Co3O4/掺氮石墨烯复合膜的构建及其对布洛芬的催化降解

作者：陶建强; 陈张敬之; 韦丽; 王骏; 张阳^*

来源：天津工业大学学报, 2023, 42(03): 7-15.

• 石墨烯催化膜
• 四氧化三钴
• 过硫酸盐
• 高级氧化
• 水污染控制
• 催化降解布洛芬

为了探究钴氧化物改性氮掺杂石墨烯(Co3O4/NG)催化膜对过一硫酸盐(PMS)降解污染物的性能和作用机理，以硝酸钴六水合物和氧化石墨烯(GO)作为前驱体，通过水热反应成功制备了Co3O4/NG，并使用该材料构建复合膜用于水中污染物的催化降解。采用SEM、HRTEM、XPS、Raman、BET、TGA等一系列测试手段对材料的形貌结构、元素组成和化学形态进行表征，并选择布洛芬(IBP)作为目标污染物测试复合材料的催化活性及机理。结果表明：Co3O4/NG复合材料具有石墨烯片状相貌，合成的Co3O4具有立方六面体结构，负载在石墨烯表面，N原子被成功掺，原子分数高达6.25%;Co3O4/NG展示出超高的PMS催化活性，在120 min内对IBP的去除率达到99.9%，远高于NG(60.5%)；通过优化Co3O4负载量、PMS添加量以及过硫酸盐类型得到了最佳反应条件。在此基础上构建Co3O4/NG复合膜并研究其连续催化性能，当催化剂负载量为10 mg，流速为5 mL/min时，连续10次循环实验之后仍然能够去除约80%的IBP，表现出良好的催化稳定性。机理研究表明Co3O4/NG-PMS体系是一个以硫酸根自由基和羟基自由基为主导的反应体系，其中硫酸根自由基的贡献更大。

• 单位
  环境科学与工程学院; 天津工业大学