江西理工大学|陈贵梅，谢雨芸，杨有威，高艳，王春英：类普鲁士蓝衍生物活化过一硫酸盐降解罗丹明B

文摘 2024-12-17 22:00 中国台湾

类普鲁士蓝衍生物活化过一硫酸盐降解罗丹明B

陈贵梅 ^, 谢雨芸 ^,杨有威 ^,高艳 ^,王春英 ^,

（矿冶环境污染防控江西省重点实验室，江西赣州 341000；江西理工大学资源与环境工程学院，江西赣州 341000 ）

DOI：10.11949/0438-1157.20240371

摘要采用铜铁类普鲁士蓝衍生物（Cu_nFe₁-PBAs）活化过一硫酸盐（PMS）降解罗丹明B（RhB），考察铁铜摩尔比、催化剂投加量、PMS与RhB的摩尔比、起始pH和水中常见离子对RhB降解的影响。结果表明：Cu₂Fe₁-PBAs可以有效活化PMS降解RhB。在RhB浓度为20 mg/L，Cu₂Fe₁-PBAs用量为0.6 g/L，PMS浓度为0.513 g/L，碱性条件时最有利于RhB降解。、、Cl^-促进RhB的降解，抑制RhB的降解。硫酸根自由基（·）、羟基自由基（·OH）、单线态氧（¹O₂）和超氧自由基（·）均参与Cu₂Fe₁-PBAs活化PMS降解RhB反应过程。

关键词类普鲁士蓝衍生物；过一硫酸盐；罗丹明B；单线态氧；超氧自由基

Degradation of rhodamine B by peroxymonosulfate activated by Prussian blue analogue derivatives

CHEN Guimei ^, XIE Yuyun ^,YANG Youwei ^,GAO Yan ^,WANG Chunying ^,

（ Jiangxi Province Key Laboratory of Environmental Pollution Prevention and Control in Mining and Metallurgy, Ganzhou 341000, Jiangxi, China； School of Resources and Environmental Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, Jiangxi, China ）

Abstract: Permonosulfate (PMS) was activated by copper-iron Prussian blue derivatives (Cu_nFe₁-PBAs) to degrade rhodamine B (RhB). The effects of the molar ratio of iron to copper, the amount of catalyst, the molar ratio of PMS to RhB, initial pH and common ions in water on RhB degradation were investigated. The results showed that Cu₂Fe₁-PBAs could effectively activate PMS to degrade RhB. RhB degradation was most favorable under alkaline conditions when RhB concentration was 20 mg/L, Cu₂Fe₁-PBAs dosage was 0.6 g/L, and PMS concentration was 0.513 g/L. , and Cl^- promoted the degradation of RhB, while inhibited the degradation of RhB. Sulfate radical (·), hydroxyl radical (·OH), singlet oxygen (¹O₂) and superoxide radical (·) all participated in the RhB degradation of Cu₂Fe₁-PBAs activated PMS.

Keywords: Cu_nFe₁-PBAs；peroxymonosulfate；rhodamine B；singlet oxygen；superoxide radical

引言

染料广泛应用于工业生产、食品生产、服装行业。染料分子结构复杂，进入环境后通过各种暴露途径侵害人体，其“致畸、致癌、致突变”的潜在危险性使得对染料分子的研究不得不加快脚步^[1]。当前，染料废水处理的主要方法有物理法、生物法、化学法^[2]。其中RhB染料废水色度高，结构复杂，具有较长的半衰期，可生化性低^[3]，给传统的污水处理带来诸多困难和限制。对于染料废水的处理，依靠活性自由基作为氧化剂的高级氧化技术是一个高效、价格低廉和环境友好的方法^[4]。以·为依托的类芬顿技术是近年来备受瞩目的高级氧化技术^[5]，对各类难处理污染物质均有较好的降解效果。但是PMS单一体系一般体现出较低的活性从而导致氧化剂的浪费。因此，有必要构建和设计有效的活化体系。

