环境科学学报  2018, Vol. 38 Issue (9): 3614-3621
引用本文
徐冬莹, 余静, 郑婉懿, 等. 2018. 磁性纳米复合物非均相类Fenton反应催化降解罗丹明B[J]. 环境科学学报, 38(9): 3614-3621.
Xu D Y, Yu J, Zheng W Y, et al. 2018. Magnetic nanoscaled Si-Fe-MNCs as an efficient Fenton-like heterogeneous catalyst for degradation of Rhodamine B[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 38(9): 3614-3621.
磁性纳米复合物非均相类Fenton反应催化降解罗丹明B    [PDF全文]
徐冬莹 , 余静 , 郑婉懿 , 翟婉婷 , 杨翔 , 杨松林     
成都信息工程大学资源环境学院, 成都 610225
收稿日期: 2018-01-12; 修回日期: 2018-02-09; 录用日期: 2018-02-09
基金项目: 国家自然科学基金（No.51608061）；成都信息工程大学大学生创新创业训练项目（No.201710621076）
作者简介: 徐冬莹(1995-), 女, E-mail:171918340@qq.com
通讯作者（责任作者）: 余静, E-mail:yujing@cuit.edu.cn
摘要: 以锰锌铁氧体Mn0.6Zn0.4Fe2O4（Fe-MNPs）为磁核，利用正硅酸乙酯（TEOS）水解制备得到可磁分离的"核-壳"结构纳米复合物Mn0.6Zn0.4Fe2O4@SiO2（Si-Fe-MNCs），并采用X射线衍射（XRD）、N2吸附-脱附、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）和振动样品磁强计（VSM）对Si-Fe-MNCs进行了表征.同时，以难生物降解染料罗丹明B（RhB）为目标污染物，利用Si-Fe-MNCs催化过氧化氢降解RhB，考察了不同体系、过氧化氢用量、催化剂投加量及温度等对催化活性的影响.结果表明，当温度为303 K，催化剂用量为0.5 g·L-1，过氧化氢（质量分数15%）加入量为4 mL，RhB（20 mg·L-1）加入量为50 mL时，H2O2利用率为81.3%，罗丹明B降解率为95%，CODCr去除率为98.0%；自由基验证实验及XPS表征结果表明，RhB与Si-Fe-MNCs催化H2O2产生的·OH反应而得以降解，该反应为固液界面催化反应，Fe-MNPs中存在的氧空位对催化反应起到协同强化作用.
关键词: 磁分离     非均相     类Fenton     罗丹明B     降解    
Magnetic nanoscaled Si-Fe-MNCs as an efficient Fenton-like heterogeneous catalyst for degradation of Rhodamine B
XU Dongying, YU Jing , ZHENG Wanyi, ZHAI Wanting, YANG Xiang, YANG Songlin    
College of Resources and Environment, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225
Received 12 January 2018; received in revised from 9 February 2018; accepted 9 February 2018
Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.51608061) and the Chengdu Information Engineering University Student Innovation and Entrepreneurship Training Project(No.201710621076)
Biography: XU Dongying(1995—), female, E-mail: 171918340@qq.com
*Corresponding author: YU Jing, E-mail:yujing@cuit.edu.cn
Abstract: An effective magnetically separable nanoscaled shell-core Mn0.6Zn0.4Fe2O4@SiO2(Si-Fe-MNCs) composite has been prepared by coating SiO2 on the surface of Mn0.6Zn0.4Fe2O4 (Fe-MNPs) through in-situ hydrolysis of tetraethylorthosilicate (TEOS) and characterized as a heterogeneous Fenton-like catalyst for Rhodamine B (RhB) degradation. Si-Fe-MNCs was characterized by X-ray diffraction (XRD), N2 adsorption/desorption, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectra (XPS) and vibrating sample magnetometer (VSM), respectively. The catalytic activity was evaluated in view of the effects of various processes, catalyst addition, hydrogen peroxide (H2O2) concentration, and temperature. The results show that optimal conditions for MB degradation was 303 K with 4 mL 15%H2O2, 0.5 g·L-1 Si-Fe-MNCs, and 50 mL 20 mg·L-1 RhB. The utilization efficiency of H2O2 was calculated as 81.3%, and the degradation efficiency of RhB and CODCr was 95.0% and 98.0%, respectively. On the basis of the effects of radical scavengers and results of X-ray photoelectron spectra (XPS) analysis, RhB was decomposed mainly by the attack of hydroxyl radicals (·OH) and the catalytic ability of Si-Fe-MNCs is strengthened through surface catalytic reaction and electronic transfer of oxygen vacancies of Fe-MNPs during catalytic reaction.
Keywords: magnetically separable     heterogeneous     Fenton-like     Rhodamine B     degradation    
1 引言(Introduction)

