。以Schiff base1-9@SBA-15與CuCl2為原料，制備了Cu-Schiff base1-9@SBA-

3、15。利用FT-IR、固體漫反射、Cu負(fù)載量測量、熱重分析、XRD(廣角、小角)、TEM、SEM、XPS等對它們進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)Cu-Schiff base成功固載到SBA-15，且沒有破壞SBA-15的結(jié)構(gòu)。
　　2)催化劑用量為4mg/L(甲基橙濃度30mg/L)條件下，考察了氧源、pH、溫度、鹽的種類和濃度、H2O2用量對Cu-Schiffbase1-9@SBA-15催化甲基橙的降解效果的影響。發(fā)現(xiàn)H2O2為有效氧源;pH升

4、高有利于催化活性;溫度升高有利于染料降解;Cl-、SO42-、NO3-存在不影響染料的完全降解;Br-、NO2-存在，染料降解率只有80％左右，不能完全降解。選擇染料降解的最適條件:H2O2為氧源、n（雙氧水）∶n深料）=400∶1、pH=9.1、T=40℃。
　　3)以H2O2為氧源、n雙氧水∶n染料=400∶1、pH=9.1、T=40℃，催化劑用量為4mg/L(染料濃度30mg/L)條件下，考察了Cu-Schiffbase@S

5、BA-15催化不同底物:甲基橙、羅丹明B、茜素紅、R、E、O、B等7種染料的降解效果。發(fā)現(xiàn)對于羅丹明B的降解效果最好，1.5hs可達(dá)到100％的降解率;對含硝基、溴等取代基團(tuán)的染料R、E、O、B等降解效果較差，48h只有80％的降解率;說明催化劑Cu-Schiffbase@SBA-15具有一定的底物選擇性。
　　4)考察了催化劑Cu-Schiffbase的構(gòu)效關(guān)系，發(fā)現(xiàn)鏈的延伸有利于催化活性，剛性增加使催化活性下降，給電子取代基能

6、促進(jìn)催化活性。
　　5)考察了催化劑Cu-Schiff base的循環(huán)使用、機(jī)械穩(wěn)定性和酸堿穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)5-6次循環(huán)后催化效果不變，N2吸附類型不變，說明催化劑可循環(huán)使用，具有好的機(jī)械穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)酸性條件下催化劑失活，加堿后可以恢復(fù)催化活性;在堿性條件下催化劑失活，加酸后催化活性不恢復(fù)，說明催化劑在酸到弱堿性條件下穩(wěn)定，在強(qiáng)堿性條件下結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。
　　6)利用UV-vis、HPLC、CO2的吸收實(shí)驗(yàn)測定了降解產(chǎn)物，采用Mn法

7、測定了降解前后的COD。發(fā)現(xiàn)苯環(huán)區(qū)吸收消失，降解產(chǎn)物有順丁烯二酸、草酸和CO2，降解后COD為3-6.5mg/L。說明染料發(fā)生了降解，甚至達(dá)到礦化。
　　7)利用GraphPad Prism5軟件對催化劑降解甲基橙進(jìn)行了動力學(xué)模擬，發(fā)現(xiàn)催化劑對甲基橙的脫色降解具有酶學(xué)特性，符合Michaelis-Menten動力學(xué)模型規(guī)律。說明配合物固載后保留了仿酶活性。
　　8)利用自由基捕捉實(shí)驗(yàn)和自由基抑制實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水楊酸捕捉了羥基生成