生物质材料^[6-7]、过渡金属^[8-11]、膨润土^[12]等物质经过改性可运用于PMS活化的高级氧化技术。类普鲁士蓝化合物（PBA）是一个可调节形态的包含可变价态金属中心的金属有机框架，这些特质有助于金属氧化，这种方式快速简便^[13]。Zhao等^[14]报道了高度自旋钴的钴铁类普鲁士蓝化合物（C_nFe₁-PBA）对活化PMS降解有机污染物的性能，结合实验证据和密度泛函数理论得出结论：在活化过程中，氮配位高度自旋Cu的存在使得过硫酸盐的氧氧键显著延长，从而使催化剂能够通过生成来快速活化PMS。实验结果表明，金属的摩尔比对催化剂的性能有较大程度的影响，效果最好的催化剂在活化过硫酸盐降解有机污染物的过程中展现出优秀的催化性能，从而促进有机污染物的氧化分解。考虑到过渡金属的优缺点，本研究以铜铁类普鲁士蓝化合物（Cu_nFe₁-PBA）为前体，通过简单的共沉淀和高温煅烧相结合的方法，制备Cu_nFe₁-PBAs。预实验结果证明Cu_nFe₁-PBAs活化PMS来降解RhB的有效性。以期为RhB降解提供有效的技术支持。

1 材料与方法

1.1 实验试剂

本研究所用试剂RhB（C₂₈H₃₁ClN₂O₃）、过硫酸氢钾（K₅H₃S₄O₁₈）、二水氯化铜（CuCl₂·2H₂O）、铁氰化钾（K₃[Fe(CN)₆]）、聚乙烯吡咯烷酮[(C₆H₉NO)_n]分别由上海阿拉丁生化科技股份有限公司、上海麦克林生化有限公司、国药集团化学试剂有限公司提供。所有使用的化学品均为分析级。

1.2 Cu_nFe₁-PBAs的制备

称取13.5 mmol铁氰化钾和1 g聚乙烯吡咯烷酮溶解于50 ml去离子水中充分搅拌，配制成甲溶液。称取13.5 mmol二水氯化铜溶解于50 ml去离子水中充分搅拌，配制成乙溶液。将乙溶液缓缓加入甲溶液中，磁力搅拌30 min，将其静置老化12 h以上，用去离子水、无水乙醇交替反复清洗3次后置于70℃鼓风干燥烘箱内干燥12 h，得到金属铜与铁摩尔比为1∶1的铜铁普鲁士蓝，通过改变二水氯化铜的含量可以得到不同铁铜摩尔比CuFe-PBA（铜铁类普鲁士蓝化合物），用玛瑙研钵研细后置于马弗炉中300℃下焙烧3 h制得Cu_nFe₁-PBAs（铜铁类普鲁士蓝衍生物）。

1.3 降解实验

将一定量Cu_nFe₁-PBAs与过硫酸氢钾加入100 ml浓度为20 mg/L的RhB溶液中，置于25℃±2℃的恒温振荡器中振荡30 min，分别于0、1、5、10、20、30 min用移液枪取1 ml反应液于容量为5 ml的内含1 ml甲醇的离心管中终止反应。利用紫外分光光度计反映RhB在体系中含量的变化，在554 nm波长下测定其吸光度，以降解率作为反映RhB浓度变化的表观数据，实验均重复两次，结果取平均值。

2 结果与讨论

2.1 影响反应过程的参数

2.1.1 铜铁类普鲁士蓝衍生物的铁铜摩尔比

Cu₁Fe₁- PBAs、Cu₂Fe₁-PBAs、Cu₃Fe₁-PBAs活化PMS降解RhB，其对RhB的降解率分别为86.78%、92.72%、69.71%。不同金属投加比例形成的类普鲁士蓝化合物（PBA）不同，高温煅烧后存在的杂质含量不同，催化剂中各成分含量也存在差异^[15]，Cu参与生成主要活性组分¹O₂，同时通过XRD半定量计算Cu₂Fe₁-PBAs的n_Cu/n_Fe最高，Cu₁Fe₁-PBAs次之，Cu₃Fe₁-PBAs最小。由图1知，单一的PMS体系及单独的Cu₁Fe₁-PBAs对RhB去除效果均不明显。结果证明Cu_nFe₁-PBAs可以有效活化PMS降解RhB，Cu₂Fe₁-PBAs的催化性能三者中最优，将其作为后续探究催化剂投加量对RhB降解影响的材料。表1汇总了国内外RhB降解研究数据，可以看出本研究条件下可在相对较短的时间内高效降解RhB。

