石墨烯氢氧化钴复合催化剂的一步合成及其对酸性橙的催化降解

李洁冰 伊玉 时鹏辉 王倩 李登新 ASIF Hussain 杨明

引用本文: 李洁冰, 伊玉, 时鹏辉, 王倩, 李登新, ASIF Hussain, 杨明. 石墨烯氢氧化钴复合催化剂的一步合成及其对酸性橙的催化降解[J]. 物理化学学报, 2014, 30(9): 1720-1726. doi: 10.3866/PKU.WHXB201407021 shu
Citation:  LI Jie-Bing, YI Yu, SHI Peng-Hui, WANG Qian, LI Deng-Xin, ASIF Hussain, YANG Ming. Facile Synthesis of Graphene-Cobalt Hydroxide Nanocomposite and Application in Degradation of Acid Orange 7[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(9): 1720-1726. doi: 10.3866/PKU.WHXB201407021 shu

石墨烯氢氧化钴复合催化剂的一步合成及其对酸性橙的催化降解

  • 基金项目:

    上海市教育创新项目(12ZZ069) 

    上海市自然科学基金(11ZR1400400) 

    上海同济高廷耀环境科学与技术发展基金(STGEF) 

    东华大学国家纤维改性重点实验室基金(LK1203) 

摘要:

用一步合成自组装法制备出了氢氧化钴与还原氧化石墨烯(Co(OH)2/r )的复合催化剂,并将其用于水中染料的催化降解实验. 通过X射线衍射(XRD),激光拉曼(Raman)光谱,透射电镜(TEM),X射线能量色散谱(EDS)以及X射线光电子能谱(XPS)等一系列分析手段对催化剂的结构形貌进行了详细的表征,表征结果证实氢氧化钴很好地附着在还原石墨烯的表面. 最后初步考察了催化剂催化单过硫酸钾(PMS)降解酸性橙(AO7)的性能. 结果表明,催化剂显示出了高效的催化性能,酸性橙的色度可在12 min内完全去除,总有机碳(TOC)实验也表明染料降解的同时也可获得较高的矿化度. 循环稳定性实验表明在进行到第三次实验时,催化剂仍能保持高的催化活性,将酸性橙在16 min内降解完毕.

English

    1. [1]

      (1) Neyens, E.; Baeyens, J. J. Hazard. Mater. 2003, 98 (1-3), 33.

      (1) Neyens, E.; Baeyens, J. J. Hazard. Mater. 2003, 98 (1-3), 33.

    2. [2]

      (2) Andreozzi, R.; Caprio, V.; Insola, A.; Marotta, R. Catal. Today 1999, 53 (1), 51. doi: 10.1016/S0920-5861(99)00102-9(2) Andreozzi, R.; Caprio, V.; Insola, A.; Marotta, R. Catal. Today 1999, 53 (1), 51. doi: 10.1016/S0920-5861(99)00102-9

    3. [3]

      (3) Hu, L.; Yang, F.; Lu,W.; Hao, Y.; Yuan, H. Appl. Catal. B 2013, 134 -135 (2), 7.(3) Hu, L.; Yang, F.; Lu,W.; Hao, Y.; Yuan, H. Appl. Catal. B 2013, 134 -135 (2), 7.

    4. [4]

      (4) Melero, J. A.; Calleja, G.; Martínez, F.; Molina, R.; Pariente, M. I. Chem. Eng. J. 2007, 131 (1-3), 245.(4) Melero, J. A.; Calleja, G.; Martínez, F.; Molina, R.; Pariente, M. I. Chem. Eng. J. 2007, 131 (1-3), 245.

    5. [5]

      (5) Chen, X.; Chen, J.; Qiao, X.;Wang, D.; Cai, X. Appl. Catal. B 2008, 80 (1-2), 116.(5) Chen, X.; Chen, J.; Qiao, X.;Wang, D.; Cai, X. Appl. Catal. B 2008, 80 (1-2), 116.