印染废水成分相当复杂, 往往含多种有机染料(黄川等, 2011), 采用传统水处理方法, 如絮凝法(汤心虎等, 2001)、生物法(许怡等, 2004)、吸附法(高程等, 2014)等均难以直接达到完全去除有机物、降低TOC和COD的目的, 从而无法达标排放.因此, 光化学氧化、臭氧氧化、Fenton氧化、类Fenton氧化等高级氧化技术得到迅猛发展, 其中, 非均相类Fenton法因拓宽了Fenton反应的pH范围, 极大地减少了污泥的产生(邵鲁华等, 2016；蒋胜韬等, 2014；郭晶晶, 2013), 因而受到广泛关注.常用的非均相催化剂有铁氧化物型、负载型、铁系多元型等.在实际应用中, 纳米尺寸催化剂的催化活性具有明显优势, 但存在纳米粒子团聚失活、催化剂稳定性较差及固液分离难的问题, 从而导致催化剂回收循环再利用较为困难.近年来, 有研究将一些具有磁性的物质作为非均相类Fenton催化剂用于水处理中(张姗姗等, 2017；冯勇等, 2012), 为进一步改善催化剂的团聚及失活的问题, 制备磁性纳米复合材料作为非均相类Fenton反应催化剂的研究越来越多(魏霞等, 2015；李文兵等, 2014；罗俊等, 2015).在这些磁性纳米复合物中, 催化剂亦为磁核, 常用物质为Fe3O4或α-Fe2O3、γ-Fe2O3, 而这些物质中的Fe2+易被氧化, 活性组分易流失, 磁性能亦受到影响, 因此, 磁性非均相类Fenton催化剂在化学稳定性和磁性能稳定性方面亟待改进.

近年来, 有研究将具有尖晶石结构的复合氧化物—铁氧体MFe2O4(M=Co、Cu、Mn、Ni、Zn等)用作光催化剂(张永刚等, 2013；李燕等, 2011；储金宇等, 2008；赵冉等, 2013), 而具有极佳化学稳定性和磁性能的尖晶石结构锰锌铁氧体Mn1-xZnxFe2O4磁性纳米颗粒已被广泛用于医学、物理学、生物学等领域(王子妤等, 2011；吴健生等, 2007；韦文森等, 2016；卢艳敏等, 2012；李瑶等, 2012).目前, 尚未有研究将锰锌铁氧体Mn1-xZnxFe2O4磁性纳米颗粒用于非均相类Fenton反应中.

实验室前期利用废电池的极性材料及铁壳制备得到具有较高饱和磁化强度的尖晶石型锰锌铁氧体Mn0.6Zn0.4Fe2O4(郝旗等, 2017), 并利用正硅酸乙酯水解制备得到硅包覆锰锌铁氧体磁性纳米复合物Mn0.6Zn0.4Fe2O4@SiO2(silica-coated Mn-Zn ferrite magnetic manocomposites, 简写为Si-Fe-MNCs)(姜德彬等, 2015).基于此, 本文以难降解的偶氮染料罗丹明B(RhB)为目标污染物, 以磁性纳米复合物Si-Fe-MNCs催化过氧化氢降解RhB, 对比不同催化体系对RhB降解的影响, 考察过氧化氢用量、催化剂投加量、反应温度等对RhB降解的影响, 研究Si-Fe-MNCs的循环利用性能, 并对催化机理进行探讨, 以期为解决非均相类Fenton催化剂稳定性和固液分离问题性能提供基础理论数据.

