PW11O39Fe(Ⅲ)(H2O)4-/有机陶瓷复合光催化材料制备及其性能研究

为利用太阳光除去水体中有机染料污染物,并且解决催化剂回收再利用问题,以SolGel法结合垂直提拉及锻烧等技术,制备了铁取代Keggin型磷钨杂多阴离子PW_(11)O_(39)Fe(Ⅲ)(H_2O)~(4-)(PW_(11)Fe)与有机陶瓷复合光催化材料。利用UV-Vis、FT-IR和SEM等手段对上述复合材料进行了结构表征和组成测定。通过水溶液中罗丹明B(RhB)的降解反应评价PW11Fe/有机陶瓷复合光催化材料的光催化活性,并系统研究了催化剂用量、煅烧温度等条件对光催化性能的影响。实验结果表明:当PW_(11)Fe的负载量为3.0 g时,50 mL 10μmol/L的RhB水溶液在400 W金卤灯照射120 min后,降解率可达98.6%。     

PW11O39Mn(Ⅱ)(H2O)5-/D301R异相体系的可见光催化性能研究

为了解决均相keggin型锰取代杂多阴离子PW_(11)O_(39)Mn(Ⅱ)(H_2O)~(5-)[PW11Mn]光催化剂在水溶液中难以回收利用的问题,选用D301R弱碱性阴离子交换树脂对其进行吸附,制备了PW_(11)Mn/D301R光催化材料。通过有机染料亚甲基蓝(MB)的可见光降解反应考察了PW_(11)Mn/D301R材料的光催化性能。实验表明,PW_(11)Mn/D301R在可见光照射下对MB有较高的光催化降解活性。此外,还系统考察了溶液中有其他阴离子存在时对光催化降解效果的影响,并提出了作用机制。本研究为高效利用太阳能去除水体有机染料污染物提供了一条新颖途径。     

PW_(11)Fe/CS/CNTs/C复合膜电极的制备及在H_2O_2电化学传感器中的应用

以壳聚糖(CS)为吸附剂和成膜剂,Keggin型铁取代杂多阴离子PW_(11)O_(39)Fe(Ⅲ)(H_2O)~(4-)(PW_(11)Fe)为电催化剂,碳纳米管(CNTs)为导电助剂,集成吸附法和溶胶-凝胶法将PW_(11)Fe固载在石墨电极表面制备了PW_(11)Fe/CS/CNTs/C复合膜电极,并用电化学方法研究了该电极的电化学行为及其影响因素,同时研究了电极对H_2O_2还原的电催化活性及作为H_2O_2电化学传感器的可能性。实验结果表明,PW_(11)Fe/CS/CNTs/C复合膜电极具有PW_(11)Fe类似的电化学行为及对H_2O_2还原的电催化活性,用于H_2O_2的安培检测,电流响应灵敏度为0.30 mA·cm~(-2)·(μmol/L)~(-1),检出限为7.3μmol/L(S/N=3)。     

单缺位型磷钨杂多化合物的制备及催化性能的实验设计

通过合成的一系列溴代十六烷基吡啶修饰的过渡金属取代单缺位的Keggin型磷钨杂多化合物PW_(11)O_(39)M(II/III)(M=Fe、Co、Ni、Cu、Mn),并利用红外和X-射线光谱对其结构进行了表征.以其为相转移催化剂,评价了合成的杂多化合物对苯乙烯氧化反应的催化活性.通过观察反应温度、反应时间、催化剂用量和叔丁基过氧化氢用量对(Cpyr)_5PW_(11)Co催化苯乙烯氧化反应的影响,发现合成的过渡金属取代的单缺位Keggin结构磷钨杂多化合物,当反应温度为80℃,反应时间为8 h时,(Cpyr)_5PW_(11)Co具有最高的催化活性,反应物苯乙烯的转化率高达89.3%,目标产物环氧苯乙烷的选择性为78%,且催化剂的重复利用性较好.     

PW11Cu/TiO2/SiO2复合膜的制备及可见光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法将Keggin型铜取代的杂多酸盐Na_5PW_(11)O_(39)Cu(II)(PW_(11)Cu)负载于TiO_2/SiO_2表面制备出PW_(11)Cu/TiO_2/SiO_2复合膜可见光催化剂,通过UV-Vis DRS、IR和SEM对其进行了表征,考察了焙烧温度和PW_(11)Cu含量对此复合膜光催化活性的影响。实验结果表明,PW_(11)Cu/TiO_2/SiO_2膜具有良好的可见光吸收活性。复合膜中PW_(11)Cu含量越多,膜的光催化活性越高,而焙烧温度增高会使得光催化活性降低。当PW_(11)Cu的含量为3.0 g(40 wt%),焙烧温度为373 K时,其具有最好的可见光催化活性,在250 W可见光下反应3 h,RhB(10μmol·L~(-1))可以达到100%降解,COD去除率达32%(4 h),经过10次循环实验,催化剂的光催化活性仍保持在93%左右。显示出该复合光催化剂对RhB降解具有高效性和较强的稳定性。     