图1 铁铜摩尔比对RhB降解效果的影响（实验条件：[Cu₂Fe₁-PBAs]₀=400 mg/L；[PMS]₀=500 mg/L；pH₀=5.16；[RhB]₀=20 mg/L；反应温度25℃±2℃）Fig.1 Effect of molar ratio of iron to copper on degradation of RhB(reaction conditions: [Cu₂Fe₁-PBAs]₀=400 mg/L; [PMS]₀=500 mg/L; pH₀=5.16; [RhB]₀=20 mg/L; temperature 25℃±2℃)

表1 可活化过一硫酸盐降解RhB的实验对比Table 1 Experiment comparison for the degradation of RhB by activated peroxymonosulfate

2.1.2 Cu₂Fe₁-PBAs投加量

由图2可知，随着催化剂投加量的增加，催化效果呈上升的趋势。催化剂剂量的增多，可以提供更多的活化位点，让降解体系中的过硫酸氢钾可以被充分活化产生活性组分。采用一级动力学模型对降解实验结果进行拟合，结果如图2(b)所示。当催化剂投加量为0.8 g/L时，反应速率常数最大，为1.69×10^-1 min^-1；催化剂投加量为0.6 g/L时，反应速率常数也高达1.63×10^-1 min^-1。综合考虑降解效果目标与经济可行性，后续选择在0.6 g/L条件下探究其他因素对反应体系的影响。

图2 Cu₂Fe₁-PBAs投加量对RhB降解的影响(a)和一级动力学模拟(b) （实验条件：[PMS]₀=500 mg/L；pH₀=5.16；[RhB]₀=20 mg/L；反应温度25℃±2℃）Fig.2 Effect of Cu₂Fe₁-PBAs dosage on RhB degradation (a) and the corresponding curves of pseudo-first order reaction kinetics (b) (reaction conditions: [PMS]₀=513 mg/L; pH₀=5.16; [RhB]₀=20 mg/L; temperature 25℃±2℃)

2.1.3 PMS与RhB摩尔比

在Cu₂Fe₁-PBAs投加量为0.6 g/L，RhB的浓度为20 mg/L的条件下，随着PMS与RhB摩尔比增加，RhB的降解率先上升后下降（图3）。当过硫酸氢钾的物质的量浓度与RhB的摩尔比为20∶1时，降解体系中的RhB去除率最高，降解效率达98.67%。陈于梁等^[12]发现过量的PMS使自由基与自由基之间相互反应猝灭了活性基团，导致降解效果下降。采用一级动力学模型对降解实验结果进行拟合，结果如图3(b)所示，当RhB和PMS的摩尔比为20∶1，即过硫酸氢钾浓度为513 mg/L时，反应速率常数最大。由图4可知，当PMS与RhB的摩尔比为5∶1时，PMS的利用率接近100%，降解1 g RhB消耗的PMS为6.41 g。随着比例的增大，PMS投加量的增大，PMS的剩余量也增多。

图3 PMS投加量对RhB降解的影响(a)和一级动力学模拟(b) （实验条件：[Cu₂Fe₁-PBAs]₀=600 mg/L；pH₀=5.16；[RhB]₀=20 mg/L；反应温度为25℃±2℃）Fig.3 Effect of PMS Dosage on RhB degradation (a) and the corresponding curves of pseudo-first order reaction kinetics (b)(reaction conditions: [Cu₂Fe₁-PBAs]₀=600 mg/L; pH₀=5.16; [RhB]₀=20 mg/L; temperature 25℃±2℃)

图4 PMS的反应剩余（实验条件：[Cu₂Fe₁-PBAs]₀=600 mg/L；pH₀=5.16；[RhB]₀=20 mg/L；反应温度25℃±2℃）Fig.4 Residual degradation of PMS (reaction conditions: [Cu₂Fe₁-PBAs]₀=600 mg/L; pH₀=5.16; [RhB]₀=20 mg/L; temperature 25℃±2℃)

