雙配體仿酶催化劑的制備及其光催化降解水中對苯二酚.pdf

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1、第31卷第4期應(yīng)用化學(xué)V01．31Iss．42014年4月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYApr．2014雙配體仿酶催化劑的制備及其光催化降解水中對苯二酚吳景悅劉欣陽李乃碹(天津理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院天津300384)摘要以天然氯化血紅素和咪唑為原料，制備了咪唑軸向五配位型的雙配體配合物，并將其負(fù)載于羥基功能化的纖維素磁微球表面。通過紫外一可見分光光度、傅里葉變換紅外光譜、透射電子顯微鏡、熱重分析和振動樣品磁強(VSM)對催化劑進(jìn)行表征。在模擬太陽光照射下，以水中溶解氧為氧

2、化劑，考察了該催化劑降解模擬廢水中有機污染物對苯二酚(HQ)的性能。結(jié)果表明，在300W氙燈照射下，當(dāng)催化劑用量0．2g／L、HQ初始濃度20mg／L及pH值為6的條件下，6h后HQ的降解率達(dá)到96．97％，催化劑重復(fù)使用5次后，降解率仍可達(dá)92％以上。同時對該催化劑光催化降解對苯二酚的機理進(jìn)行了初步研究。關(guān)鍵詞氯化血紅素，咪唑，雙配體，光催化，對苯二酚中圖分類號：069文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000-0518(2014)04-0417-07DOI：10．3724／SP．J．1095．2014．302

3、64對苯二酚(HQ)，又名氫醌，是一種重要的化工原料，在煤化工、石油化工、染料和制藥等生產(chǎn)過程中都會產(chǎn)生含HQ的廢棄物，而這些廢棄物排放給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染，給生物體造成了巨大危害，甚至影響了經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展。由于HQ應(yīng)用范圍廣泛而且具有毒性，因此對其廢水處理的研究有著重要的現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)含酚廢水處理方法操作繁瑣、費用高、耗時較長，甚至?xí)斐啥挝廴?。近年來，利用漆酶]、酪氨酸酶和過氧化物酶等生物酶催化降解含酚廢水顯示出一定優(yōu)勢。生物酶具有催化效率高、條件溫和、對環(huán)境友好等優(yōu)點但天然酶獲取困難、較易失

4、活、價格昂貴，使其在實際應(yīng)用中受到限制，因而模擬酶的研究引起了人們的廣泛興趣。天然氯化血紅素是鐵卟啉化合物，廣泛存在動物的血液中，被廣泛做為過氧化物模擬酶用于化學(xué)動力學(xué)及分析化學(xué)等方面的研究，但在處理有機污染物方面的研究相對較少]，本文在此基礎(chǔ)上對天然血紅素進(jìn)行改性，使其可吸收可見光，以水中溶解氧為氧化劑，有效降解水中酚類有機污染物。天然酶的活性中心輔酶的軸向五配位位置常被氨基酸殘基的含氮基團的N原子占據(jù)，為了更好地模擬天然酶的催化性能，本文以天然氯化血紅素和咪唑為原料，通過機械化學(xué)法，制備了咪唑沿鐵卟

5、啉軸向五配位的雙配體仿酶催化劑。另外為解決其在水中易團聚導(dǎo)致催化活性下降、使用后懸浮在溶液中難于回收等缺點，以三聚氯氰為橋聯(lián)劑將氯化血紅素配合物負(fù)載于纖維素／FeO納米磁微球表面，研制出高催化活性、用外磁場方便回收重復(fù)使用的負(fù)載型金屬卟啉仿酶催化劑，并用于模擬HQ污水的處理?？疾炝舜呋瘎┯昧?、HQ的初始濃度、溶液pH值對催化劑催化降解HQ效率的影響及催化劑的重復(fù)使用性能，并對其降解機理進(jìn)行了初步研究。1實驗部分1．1試劑和儀器納米Fe，O微球(粒徑6～8nm)，實驗室自制；微晶纖維素、氫氧化鈉、尿素、鹽

6、酸、無水乙醇、咪唑、無水甲醇、四氫呋喃、無水碳酸鈉、二甲基亞砜(DMSO)、N，N，N一二甲基甲酰胺(DMF)、硝酸銀、叔丁醇(TBA)以上試劑均為分析純，天津市江天統(tǒng)一科技有限公司；三聚氯氰，天津越過化工有限公司；氯化血2013-05-24收稿，2013-06-24修回，2013-O9-28修回天津市應(yīng)用基礎(chǔ)及前沿技術(shù)研究計劃(1IJCZDJC24400)資助通訊聯(lián)系人：李乃埴，教授；Tel：022-60214259；Fax：022-60214252；E．mail：linx68@sina．com；研究

7、方向：水中有機污染物降解及檢測418應(yīng)用化學(xué)第3l卷紅素，天津市生命科學(xué)應(yīng)用研究所。采用U-3900H型uV．Vis(日本HITACHI公司)測試分析催化劑的光吸收特性；采用NICOLET370型FT．IR(美國NICOLET公司)對催化劑進(jìn)行紅外光譜分析；采用PhilipsTacnaiG21720型TEM(荷蘭PHILIPS公司)觀測催化劑的形貌；采用Q50型TGA(美國WATERS公司)對催化劑進(jìn)行熱重分析；采用LDJ9600型VSM(美國LDJElectronics公司)測試催化劑的磁滯回線。1．

8、2催化劑的制備纖維素／Fe，O載體的制備：按照文獻(xiàn)[9]方法制備纖維素溶液；在三口瓶中加人納米Fe。O分散液(20mL0．02g／mL)、80mL無水乙醇和一定量的鹽酸溶液，30c【=下機械攪拌(轉(zhuǎn)速400r／min)15min，逐滴加入定量的纖維素溶液，繼續(xù)反應(yīng)8h，制得核／殼型納米磁微球載體。雙配體仿酶催化劑的制備：按摩爾比1：1的比例，分別準(zhǔn)確稱取氯化血紅素和咪唑于瑪瑙研缽中，研磨30min成糊狀物，然后用無水甲醇洗滌，真空烘干后得雙