复合催化剂S-CuCo2O4的制备及其活化PMS降解CIP性能研究

张孟洋; 侯东睿; 罗静; 孙庆功; 杨豪; 王剑峰

doi:10.16088/j.issn.1001-6600.2023050807

广西师范大学学报（自然科学版） ›› 2024, Vol. 42 ›› Issue (01) : 156 -167. DOI: 10.16088/j.issn.1001-6600.2023050807

复合催化剂S-CuCo₂O₄的制备及其活化PMS降解CIP性能研究

张孟洋, 侯东睿, 罗静, 孙庆功, 杨豪, 王剑峰

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摘要

采用水热法，以硫脲为硫源对CuCo₂O₄进行硫化处理合成S-CuCo₂O₄,对复合催化剂S-CuCo₂O₄进行XRD、FT-IR、SEM、XPS、ICP-OES、EPR表征，并考察其活化过一硫酸盐（PMS）降解环丙沙星（ciprofloxacin, CIP）的效果。实验结果表明：成功制备出S-CuCo₂O₄催化剂，在其表面富含Co（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）;当催化剂投加量为0.06 g/L、PMS投加量为0.2 g/L、pH=6.4时，复合催化剂S-CuCo₂O₄在25 min后对CIP的降解效率可达96.8%,降解效果明显优于CuCo₂O₄、CuCo₂S₄。自由基淬灭实验和EPR测试表明，SO^-₄·和¹O₂是反应体系的主要活性氧物种，其可能的催化机理是：Cu（Ⅰ）和Co（Ⅱ）能直接与PMS反应生成自由基，同时Cu（Ⅰ）能还原Co（Ⅲ）生成Co（Ⅱ）,促进Co（Ⅱ）/Co（Ⅲ）循环，催化剂表面存在的氧空位也可与PMS反应生成¹O₂,在活性氧物种的共同作用下CIP被高效降解。复合催化剂S-CuCo₂O₄在4次循环使用后对CIP的降解效率仍可达93.5%,证明其循环稳定性较好；对其他污染物也有较好的降解效率，具有较好的通用性，在废水处理中具有良好的应用前景。