复合催化材料纳米氧化铜颗粒(CuO NPs)@纤维素纳米纤丝(CNF)-Si-N(OH)2的制备及其对4-硝基苯酚的催化还原性能

作者：戢德贤; 林兆云; 陈嘉川^*; 李新才; 邱程龙; 杨桂花

来源：复合材料学报, 2023, 40(03): 1663-1675.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20220406.002

• 纳米纤维素纤丝
• 3-氯丙基三甲氧基硅烷
• 二乙醇胺
• 4-硝基苯酚
• 催化
• 还原

针对目前降解工业废水中4-硝基苯酚(4-NP)的催化剂效率低，催化活性差等问题，以桉木漂白化学浆为原料，通过超微粒研磨机和高压均质机处理制备得到直径50～100 nm和长度1 500～2 000 nm的纤维素纳米纤丝(CNF)，在其表面原位负载纳米氧化铜颗粒(CuO NPs)，并通过3-氯丙基三甲氧基硅烷(CPTES)与二乙醇胺(DEA)进行接枝反应制备得到复合催化材料-CuO NPs@CNF-Si-N(OH)2。探讨了DEA添加量对CuO NPs@CNF–Si–N(OH)2的性能影响，采用Zeta电位、FTIR、XRD、XPS、热重分析和形貌分析等方法对复合材料进行了表征。结果表明，CuO NPs被原位还原并成功负载在CNF表面，其直径约为3.84 nm，负载量为3.83wt%，通过硅烷化改性及接枝胺基可提高CuO NPs在复合材料表面的分散性及稳定性，进而增强了其催化活性。CNF基复合催化材料对4-NP的催化还原结果显示，DEA添加量为20wt%下的CuO NPs@CNF-SiN(OH)2对4-NP催化还原性能最佳，在180 s内可催化还原98.39%的4-NP，且反应符合伪一级动力学模型，表观速率常数为5.50×10-3 s-1，转化效率为1 723.41 h-1，研究结果可为高性能催化复合材料的制备提供新思路和新途径。

• 单位
  山东省科学院; 齐鲁工业大学