    6. [6]

      (6) Yao, Y.; Yang, Z.; Zhang, D.; Peng,W.; Sun, H.;Wang, S. Ind. Eng. Chem. Res. 2012, 51 (17), 6044. doi: 10.1021/ie300271p(6) Yao, Y.; Yang, Z.; Zhang, D.; Peng,W.; Sun, H.;Wang, S. Ind. Eng. Chem. Res. 2012, 51 (17), 6044. doi: 10.1021/ie300271p

    7. [7]

      (7) Anipsitakis, G. P.; Dionysiou, D. D. Environ. Sci. Technol. 2004, 38 (13), 3705. doi: 10.1021/es035121o(7) Anipsitakis, G. P.; Dionysiou, D. D. Environ. Sci. Technol. 2004, 38 (13), 3705. doi: 10.1021/es035121o

    8. [8]

      (8) Chan, K. H.; Chu,W. Water Res. 2009, 43 (9), 2513. doi: 10.1016/j.watres.2009.02.029(8) Chan, K. H.; Chu,W. Water Res. 2009, 43 (9), 2513. doi: 10.1016/j.watres.2009.02.029

    9. [9]

      (9) Anipsitakis, G. P.; Dionysiou, D. D. Environ. Sci. Technol. 2003, 37 (20), 4790. doi: 10.1021/es0263792(9) Anipsitakis, G. P.; Dionysiou, D. D. Environ. Sci. Technol. 2003, 37 (20), 4790. doi: 10.1021/es0263792

    10. [10]

      (10) Shi, P.; Dai, X.; Zheng, H.; Li, D.; Yao,W.; Hu, C. Chem. Eng. J. 2014, 240 (5), 264.(10) Shi, P.; Dai, X.; Zheng, H.; Li, D.; Yao,W.; Hu, C. Chem. Eng. J. 2014, 240 (5), 264.

    11. [11]

      (11) Anipsitakis, G. P.; Stathatos, E.; Dionysiou, D. D. J. Phys. Chem. B 2005, 109 (27), 13052. doi: 10.1021/jp052166y(11) Anipsitakis, G. P.; Stathatos, E.; Dionysiou, D. D. J. Phys. Chem. B 2005, 109 (27), 13052. doi: 10.1021/jp052166y

    12. [12]

      (12) Zhang, Z.; Edwards, J. O. Inorg. Chem. 1992, 31 (17), 3514. doi: 10.1021/ic00043a007(12) Zhang, Z.; Edwards, J. O. Inorg. Chem. 1992, 31 (17), 3514. doi: 10.1021/ic00043a007

    13. [13]

      (13) Kim, J.; Edwards, J. O. Inorg. Chim. Acta 1995, 235 (1-2), 9.(13) Kim, J.; Edwards, J. O. Inorg. Chim. Acta 1995, 235 (1-2), 9.

    14. [14]

      (14) Muller, J. G.; Zheng, P.; Rokita, S. E.; Burrows, C. J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118 (10), 2320. doi: 10.1021/ja952518m(14) Muller, J. G.; Zheng, P.; Rokita, S. E.; Burrows, C. J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118 (10), 2320. doi: 10.1021/ja952518m

    15. [15]

      (15) Zhang,W.; Tay, H. L.; Lim, S. S.;Wang, Y.; Zhong, Z.; Xu, R. Appl. Catal. B 2010, 95 (1-2), 93.(15) Zhang,W.; Tay, H. L.; Lim, S. S.;Wang, Y.; Zhong, Z.; Xu, R. Appl. Catal. B 2010, 95 (1-2), 93.

    16. [16]

      (16) Shukla, P.;Wang, S.; Singh, K.; Ang, H. M.; Tadé, M. O. Appl. Catal. B 2010, 99 (1-2), 163. doi: 10.1016/j.apcatb.2010.06.013(16) Shukla, P.;Wang, S.; Singh, K.; Ang, H. M.; Tadé, M. O. Appl. Catal. B 2010, 99 (1-2), 163. doi: 10.1016/j.apcatb.2010.06.013

    17. [17]

      (17) Shukla, P. R.;Wang, S.; Sun, H.; Ang, H. M.; Tadé, M. Appl. Catal. B 2010, 100 (3-4), 529.(17) Shukla, P. R.;Wang, S.; Sun, H.; Ang, H. M.; Tadé, M. Appl. Catal. B 2010, 100 (3-4), 529.

