CuFe2O4復合材料催化氧化有機污染物的性能與機理

新能源與節能環保

一、項目進展

創意計劃階段

二、負責人及成員

姓名	學院/所學專業	入學/畢業時間	學號
馮疇境	化學化工學院環境工程	2019-2023	201931043101
李暄	化學化工學院環境工程	2019-2023	201931043116
羅雨欣	化學化工學院環境工程	2019-2023	201931043111
黃品杰	化學化工學院環境工程	2019-2023	201931043110
張一丹	化學化工學院環境工程	2019-2023	201931043105

三、指導教師

姓名	學院/所學專業	職務/職稱	研究方向
周家斌	化學化工學院	教授	環境材料與污染控制
劉丹	化學化工學院	講師	環境材料與污染控制

四、項目簡介

工業生產當中產生大量的有機廢水需要凈化處理，對此問題，本課題準備采用光催化耦合基于硫酸根自由基的快速降解水中有機污染物。制備出磁性好、易回收且具有良好催化性能的Z型CuFe2O4/MnO2復合材料來活化PMS。PMS在復合催化材料表面會迅速反應生成硫酸根和羥基的自由基，同時在光照下實現電子空穴的有效分離。通過光催化和高級氧化產生的強氧化性的活性物種會爭奪有機物的最外層電子來實現對有機廢水的高效降解。

因為CuFe2O4具有磁性好、易回收、可重復使用、低毒、化學性質穩定、可見光催化活性等優點，可減少二次污染，且能夠高效的活化PMS，此外，PMS可作為電子受體快速轉移和消耗光生電子，實現電子和空穴的有效分離，提高其光催化活性。同時，通過摻雜MnO2顆粒進一步提高CuFe2O4催化劑比表面積，在反應體系中能夠進一步活化PMS產生氧化自由基，從而有效地降解有機物。

成果類別	成果名稱	相關團隊成員	相關指導老師
期刊	Construction of Z-scheme CuFe2O4/MnO2 photocatalyst and activating peroxymonosulfate for phenol degradation: Synergistic effect, degradation pathways, and mechanism.  Environmental Research, 2021,200,111736	馮疇境、張一丹、羅雨欣、黃品杰、李暄	周家斌、 劉丹

該型催化劑可用于污水處理工藝中的芬頓氧化法處理，新型的催化劑可增加污染物處理效率，減少成本，從而增加污水處理廠或分散型的污水處理設備的污水處理效率，從而加強對水污染的處理，為處理水的達標排放與環境保護提供了技術支持，從而增加經濟效應以及生態環境效益。

該新型催化劑具有處理效率高、反應環境要求低、可回收、可采用光催化等優勢，可減少污水處理當中的能量消耗、降低催化劑消耗成本、提高芬頓反應池的污水處理量，從而減少城市污水處理或工業污水處理成本，具有良好的應用前景。