2 实验部分(Experimental section) 2.1 试剂与仪器

试剂：硝酸铁(九水)、硝酸锌(六水)、硝酸锰(15%)、蔗糖、柠檬酸、氨水、罗丹明B、草酸钛钾、重铬酸钾、硫酸银、硫酸亚铁铵、30%过氧化氢均为分析纯, 购自成都市科龙化工试剂厂；Mn0.6Zn0.4Fe2O4为自制.

仪器：气浴恒温振荡器(SHZ-82A型)、微波消解装置(WXJ-111型)、可见分光光度计(722型)、X射线衍射仪(DX-2700B)、孔隙比表面分析仪(SSA-4200)、扫描电子显微镜(JSM-7500F, JEOL)、透射电子显微镜(JEM-2100F, JEOL, Japan)、X射线光电子能谱仪(Escalab 250Xi型, 美国Thermo Fisher Scientific公司)、振动样品磁强计(BHV-525, RIKEN).

2.2 催化剂Si-Fe-MNCs的制备及表征

取0.05 mol·L-1的柠檬酸溶液150 mL于250 mL三口烧瓶中, 加入自制的Mn0.6Zn0.4Fe2O4磁性纳米颗粒(Fe-MNPs)0.5 g, 将Mn0.6Zn0.4Fe2O4磁性纳米颗粒在柠檬酸溶液中搅拌分散180 min后, 用氨水调节溶液pH值至5.5左右, 再继续搅拌分散180 min后, 逐滴加入TEOS, 继续水浴加热搅拌反应360 min.待溶液冷却后, 将固体物质进行磁分离, 并用去离子水反复洗涤至水相pH=7, 60 ℃真空干燥300 min, 得到催化剂Si-Fe-MNCs.

对所得催化剂Si-Fe-MNCs样品进行如下表征：X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氮气等温吸附-脱附(测定比表面积、孔容和孔径分布)及振动样品磁强计(VSM).

2.3 RhB的降解

在反应瓶中加入20 mg·L-1的罗丹明B溶液50 mL和0.5 g·L-1的催化剂, 在一定温度和转速下, 恒温振荡60 min达到吸附平衡, 再向其中加入H2O2(质量分数15%)4 mL并计时.一定时间后, 磁性分离, 取上清液, 利用722型可见光分光光度计上测定RhB浓度和COD(国家环境保护总局, 2008).RhB的降解率D及COD去除率R计算如下所示.

(1)
(2)

式中, ct为不同时刻水相RhB浓度(mg·L-1)；c0为初始RhB浓度(mg·L-1)；c′t为不同降解时刻水相COD(mg·L-1)；c′0为降解体系初始COD(mg·L-1).

3 结果与讨论(Results and discussion) 3.1 Si-Fe-MNCs的表征

图 1为所制备的Fe-MNPs和Si-Fe-MNCs的XRD图谱.样品在29.7°(220)、35.1°(311)、42.6°(400)、52.9°(422)、56.3°(511)和61.8°(440)分别出现特征衍射峰, 各衍射峰的位置和相对强度与Mn0.6Zn0.4Fe2O4标准图谱(JCPDS74-2401)一致, 说明磁核Fe-MNPs确为具有尖晶石结构的锰锌铁氧体Mn0.6Zn0.4Fe2O4.Fe-MNPs和Si-Fe-MNCs的XRD谱图上的峰形和峰宽基本一致, 说明包覆SiO2后保持了Fe-MNPs的微观结构, 用谢乐(Scherrer)公式计算出Si-Fe-MNCs的平均晶粒尺寸约为13.5 nm.