    18. [18]

      (18) Shukla, P.; Sun, H.;Wang, S.; Ang, H. M.; Tadé, M. O. Catal. Today 2011, 175 (1), 380. doi: 10.1016/j.cattod.2011.03.005(18) Shukla, P.; Sun, H.;Wang, S.; Ang, H. M.; Tadé, M. O. Catal. Today 2011, 175 (1), 380. doi: 10.1016/j.cattod.2011.03.005

    19. [19]

      (19) Shukla, P.; Sun, H.;Wang, S.; Ang, H. M.; Tadé, M. O. Sep. Purif. Technol. 2011, 77 (2), 230. doi: 10.1016/j.seppur.2010.12.011(19) Shukla, P.; Sun, H.;Wang, S.; Ang, H. M.; Tadé, M. O. Sep. Purif. Technol. 2011, 77 (2), 230. doi: 10.1016/j.seppur.2010.12.011

    20. [20]

      (20) Shi, P.; Su, R.; Zhu, S.; Zhu, M.; Li, D.; Xu, S. J. Hazard. Mater. 2012, 229 -230 (30), 331.(20) Shi, P.; Su, R.; Zhu, S.; Zhu, M.; Li, D.; Xu, S. J. Hazard. Mater. 2012, 229 -230 (30), 331.

    21. [21]

      (21) Shi, P.; Su, R.;Wan, F.; Zhu, M.; Li, D.; Xu, S. Appl. Catal. B 2012, 123 -124 (23), 265.(21) Shi, P.; Su, R.;Wan, F.; Zhu, M.; Li, D.; Xu, S. Appl. Catal. B 2012, 123 -124 (23), 265.

    22. [22]

      (22) Yang, Q. J.; Choi, H.; Dionysiou, D. D. Appl. Catal. B 2007, 74 (1-2), 170. doi: 10.1016/j.apcatb.2007.02.001(22) Yang, Q. J.; Choi, H.; Dionysiou, D. D. Appl. Catal. B 2007, 74 (1-2), 170. doi: 10.1016/j.apcatb.2007.02.001

    23. [23]

      (23) Zhao, J.; Zou, Y.; Zou, X.; Bai, T.; Liu, Y.; Gao, R.;Wang, D.; Li, G. D. Nanoscale 2014, 6 (13), 7255. doi: 10.1039/c4nr00002a(23) Zhao, J.; Zou, Y.; Zou, X.; Bai, T.; Liu, Y.; Gao, R.;Wang, D.; Li, G. D. Nanoscale 2014, 6 (13), 7255. doi: 10.1039/c4nr00002a

    24. [24]

      (24) Hu, Z. A.; Xie, Y. L.;Wang, Y. X.; Xie, L. J.; Fu, G. R.; Jin, X. Q.; Zhang, Z. Y.; Yang, Y. Y.;Wu, H. Y. The Journal of Physical Chemistry C 2009, 113 (28), 12502.(24) Hu, Z. A.; Xie, Y. L.;Wang, Y. X.; Xie, L. J.; Fu, G. R.; Jin, X. Q.; Zhang, Z. Y.; Yang, Y. Y.;Wu, H. Y. The Journal of Physical Chemistry C 2009, 113 (28), 12502.

    25. [25]

      (25) El-Batlouni, H.; El-Rassy, H.; Al-Ghoul, M. J. Phys. Chem. A 2008, 112 (34), 7755. doi: 10.1021/jp804569b(25) El-Batlouni, H.; El-Rassy, H.; Al-Ghoul, M. J. Phys. Chem. A 2008, 112 (34), 7755. doi: 10.1021/jp804569b

    26. [26]

      (26) Yao, Y.; Xu, C.; Miao, S.; Sun, H.;Wang, S. J. Colloid Interface Sci. 2013, 402 (15), 230.(26) Yao, Y.; Xu, C.; Miao, S.; Sun, H.;Wang, S. J. Colloid Interface Sci. 2013, 402 (15), 230.