2.1.4 Cu₂Fe₁-PBAs的循环使用

Cu₂Fe₁-PBAs在第1次实验中对RhB的降解率为94.17%，第2次降解率为85.32%，第3次降解率为62.70%，第4次降解率为34.34%（图5）。循环过后的活化能力下降，结合傅里叶红外光谱分析，催化前后在相应部位出现了因为RhB吸附在催化剂上而引起的相应条带变化，所以可能存在染料RhB或者其经过自由基反应后生成的中间有机物在催化剂表面吸附影响，从而导致活化点位减少；同时反应体系溶液中铁铜离子的ICP测定结果分别为7.3 mg/L和56.5 mg/L，Cu₂Fe₁-PBAs的投加量为600 mg/L，铁铜离子溶出率分别为1.22%和9.42%，总溶出率为10.64%，与此相对应第2次降解率相比于第1次反应，下降了9.40%；结合XPS半定量分析可知，反应过程中催化剂有效基团中离子的溶出在一定程度上影响了催化剂活性。在7.3 mg/L Fe²⁺和56.5 mg/L Cu²⁺的均相活化PMS催化降解RhB实验中，RhB的降解率分别为11.39%和7.53%，铁、铜的溶出虽然也能促进RhB的降解，但是不利于催化剂的重复使用，后续应加强合成材料稳定化的研究。

图5 催化剂4次循环催化效果（实验条件：[Cu₂Fe₁-PBAs]₀=600 mg/L；[PMS]₀=513 mg/L；pH₀=5.16；[RhB]₀=20 mg/L；反应温度25℃±2℃）Fig.5 Catalytic effect of four cycles of catalyst (reaction conditions: [Cu₂Fe₁-PBAs]₀=600 mg/L; [PMS]₀=513 mg/L; pH₀= 5.16; [RhB]₀=20 mg/L; temperature 25℃±2℃)

2.1.5 起始pH

pH为3时，RhB降解率为38.75%，pH为11时，RhB降解率为95.75%（图6）。随着pH的升高，降解率增加。pH的改变可能影响PMS的分子形态，在酸性条件下，溶液中的氢离子会抑制的解离，与PMS的O形成氢键，阻碍催化剂与PMS的相互作用，从而减缓PMS的活化^[22]；而在碱性条件下，PMS自身不稳定容易发生自分解反应，产生¹O₂等活性组分^[23]，促进罗丹明B降解。综合考虑经济效益，RhB染料废水考虑在原液pH=5.16条件下进行处理。

图6 起始pH对RhB降解的影响（实验条件：[Cu₂Fe₁-PBAs]₀= 600 mg/L；[PMS]₀=513 mg/L；[RhB]₀=20 mg/L；反应温度25℃±2℃）Fig.6 Effect of initial pH on RhB degradation (reaction conditions: [Cu₂Fe₁-PBAs]₀=600 mg/L; [PMS]₀=513 mg/L; [RhB]₀=20 mg/L; temperature 25℃±2℃)

RhB的特征峰主要位于250、350、554 nm处（图7），吴瑶^[24]的研究表明250~350 nm处的特征峰是属于芳香环的，350 nm是共轭双键引起的，随着时间变化，250~350 nm处的吸收峰渐渐趋于平缓，说明在降解过程中存在苯环开环，共轭双键被破坏。RhB的颜色主要由苯环、碳碳双键和碳氮双键决定，只有发色基团被破坏，最大吸收峰没有发生蓝移，说明体系内的自由基可能与RhB分子中存在的CN键反应，造成部分N-位脱乙基并形成了某些中间产物，同时CO键也有可能被自由基攻击而断裂，造成脱色^[25]。

图7 紫外可见光谱（实验条件：[Cu₂Fe₁-PBAs]₀=600 mg/L；[PMS]₀=513 mg/L；[RhB]₀=20 mg/L；反应温度25℃±2℃）Fig.7 Ultraviolet-visible spectrum of catalytic degradation of RhB system (reaction conditions: [Cu₂Fe₁-PBAs]₀=600 mg/L; [PMS]₀=513 mg/L; [RhB]₀=20 mg/L; temperature 25℃±2℃)

2.1.6 常见阴离子

向体系中加入，反应30 min后，RhB的降解率为72.64%，共存离子为、Cl^-时的降解率分别为88.10%和72.64%，加入的降解率为99.60%，在10 min已达到了96.11%的降解率（图8）。在系统中存在时，RhB的降解受到抑制，当投加的离子为、、Cl^-时，降解效果得到不同程度的增加，其中的促进效果尤为突出，可能是因为PMS活化过程中转化为，随后生成H₂O₂产生¹O₂和，从而加速了RhB的去除^[26]。的加入，抑制了反应的进行，可能是因为与自由基发生反应生成其他自由基，引起活性自由基的猝灭^[27]。

