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主管单位 中华人民共和国
工业和信息化部
主办单位 中国材料研究学会
哈尔滨工业大学
主编 苑世剑 国际刊号ISSN 1005-0299 国内刊号CN 23-1345/TB

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引用本文:姜艳丽,张笑,李欣,陈昌举,候现金,姚忠平,姜兆华.钛网表面Fe3O4/FeS2膜层制备及其类芬顿降解苯酚研究[J].材料科学与工艺,2021,29(4):1-7.DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20200350.
JIANG Yanli,ZHANG Xiao,LI Xin,CHEN Changju,HOU Xianjin,YAO Zhongping,JIANG Zhaohua.Synthesis of Fe3O4/FeS2 coating on Ti mesh and its Fenton-like degradation of phenol[J].Materials Science and Technology,2021,29(4):1-7.DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20200350.
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钛网表面Fe3O4/FeS2膜层制备及其类芬顿降解苯酚研究
姜艳丽1,张笑2,李欣2,陈昌举2,候现金2,姚忠平2,姜兆华2
(1.哈尔滨学院 化学系,哈尔滨 150086; 2.哈尔滨工业大学 化工与化学学院,哈尔滨 150001)
摘要:
为了拓宽类芬顿催化剂的pH适用范围、改善其有机污染物降解性能并解决其分离回收难的问题,本文采用易于大规模制备的电沉积法在钛网表面沉积了Fe3O4/FeS2固定化膜层。通过XRD、SEM及XPS等表征手段研究了所合成催化剂的相组成、形貌及表面元素价态。结果显示,所合成的材料主要由Fe3O4与FeS2物相组成,且膜层表面呈现由纳米片间相互交联形成的多孔网状结构。类芬顿降解苯酚性能表明,在0.20 mol/L硫源含量下所得膜层于pH 6.0、H2O2含量6 mmol/L、苯酚初始质量浓度 35 mg/L、反应温度30 ℃的条件下降解60 min,可将98 %的苯酚去除。因而,Fe3O4/FeS2固定化膜层催化剂表现出优异的类芬顿催化活性。分析发现:材料较大的比表面积可增强传质,同时提供更多的活性位点参与苯酚降解;而催化剂表面键合的S22-可促进[ZJSX,Y]Fe3+/[ZJSX,Y]Fe2+以及Fe3+/Fe2+的氧化还原循环,同时,以硫酸根形式存在的硫物种可为类芬顿反应提供合适的酸性微环境,从而提高羟基自由基的产生速率及产生量,最终显著改善该催化剂在近中性条件下的催化活性。
关键词:  电沉积  固定化膜层  Fe3O4/FeS2  类芬顿  苯酚
DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20200350
分类号:TQ204.1
文献标识码:A
基金项目:国家自然科学基金面上项目(51571076);黑龙江省自然科学基金项目(LH2020B005);哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室开放基金项目(HCK202115).
Synthesis of Fe3O4/FeS2 coating on Ti mesh and its Fenton-like degradation of phenol
JIANG Yanli1, ZHANG Xiao2, LI Xin2, CHEN Changju2, HOU Xianjin2, YAO Zhongping2, JIANG Zhaohua2
(1.Department of Chemistry, Harbin University, Harbin 150086, China; 2.School of Chemistry and Chemical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)
Abstract:
To widen the working pH range of Fenton-like catalyst, improve the degradation performance of organic pollutant and meanwhile tackle its recycling difficulty, Fe3O4/FeS2 immobilized coating on Ti mesh was synthesized by electrodeposition technique, which is simple and easy for large-scale synthesis. Phase composition, morphology and surface elemental valence of the as-prepared catalysts were characterized by XRD, SEM and XPS analysis. The results showed that phase composition of the sample was mainly comprised of Fe3O4 and FeS2. The microstructure was the porous structure formed by nanosheet interconnection. Fenton-like degradation of phenol by as-prepared catalysts revealed that Fe3O4/FeS2 on Ti mesh with 0.20 mol/L sulfur source can degrade 98% 35 mg/L phenol with 6 mmol/L H2O2 at 30 ℃ within 60 min, thus exhibiting excellent Fention-like degradation of phenol performance. Further studies revealed that Fe3O4/FeS2 with larger specific surface area can enhance mass transfer and meanwhile provide plentiful active sites for phenol degradation. In addition, the sulfur species on sample surface can promote the redox cycle of Fe3+/Fe2+. Moreover, the sulfate species can supply a suitable acidic environment for Fenton-like reaction, contributing to the increase of hydroxyl radical production rate and output. Finally, the catalytic activity of Fe3O4/FeS2 under near-neutral pH can be improved.
Key words:  electrodeposition  immobilized coating  Fe3O4/FeS2  Fenton-like  phenol

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