    27. [27]

      (27) Gan, Y. P.; Qin, H. P.; Huang, H.; Tao, X. Y.; Fang, J.W.; Zhang, W. K. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29 (2), 403. [甘永平, 秦怀鹏, 黄辉, 陶新永, 方俊武, 张文魁. 物理化学学报, 2013, 29(2) 403.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201211022(27) Gan, Y. P.; Qin, H. P.; Huang, H.; Tao, X. Y.; Fang, J.W.; Zhang, W. K. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29 (2), 403. [甘永平, 秦怀鹏, 黄辉, 陶新永, 方俊武, 张文魁. 物理化学学报, 2013, 29(2) 403.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201211022

    28. [28]

      (28) Hummers,W. S.; Offeman, R. E. J. Am. Chem. Soc. 1958, 80 (6), 1339. doi: 10.1021/ja01539a017(28) Hummers,W. S.; Offeman, R. E. J. Am. Chem. Soc. 1958, 80 (6), 1339. doi: 10.1021/ja01539a017

    29. [29]

      (29) He, Y. S.; Bai, D.W.; Yang, X.; Chen, J.; Liao, X. Z.; Ma, Z. F. Electrochem. Commun. 2010, 12 (4), 570. doi: 10.1016/j.elecom.2010.02.002(29) He, Y. S.; Bai, D.W.; Yang, X.; Chen, J.; Liao, X. Z.; Ma, Z. F. Electrochem. Commun. 2010, 12 (4), 570. doi: 10.1016/j.elecom.2010.02.002

    30. [30]

      (30) Gupta, V.; Kusahara, T.; Toyama, H.; Gupta, S.; Miura, N. Electrochem. Commun. 2007, 9 (9), 2315. doi: 10.1016/j.elecom.2007.06.041(30) Gupta, V.; Kusahara, T.; Toyama, H.; Gupta, S.; Miura, N. Electrochem. Commun. 2007, 9 (9), 2315. doi: 10.1016/j.elecom.2007.06.041

    31. [31]

      (31) Salavati-Niasari, M.; Bazarganipour, M. Transition Met. Chem. 2009, 34 (6), 605. doi: 10.1007/s11243-009-9237-5(31) Salavati-Niasari, M.; Bazarganipour, M. Transition Met. Chem. 2009, 34 (6), 605. doi: 10.1007/s11243-009-9237-5

    32. [32]

      (32) Ferrari, A. C. Solid State Commun. 2007, 143 (1-2), 47.(32) Ferrari, A. C. Solid State Commun. 2007, 143 (1-2), 47.

    33. [33]

      (33) Tuinstra, F.; Koenig, J. L. The Journal of Chemical Physics 1970, 53, 1126. doi: 10.1063/1.1674108(33) Tuinstra, F.; Koenig, J. L. The Journal of Chemical Physics 1970, 53, 1126. doi: 10.1063/1.1674108

    34. [34]

      (34) Ferrari, A.; Meyer, J.; Scardaci, V.; Casiraghi, C.; Lazzeri, M.; Mauri, F.; Piscanec, S.; Jiang, D.; Novoselov, K.; Roth, S. Phys. Rev. Lett. 2006, 97 (18), 187401. doi: 10.1103/PhysRevLett.97.187401(34) Ferrari, A.; Meyer, J.; Scardaci, V.; Casiraghi, C.; Lazzeri, M.; Mauri, F.; Piscanec, S.; Jiang, D.; Novoselov, K.; Roth, S. Phys. Rev. Lett. 2006, 97 (18), 187401. doi: 10.1103/PhysRevLett.97.187401

    35. [35]