图8 共存阴离子对RhB降解的影响（实验条件：共存阴离子浓度为5 mmol/L；[Cu₂Fe₁-PBAs]₀=600 mg/L；[PMS]₀=513 mg/L；pH₀=5.16；[RhB]₀=20 mg/L；反应温度25℃±2℃）Fig.8 Effect of co-existing anions on RhB degradation (reaction conditions: coexisting anion 5 mmol/L; [Cu₂Fe₁-PBAs]₀=600 mg/L; [PMS]₀=513 mg/L; pH₀= 5.16; [RhB]₀=20 mg/L; temperature 25℃±2℃)

2.1.7 活性成分分析

为确定实验反应体系中的活性成分，考察了不同自由基清除剂对RhB去除率的影响。选择无水乙醇作为清除剂，叔丁醇为·OH清除剂，选用L-组氨酸和对苯醌作为¹O₂和清除剂。由图9(a)得4种自由基清除剂对RhB的降解均有抑制作用。采用EPR对Cu₂Fe₁-PBAs/PMS体系产生的活性组分进行研究，由图9(b)、(c)证明了¹O₂和的存在。图9(d)以DMPO为捕获剂，在样品中检测到典型的七重峰信号（1∶2∶1∶2∶1∶2∶1），鉴定为DMPOX特征峰，推测为DMPO与·OH和反应生成的DMPO-·OH和DMPO-加合物进一步氧化为DMPOX^[28]。活性组分猝灭实验和EPR结果均表明、·OH、¹O₂和均参与到RhB的降解反应中。

图9 不同活性组分猝灭剂对RhB降解的影响(a)； TEMP(b)和DMPO[(c)、(d)]的电子顺磁共振谱（实验条件：[Cu₂Fe₁-PBAs]₀= 600 mg/L；[PMS]₀=513 mg/L；pH₀=5.16；[RhB]₀=20 mg/L；反应温度25℃±2℃）Fig.9 Effects of different radical scavengers on RhB degradation (a); EPR spectra of TEMP (b) and DMPO [(c),(d)] (reaction conditions: [Cu₂Fe₁-PBAs]₀=600 mg/L; [PMS]₀=513 mg/L; pH₀=5.16; [RhB]₀=20 mg/L; temperature 25℃±2℃)

2.2 表征及结果分析

2.2.1 XRD

Cu₁Fe₁-PBAs、Cu₂Fe₁-PBAs、Cu₃Fe₁-PBAs和循环后的Cu₂Fe₁-PBAs的XRD谱图如图10所示。衍射角为30°和35.6°的衍射峰分布对应于标准CuFe₂O₄的(112)和(311)晶面，衍射角为38.8°的衍射峰对应于标准CuO的(002)、(111)、(-202)，衍射角为35.6°和38.8°处的峰是样品的主衍射峰，其余为次峰，说明Cu₂Fe₁-PBAs的主要成分是CuFe₂O₄和CuO。通过XRD定量计算得出Cu₂Fe₁-PBAs中Cu与Fe的相对含量，其中Cu₂Fe₁-PBAs的Cu和Fe的摩尔比最高，Cu₁Fe₁-PBAs次之，Cu₃Fe₁-PBAs最小。Cu₂Fe₁-PBAs循环4次后其XRD谱图中CuFe₂O₄和CuO的衍射峰减弱，进一步说明CuFe₂O₄和CuO在活化PMS降解RhB体系中发挥了重要作用。Cu₁Fe₁-PBAs、Cu₂Fe₁-PBAs和Cu₃Fe₁-PBAs衍射峰强度无明显差异。

图10 X射线衍射谱图Fig.10 XRD patterns

2.2.2 SEM

3种比例催化剂在放大倍数10000下的形貌特征见图11，从形貌判断铁铜摩尔比例为1∶1、1∶2、1∶3时均存在不同程度的团聚现象，但程度依次减弱。Cu₁Fe₁-PBAs呈不规则块状分布，团聚严重，团聚体体积在三者中最大，减少了催化剂与氧化剂的接触机会，只有团聚体表面提供了有效活化点位；Cu₃Fe₁-PBAs催化剂呈颗粒状分布，团聚现象较弱；Cu₂Fe₁-PBAs呈絮状分布，形成更多空隙，有利于在反应液中传质。循环4次后的Cu₂Fe₁-PBAs与其反应前相比，絮状分布消失，团聚更加明显，与体系溶液接触程度相对减小，对RhB的去除效果也相应下降。

