• 关键词：Fe₂O₃/MIL-53(Al)  非均相类芬顿反应  废水处理  亚甲基蓝

• 基金项目：国家重点研发计划（No.2017YFE0107200）；江苏省研究生科研与实践创新计划项目（No.KYCN10-0050）

• 任逸
• 污染控制与资源化研究国家重点实验室, 南京大学环境学院, 南京 210023

• 施梦琦
• 污染控制与资源化研究国家重点实验室, 南京大学环境学院, 南京 210023

• 尹越
• 污染控制与资源化研究国家重点实验室, 南京大学环境学院, 南京 210023

• 张炜铭
• 1. 污染控制与资源化研究国家重点实验室, 南京大学环境学院, 南京 210023;2. 南京大学环境纳米技术研究中心, 南京大学, 南京 210023;3. 国家环境保护有机化工废水处理与资源化工程技术中心, 南京 210046;4. 南京大学常高新国际环保产业技术研究院, 常州 213125

• 吕路
• 1. 污染控制与资源化研究国家重点实验室, 南京大学环境学院, 南京 210023;2. 国家环境保护有机化工废水处理与资源化工程技术中心, 南京 210046;3. 南京大学常高新国际环保产业技术研究院, 常州 213125

• 柏益尧
• 1. 污染控制与资源化研究国家重点实验室, 南京大学环境学院, 南京 210023;2. 国家环境保护有机化工废水处理与资源化工程技术中心, 南京 210046;3. 南京大学常高新国际环保产业技术研究院, 常州 213125

• 摘要：以MIL-53（Al）和铁盐为原料，采用浸渍-焙烧的方法，制备了Fe₂O₃/MIL-53（Al）类芬顿催化剂.通过扫描电子显微镜（SEM）、射透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）及X射线光电子能谱仪（XPS），对Fe₂O₃/MIL-53（Al）、MIL-53（Al）及Fe₂O₃ 3种材料的理化性质进行了表征.以亚甲基蓝为相关材料催化类芬顿反应氧化性能的指示剂，考察了Fe₂O₃/MIL-53（Al）、MIL-53（Al）及Fe₂O₃ 3种材料催化类芬顿反应的活性.探讨了Fe₂O₃/MIL-53（Al）催化活性强化的相关作用机制.研究结果表明，Fe₂O₃/MIL-53（Al）的物化结构特征是以赤铁矿为主的纳米Fe₂O₃颗粒均匀、离散地分布在MIL-53（Al）之上，纳米Fe₂O₃颗粒尺寸大多集中在1~5 nm.与未负载纳米Fe₂O₃相比，其分散性和颗粒尺寸都展现出潜在优越性.Fe₂O₃/MIL-53（Al）材料催化类芬顿反应降解水溶液中亚甲基蓝的效果是未负载纳米Fe₂O₃的4.8倍（以反应速率常数计），且TOC去除率亦有明显优势.自由基猝灭实验结果表明Fe₂O₃/MIL-53（Al）催化类芬顿降解污染物的主要活性氧类物质为羟基自由基.MIL-53（Al）孔结构发达、孔分布均匀及孔尺寸较小且均一等结构特征，导致负载其中的Fe₂O₃具有孔道负载量大、颗粒分布离散且均匀、颗粒粒径小且均一等特点，从而强化了纳米Fe₂O₃催化类芬顿反应氧化降解水中污染物的性能.

• Abstract：Fe₂O₃/MIL-53(Al) for Fenton catalysis was prepared by impregnation-calcination with MIL-53(Al) and ferric salt. First of all, the Fe₂O₃/MIL-53(Al), MIL-53(Al) and Fe₂O₃ particles were characterized by scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction (XRD), fourier transform infrared spectrometer (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). To further illustrate the advantage of this new catalyst for Fenton-like catalysis, methylene blue (MB) was chosen as a model pollutant to evaluate the catalytic activity of Fe₂O₃/MIL-53(Al), MIL-53(Al) and Fe₂O₃ in Fenton-like process. The results indicated that nano-Fe₂O₃, mainly consisted of hematite, were distributed on the MIL-53(Al) uniformly and discretely with the particle size of 1~5 nm. Compared with unsupported nano-Fe₂O₃, Fe₂O₃/MIL-53(Al) showed potential advantages of dispersity and particle size. The constant rate of Fe₂O₃/MIL-53(Al) catalyzing Fenton-like for MB removal was 4.8 times higher than that of Fe₂O₃/H₂O₂ system as well. Results of Quenching experiments suggest that the main reactive oxygen species for the pollutant degradation is hydroxyl radical. Due to the developed pore structure, uniform pore distribution, small pore size and uniform pore size of MIL-53(Al), supported Fe₂O₃ particles has more pore loading and better dispersity, as well as smaller and more uniform particle size, which would strengthen Fenton-like performance of nano Fe₂O₃ for pollutants degradation in aqueous solution.

• Key words：Fe₂O₃/MIL-53(Al)  heterogeneous Fenton-like reaction  wastewater treatment  methylene blue

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