      (35) Kaniyoor, A.; Baby, T. T.; Ramaprabhu, S. J. Mater. Chem. 2010, 20 (39), 8467. doi: 10.1039/c0jm01876g(35) Kaniyoor, A.; Baby, T. T.; Ramaprabhu, S. J. Mater. Chem. 2010, 20 (39), 8467. doi: 10.1039/c0jm01876g

    36. [36]

      (36) Ramesha, G. K.; Sampath, S. J. Phys. Chem. C 2009, 113 (19), 7985. doi: 10.1021/jp811377n(36) Ramesha, G. K.; Sampath, S. J. Phys. Chem. C 2009, 113 (19), 7985. doi: 10.1021/jp811377n

    37. [37]

      (37) Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Kohlhaas, K. A.; Kleinhammes, A.; Jia, Y.;Wu, Y.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. Carbon 2007, 45 (7), 1558. doi: 10.1016/j.carbon.2007.02.034(37) Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Kohlhaas, K. A.; Kleinhammes, A.; Jia, Y.;Wu, Y.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. Carbon 2007, 45 (7), 1558. doi: 10.1016/j.carbon.2007.02.034

    38. [38]

      (38) Zsoldos, Z.; Guczi, L. The Journal of Physical Chemistry 1992, 96 (23), 9393. doi: 10.1021/j100202a061(38) Zsoldos, Z.; Guczi, L. The Journal of Physical Chemistry 1992, 96 (23), 9393. doi: 10.1021/j100202a061

    39. [39]

      (39) Khassin, A. A.; Yurieva, T. M.; Kaichev, V. V.; Bukhtiyarov, V. I.; Budneva, A. A.; Paukshtis, E. A.; Parmon, V. N. J. Mol. Catal. A: Chem. 2001, 175 (1-2), 189.(39) Khassin, A. A.; Yurieva, T. M.; Kaichev, V. V.; Bukhtiyarov, V. I.; Budneva, A. A.; Paukshtis, E. A.; Parmon, V. N. J. Mol. Catal. A: Chem. 2001, 175 (1-2), 189.

    40. [40]

      (40) Perera, S. D.; Mariano, R. G.; Vu, K.; Nour, N.; Seitz, O.; Chabal, Y.; Balkus, K. J. ACS Catalysis 2012, 2 (6), 949. doi: 10.1021/cs200621c(40) Perera, S. D.; Mariano, R. G.; Vu, K.; Nour, N.; Seitz, O.; Chabal, Y.; Balkus, K. J. ACS Catalysis 2012, 2 (6), 949. doi: 10.1021/cs200621c

    41. [41]

      (41) Li, D.; Muller, M. B.; Gilje, S.; Kaner, R. B.;Wallace, G. G. Nat. Nano 2008, 3 (2), 101.(41) Li, D.; Muller, M. B.; Gilje, S.; Kaner, R. B.;Wallace, G. G. Nat. Nano 2008, 3 (2), 101.

    42. [42]

      (42) Sun, H.; Liu, S.; Zhou, G.; Ang, H. M.; Tadé, M. O.;Wang, S. ACS Applied Materials & Interfaces 2012, 4 (10), 5466. doi: 10.1021/am301372d(42) Sun, H.; Liu, S.; Zhou, G.; Ang, H. M.; Tadé, M. O.;Wang, S. ACS Applied Materials & Interfaces 2012, 4 (10), 5466. doi: 10.1021/am301372d

    43. [43]

      (43) Kusic, H.; Koprivanac, N.; Srsan, L. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2006, 181 (2-3), 195.(43) Kusic, H.; Koprivanac, N.; Srsan, L. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2006, 181 (2-3), 195.

    44. [44]

      (44) Sun, H.; Liang, H.; Zhou, G.;Wang, S. J. Colloid Interface Sci. 2013, 394 (1), 394.

      (44) Sun, H.; Liang, H.; Zhou, G.;Wang, S. J. Colloid Interface Sci. 2013, 394 (1), 394.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  495
  • 文章访问数:  1245
  • HTML全文浏览量:  37
文章相关
  • 发布日期:  2014-08-29
  • 收稿日期:  2014-04-14
  • 网络出版日期:  2014-07-02
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章