图11 扫描电镜图像Fig.11 SEM images

2.2.3 FTIR

如图12所示，Cu₁Fe₁-PBAs、Cu₂Fe₁-PBAs和Cu₃Fe₁-PBAs在3417、1630、1380、1133和587 cm^-1处的峰分别归属于催化剂表面上的羟基^[29]、碳碳双键、羰基^[30-31]、醚基^[32]和铁氧共价键的伸缩振动^[33]。Cu₂Fe₁-PBAs在3417、1630、1380和587 cm^-1处循环前后峰发生了变化，原因分别为溶液环境中催化材料与水发生反应^[34]、催化剂吸附了罗丹明B和催化剂作用过程中发生铁的溶出^[33]。

图12 傅里叶变换红外吸收光谱Fig.12 FTIR spectra

2.2.4 XPS

如图13所示，Cu₂Fe₁-PBAs在282.51、530.89、708.31、937.59 eV处分别出现了C 1s、O 1s、Fe 2p、Cu 2p的峰。O 1s在529.7 eV和531.2 eV处的谱峰分别归属于Cu—O/Fe—O和O—H。此外，出现在534.07 eV的峰可以归属于被吸收的水分子^[35]。由图13(b)可以看出，循环反应后属于Cu—O/Fe—O的峰面积大大减小，表明有很大比例的Cu—O参与了反应。结合反应体系中铁铜离子溶出ICP分析和催化剂反应前后XPS半定量分析，铜离子的质量分数从20.83%降低到3.81%，铁由19.97%变成12.33%。有一定数量的Cu—O/Fe—O参与反应生成了活性组分¹O₂[式（1）]^[36]。图13(d)中反应后 Cu(Ⅱ)的934.9 eV和Cu(Ⅰ)的933.3 eV峰面积发生不同程度减小。在催化剂活化过程中，可能存在部分Cu(Ⅱ)转化为Cu(Ⅰ)，Cu(Ⅰ)在大量·OH和的诱导下活化PMS。Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)通过式（2）和式（4）循环再生^[33]。图13(c)中的Fe 2p光谱属于Fe 2p^3/2和Fe 2p^1/2两个峰。结合能为711.2 eV和717.7 eV的Fe 2p^3/2的特征峰分别归属于Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)，而结合能为724.3 eV的Fe 2p^1/2的特征峰可以归属于Fe(Ⅱ)^[37-39]。反应后711.2 eV和717.7 eV处的峰发生分裂。该现象表明，在反应过程中Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)相互转化。在Cu₂Fe₁-PBAs/PMS系统中RhB反应后，反应点位暴露在·OH和的反应生成时[式（6）]， Fe(Ⅱ)转变为Fe(Ⅲ)通过氧化维持电荷平衡[式（7）]^[40]，最后通过式（5）~式（9）生成的活性组分氧化降解RhB为无色还原产物[式（10）]。根据XPS和自由基清除实验结果，提出了基于Cu₂Fe₁-PBAs/PMS体系的自由基产生机理（图14）^[36]。综上所述，Cu₂Fe₁-PBAs的Fe和Cu作为反应中心，可以活化PMS，通过价态维持电荷平衡。

图13 Cu₂Fe₁-PBAs的XPS谱图Fig.13 XPS spectra of Cu₂Fe₁-PBAs

图14 自由基产生机理Fig.14 Free radical production mechanism

Cu^(Ⅱ)-O + 2OH^- Cu^(Ⅰ) + ¹O₂ + H₂O

(1)

Cu^(Ⅱ)+ + + Cu^(Ⅰ) + H₂O

(2)

+ H₂O ¹O₂ +

(3)

Cu^(Ⅰ) + 2OH+ + + Cu^(Ⅱ)

(4)

H₂O + + H⁺

(5)

Fe^(Ⅱ) + Fe^(Ⅲ) +

(6)

Fe^(Ⅲ)+ + e^- + + Fe^(Ⅱ) + H₂O

(7)

O₂ + e^-

(8)

·OH + ¹O₂ + OH^-

(9)

RhB + ·OH+ ¹O₂ + + Oxidation products

(10)