类光-芬顿体系PW_(11)O_(39)Fe(Ⅲ)(H_2O)~(4-)/H_2O_2可见光催化降解罗丹明B

以Keggin型铁取代杂多阴离子PW11O39Fe(Ⅲ)(H_2O)4-(PW11Fe)为可见光活性组分构建了一个类光-芬顿体系(PW11Fe/H2O2),并用于模型污染物罗丹明B(Rh B)的可见光催化降解,同时考察了H2O2浓度、PW11Fe浓度、Rh B初始浓度及溶液p H值对Rh B可见光催化降解速率的影响,讨论了Rh B光催化降解的动力学性质。实验结果表明,当溶液p H=4.5时,由0.6 mmol·L-1PW11Fe和4 mmol·L-1H2O2构成的体系对Rh B的光催化降解效果最佳,0.01 mmol·L-1的Rh B在250 W金卤灯照射下反应60 min,其降解率达到100%,反应240 min,总有机碳(TOC)去除率约48%。羟基自由基猝灭和电子顺磁共振(EPR)实验表明,PW11Fe/H2O2体系在可见光照射下产生羟基自由基,从而导致Rh B的快速降解,降解反应的表观速率常数k为(6.2±2)×10-2mmol·L-1·min-1。     

CsPW11Fe/TiO2纳米管修饰电极的制备及对H2O2的检测

采用二次阳极氧化法在纯净的钛片表面制备出TiO_2纳米管,经表面清洗后将其放入带聚四氟乙烯衬里的反应釜中,同时向釜中加入一定量的Keggin型铁取代杂多酸盐Cs_4PW_(11)O_(39)Fe(III)(H_2O)(CsPW11Fe)水溶液,通过水热法在TiO_2纳米管内生长CsPW_(11)Fe晶体,最终得到CsPW_(11)Fe/TiO_2纳米管修饰电极。通过SEM和XRD对该修饰电极进行了表征,研究了其电化学性能以及对H_2O_2的电催化行为。结果表明,CsPW11Fe/TiO_2纳米管修饰电极的峰电流与峰电位随H_2O_2浓度不同而发生明显的变化,因此可以作为电化学传感器应用于H_2O_2的检测。     

有机铵盐阳离子对Fe取代Keggin型磷钨酸盐的结构、形貌及体外抗肿瘤活性的影响

以有机铵盐(十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),四乙基溴化铵(TEAB),四甲基溴化铵(TMAB))作为阳离子,合成3种单Fe取代的Keggin型磷钨酸盐[CTA]_4PW_(11)Fe(H_2O)O_(39)(CTAFe),[TEA]_4PW_(11)Fe(H_2O)O_(39)(TEAFe)和[TMA]_4PW_(11)Fe(H_2O)O_(39)(TMAFe),并通过红外(IR)光谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱、X射线衍射光谱(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)等考察有机铵盐阳离子对其结构及颗粒形貌的影响,应用四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法对比分析3种磷钨酸盐对人源结肠癌细胞HCT116和HT29及鼠源结肠癌细胞CT26的增殖抑制活性.结果表明:3种磷钨酸盐仍保持Keggin型结构,但引入不同的有机铵盐阳离子使其颗粒形貌不同,有机铵盐阳离子的碳链越长,得到的颗粒结晶度越差,CTAFe已不再呈现明显的晶体形貌;TEAFe和TMAFe对HCT116,HT29和CT26细胞无明显的增殖抑制作用,CTAFe对3种肿瘤细胞均有抑制作用,具有药物浓度依赖性,对CT26和HCT116细胞的抑制作用较强,IC_(50)值分别为0.038,0.08mg/mL;烷基链较长的有机铵盐阳离子,其磷钨酸盐具有更好的抗肿瘤活性.     

杂多酸盐在可见光照射下对染料的催化降解

将杂多酸(PW9Fe3)负载到阴离子交换树脂(Resin)上,得到PW9Fe3/Resin(PWFR)固相光催化剂,在可见光的照射下,可以有效地活化H2O2降解染料.以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)为模型化合物,研究了不同条件下RhB 的降解动力学,以及降解过程中其UV-vis光谱及体系的总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)变化情况,结果表明RhB的共轭芳环结构被破坏.催化剂的循环实验表明,PWFR 固相光催化剂易于分离,并且具有良好的稳定性,可以重复利用.     

Keggin型铬取代磷钨杂多阴离子在D301R树脂上的吸附性质

 详细研究了Keggin型铬取代杂多阴离子PW 11O 39Cr(III)(H ₂O) ^4- (PW 11 Cr)在D301R弱碱性阴离子交换树脂上的吸附行为,考察了不同pH和温度对吸附容量和吸附速率的影响,根据测定的吸附动力学曲线和吸附等温线,提出了吸附所遵从的热力学和动力学模型,并计算了相应的吸附热力学函数和速率常数。结果表明,在PW 11 Cr稳定存在的pH范围内,PW 11 Cr的吸附量随溶液pH值的升高而增加,随溶液温度的升高而降低;吸附动力学符合表面过程控制的准二级吸附模型,吸附速率常数k2在298 K时为154×10 ^-3 g·mg ^-1·min ^-1,并随温度的升高而减小;吸附等温线符合Freundlich吸附模型,吸附热约为-37 kJ·mol ^-1,为物理吸附。