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高级氧化技术具有高效、快速和无二次污染等众多优点,作为一种新的环境净化技术受到越来越多的关注,有着广阔的应用前景。这项技术的关键是产生高活性的·OH。按照产生·OH时所用的氧化剂及催化条件的不同,它通常可以分为三大类:Fenton试剂法及类Fenton试剂法、臭氧及组合臭氧氧化法和半导体光催化氧化法。
Photo-Fenton氧化法是一项引人关注的Fenton技术。目前,对Photo-Fenton的研究主要集中在利用紫外光辐射下铁离子催化和可见光辐射下铁氧化物催化的Photo-Fenton反应上。但这些方法由于自身存在的缺陷而未能在实际中得到广泛的使用。因此,开发在实际应用中更有效的Photo-Fenton催化剂,特别对可见光有响应的Fenton催化剂成为这项技术的研究关键。本文尝试用FeVO4作为一种新型的可见光Fenton催化剂,其主要研究内容和结果如下:
FeVO4光催化剂粉末主要通过两步反应合成。首先使用NH4VO3和Fe(NO3)3作为原料,在微波条件下进行液相反应,然后再将所得固体粉末进行煅烧。对在不同条件下所得的FeVO4进行了XRD、SEM和DRS等表征。SEM结果显示,在50℃下真空干燥的FeVO4粉末的平均粒径估计为100nm左右,但随着煅烧温度的升高,颗粒变小却出现团聚。XRD测试结果显示,在50℃下烘干所得的FeVO4粉末为无定型FeVO4;当煅烧温度上升为550℃时,无定型FeVO4可转化为主要以三斜型为主的FeVO4,无定型和三斜型FeVO4对可见光都有较好的吸收。
选取了染料酸性橙Ⅱ及酸性大红作为典型的有机污染物,探讨了不同合成条件对FeVO4作为可见光Fenton催化剂活性的影响。实验结果表明,FeVO4对于这两种染料有较好的光Fenton催化降解效果。对于浓度为50ppm的这两种染料,光催化反应50min后,降解率均能达到90%以上;无定型的FeVO4比三斜型FeVO4具有更高的催化活性,这种较高的催化活性可能源于前者具有较大的比表面积。重复实验和溶出实验结果显示,经重复使用20次后,催化剂效果基本维持不变,且仅有少量的Fe溶出,表明FeVO4具有较高的光化学稳定性。尽管以上研究结果表明FeVO4是一种具有研究价值的可见光Fenton催化剂,但我们认为在它被实际应用之前,还有许多问题待作进一步的研究。