3 结论

（1）通过共沉淀和高温焙烧成功制备了Cu₂Fe₁-PBAs。铁铜投加摩尔比为1∶2，焙烧温度为300℃时，对RhB的降解活性最高；在pH=5.16，单因素实验中，0.6 g/L Cu₂Fe₁-PBAs条件下，PMS和RhB摩尔比为20∶1时，一级反应速率常数达0.159 min^-1。

（2）Cu₂Fe₁-PBAs在使用后铜铁离子存在溶出现象，但仍保持一定的活性；的加入产生了活性组分，有效促进了RhB的降解，而PMS产物轻微抑制了Cu₂Fe₁-PBAs对它的活化。

（3）多种表征结果证明，Fe和Cu作为Cu₂Fe₁-PBAs的反应中心，有效活化了PMS，同时维持了电荷平衡；自由基猝灭实验发现无水乙醇、叔丁醇、糠醇和对苯醌对降解过程均起抑制作用，说明在反应过程中活性成分·、·OH、¹O₂和均发挥作用。

引用本文：陈贵梅, 谢雨芸, 杨有威, 高艳, 王春英. 类普鲁士蓝衍生物活化过一硫酸盐降解罗丹明B[J]. 化工学报, 2024, 75(10): 3804-3814 (CHEN Guimei, XIE Yuyun, YANG Youwei, GAO Yan, WANG Chunying. Degradation of rhodamine B by peroxymonosulfate activated by Prussian blue analogue derivatives[J]. CIESC Journal, 2024, 75(10): 3804-3814)

