镁掺杂过渡金属羟基氧化物催化臭氧氧化布洛芬:性能与机理

摘要

采用常温常压共沉淀法，制备了4种单一过渡金属羟基氧化物催化剂（XOOH,X为Fe、Cu、Co、Mn），及其8种Mg掺杂复合金属羟基氧化物催化剂（n-MgXOOH,n为0.1、0.3）.以耐臭氧氧化的布洛芬（IBP）为目标物，考察了各催化剂催化臭氧氧化IBP效果.结果表明，XOOH型催化剂催化臭氧氧化IBP效果不显著，而MgXOOH型催化剂的效果差异明显.相比之下，MgFeOOH催化剂具有更强的催化臭氧氧化IBP的能力及其分解臭氧的能力. MgFeOOH主要通过催化臭氧分解为活性氧自由基（ROS）以提升目标物的去除效果.催化剂表征结果显示，0.1-MgFeOOH相较于同条件制备的其它复合金属催化剂，具有相对更大的比表面积，更利于臭氧分子在催化剂表面分解产生ROS. 0.1-MgFeOOH提升了反应体系pH，也可促进臭氧在水中分解为ROS.此外，0.1-MgFeOOH材料表面的Fe²⁺与H₂O₂构成芬顿（Fenton）体系，强化了ROS的生成.

关键词

催化臭氧氧化 / 布洛芬 / Mg掺杂 / 过渡金属羟基氧化物 / 臭氧分解