第一作者：陈贵梅（2001—），女，硕士研究生，2380164332@qq.com

通讯作者：王春英（1982—），女，博士，副教授，cywang@jxust.edu.cn

MOFs帮助环境

推送MOFs基环境功能材料在环境污染控制领域的研究进展。

Rare Metals 沈阳大学杨新瑶：基于自适应能带对接策略构建的S型CuGaS2@BiVO4光阳极及其高效光电化学制氢应用

江西理工大学|陈贵梅，谢雨芸，杨有威，高艳，王春英：类普鲁士蓝衍生物活化过一硫酸盐降解罗丹明B

江苏科技大学|李文宁，陆敏，殷俞：钴高度分散于还原氧化石墨烯用于高级氧化降解有机污染物

物理化学学报 | 广西大学苏通明课题组：ZnCoP/CdLa2S4肖特基异质结的构建促进光催化产氢

编辑推荐︱纳米纤维复合水凝胶研究进展

文献速递|波兰格但斯克理工大学CEJ：使用基于声空化和高级氧化工艺的混合系统对粗石脑油馏分进行脱硫

文献速递|葡萄牙阿威罗大学JHM:紫外线过滤器污染和低 pH 值的影响：多胁迫环境下贻贝精子和成体的生物标志物

文献速递|最大限度地利用核壳纳米反应器上的活性位点：PMS活化效率接近100%，在类芬顿反应中在整个pH范围内具有出色的性能

文献速递|法国洛林大学JHM:多鳃裸鳃藻和裸鳃裸鳃藻对抗抑郁药舍曲林的生物浓缩和敏感性差异

编辑推荐︱层状高镍正极材料单晶化研究

物理化学学报 | 深圳技术大学苏耀荣课题组研究论文：K原子掺杂高度面间结晶的g-C3N4光催化剂及其高效H2O2光合成

文献速递|南方科技大学CEJ：MoS2纳米片在高级氧化过程中的双重作用：激活过硫酸盐和淬灭自由基

文献速递|北京市农林科学院JHM:微塑料的浓度和大小对建构湿地中污染物清除和抗生素抗性基因(ARGs)生成的影响：元基因组学洞察

ACS Catalysis | 光催化生物质和硝酸盐生成甘氨酸

江苏科技大学|李文宁，陆敏，殷俞：钴高度分散于还原氧化石墨烯用于高级氧化降解有机污染物

MOFs基材料用于环境污染控制文献整理（2024.12.08-2024.12.14）

韩国科学技术研究院、首尔大学AFM研究论文：沸石-咪唑骨架原位成型为聚合物大胶囊的混合策略：稀土元素回收的实际应用

2024 ACS Webinars Highlights |如何撰写出众的基金申请书：实用指南与成功案例

文献速递 | WR：荟萃分析——城市污水中全氟烷基物质的全球模式和时间趋势

文献速递|加拿大阿尔伯塔大学SPT:在膜蒸馏和电-芬顿混合过程中使用新型导电膜去除水中新兴污染物

Green Chemistry︱樱桃果渣变废为宝：绿色溶剂助力生物炼制与功能材料制备

高盐废水处理项目中高级催化氧化技术解析

Angew. Chem. ：螺旋凹面普鲁士蓝晶体：生长机制与配位调控

论文快递2402|山东大学研究论文： AgMXene 纳米复合材料为光热中心嵌入壳聚糖基水凝胶的构建及太阳能产蒸汽和水净化应用

ACS ES&T Engineering | 右旋苯丙氨酸缓解盐水中硫酸盐还原菌腐蚀的研究

ACS编辑良择、西北大学李剑利教授团队JACS | 水溶性荧光传感器用于定量检测临床癌症患者体液中顺铂

编辑推荐︱基于Marangoni效应的微气泡/液滴操控

文献速递 | 东北师范大学环境学院关久念团队：水热炭负载nZVI去除双酚A和Cr(VI)的策略：性能、协同机理和生命周期评价

中山大学AMI研究论文：调节钛基金属有机框架的电子带结构以促进光驱动的氢演化

中国矿业大学|刘家稳，夏文成，武锋，彭耀丽，谢广元：废旧磷酸铁锂电池机械化学固相氧化回收锂机理

王崇臣教授团队CCL综述：MOFs基材料用于铜绿微囊藻的去除及性能评估方法

南京理工大学JHM研究论文：通过简易的Ti/Pd@MXene过滤电极实现的H*介导的溴酸盐电化学还原

物理化学学报 | 青岛大学朱玉坤：红磷颗粒嵌入花状CeO2分级S型异质结高效光催化产氢

文献速递|新加坡国立大学CHEM：天然淡水中微塑料的存在导致有机物的浸出和消毒副产物的形成

文献速递|中国科学院大学WR:东北地区地下水中PFASs和EDCs的存在、迁移及其对人类健康和生态环境的风险评估

IF 31.6！基于石墨炔的分子活性材料与器件在新兴智能应用中的前景

苏州大学/新加坡国立/南洋理工Nat.Commun.:可用于杀菌和污染物降解的多功能金属 - 有机框架纺织品

致谢指南针 ‖ Fe基金属有机框架的简便且可扩展的合成用于高效光芬顿降解有机污染物

文献速递 | 天津大学李宁副教授WR综述：磷酸根离子对水处理中过硫酸盐活化和有机物降解的影响和机理综述

文献速递|哥本哈根大学WR:在中试规模的活性炭和阴离子交换树脂处理过程中对饮用水污染物进行非目标评估

中物院三所张祺/西南科大邓琥 | 单晶到单晶的 MOF 封装叠氮化铜制备激光敏感起爆药

【免费阅读】RSC Mechanochemistry 第五期

编辑推荐︱耐高温隔热氧化物气凝胶研究进展

中科大江海龙教授团队与郑州大学臧双全团队Precis Chem|调控共价有机框架中Co(II)位点配位阴离子以促进CO₂光还原

中国海洋大学熊久强副教授JHM｜多组学揭示水稻赤霉素信号通路是幼苗抗逆环丙沙星的关键

含氟富氮多孔有机聚合物的合成及其对水中全氟辛酸的去除

CEJ: 协同化学牵引和预插层策略实现高效铵捕获的MnO2复合材料

华中科技大学|赵国栋，熊卓，赵永椿，张军营：焚烧飞灰中六价铬化合物碳热还原脱毒

综述|微纳米MOF遇见电化学：材料合成和应用

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉

江西理工大学|陈贵梅，谢雨芸，杨有威，高艳，王春英：类普鲁士蓝衍生物活化过一硫酸盐降解罗丹明B

类普鲁士蓝衍生物活化过一硫酸盐降解罗丹明B

Degradation of rhodamine B by peroxymonosulfate activated by Prussian blue analogue derivatives

引 言

1 材料与方法

1.1 实验试剂

1.2 CunFe1-PBAs的制备

1.3 降解实验

2 结果与讨论

2.1 影响反应过程的参数

2.2 表征及结果分析

3 结 论

引言

1.2 Cu_nFe₁-PBAs的制备

3 结论