图 1 Fe-MNPs和Si-Fe-MNCs的XRD图谱 Fig. 1 XRD spectra of Fe-MNPs and Si-Fe-MNCs

图 2为Si-Fe-MNCs的XPS全谱及Fe2p的精细谱图.由图 2a可以看出, Si-Fe-MNCs由Mn、Zn、Fe、O和Si组成, 证实了SiO2包覆层的存在.图 2b中, 711.4 eV和725.3 eV分别对应Fe2+自旋轨道Fe2p3/2和Fe2p1/2的结合能；713.3 eV和726.9 eV分别对应Fe3+自旋轨道Fe2p3/2和Fe2p1/2的结合能；719.4 eV和733.5 eV为Fe3+的卫星峰, 这也证实了Fe3+的存在(Praveena et al., 2013), 可见在Si-Fe-MNCs中Fe是以Fe2+和Fe3+两种价态的离子形式共存.图 2c中Mn2p3/2能被640.8、641.8和642.9 eV 3个峰拟合, 分别对应于Mn2+、Mn3+和Mn4+(Andreoli et al., 2015), 表明材料中Mn2+、Mn3+和Mn4+共存.图 2d为Si-Fe-MNCs的O1s扫描图谱, 530.5和532.8 eV的结合能分别为铁氧体和二氧化硅中正常配位氧离子(Seema et al., 2016), 529.9 eV属于铁氧体中带空穴的氧离子(Liang et al., 2013).晶体中存在氧空位, 其电子转移能对催化过程起到协同强化作用.

图 2 Si-Fe-MNCs的XPS谱图(a.全谱, b.Fe2p, c.Mn2p, d.O1s) Fig. 2 XPS spectra of Si-Fe-MNCs

图 3表明, 所制备的磁性Si-Fe-MNCs表面蓬松, 为球形颗粒, 具有核-壳结构(图中深色部分为磁核Fe-MNPs, 浅色部分为包覆层SiO2), 粒径约为18.7 nm, 包覆层厚度约为2.7 nm；Si-Fe-MNCs具有由SiO2包覆层所形成的狭缝状的孔道结构.BET分析结果表明(表 1), Si-Fe-MNCs比表面积为241.5 m2·g-1, 具有较大比表面积, 有利于RhB吸附, 可提高催化效果.由图 3中局部放大图可见表明, Fe-MNPs被完全包覆在SiO2壳层中.

图 3 Si-Fe-MNCs的SEM(a)和TEM(b)照片 Fig. 3 SEM(a) and TEM(b) image of Si-Fe-MNCs

表 1 Fe-MNPs和Si-Fe-MNCs的BET分析结果对比 Table 1 The contrast of BET analysis on Fe-MNPs and Si-Fe-MNCs

Fe-MNPs和Si-Fe-MNCs的磁滞回线(图 4a)表明, Si-Fe-MNCs的饱和磁化强度(Ms)、剩磁(Mr)和矫顽力(Hc)均比包覆前有所降低, 这是由于包覆层SiO2呈磁惰性所致.实验表明, 在外加磁场(0.2 T)的作用下, 吸附了RhB的Si-Fe-MNCs能在3 min之内实现固液分离；经再生后的Si-Fe-MNCs再次使用时, 只需轻微振荡即可再次均匀分散.因此, Si-Fe-MNCs较低的矫顽力与剩磁可使得所制备的Si-Fe-MNCs在外加磁场反复作用后, 仍具有较好的分散和磁分离效果(图 4b)；虽然Si-Fe-MNCs的饱和磁化强度(Ms)为18.6 emu·g-1, 比包覆前Fe-MNPs的Ms(26 emu·g-1)略有降低, 但已足以用于水介质中磁性吸附剂Si-Fe-MNCs的磁分离.

图 4 Fe-MNPs和Si-Fe-MNCs的磁滞回线(a)及磁分离效果图(b) Fig. 4 Magnetic hysteresis curves of Fe-MNPs and Si-Fe-MNCs at room temperature(a) and optical photographs for magnetic separation(b)
3.2 不同体系对RhB降解的影响

从图 5a可以看出, 体系中只有H2O2时脱色率很低；而未加入过氧化氢, 只有Fe-MNPs或Si-Fe-MNCs时, 水相中RhB的去除主要依靠材料的吸附作用, 后者的吸附效果强于前者, 这是由于Si-Fe-MNCs表面蓬松, 具有较大比表面积, 存在大量的硅羟基；当加入过氧化氢时, Si-Fe-MNCs-H2O2体系的降解效率最好.同时实验结果表明, Si-Fe-MNCs-H2O2体系对RhB的降解并非体系中各组分去除效果的简单加和, 而是具有协同作用.

图 5 不同体系对RhB降解的影响(a)及H2O2的利用率(b)(反应条件：催化剂0.5 g·L-1, RhB 20 mg·L-1, 15% H2O2 4 mL, 303 K, 200 r·min-1, 120 min) Fig. 5 Effect of different systems on RhB degradation (a) and the utilization of H2O2(b)

对于多相类Fenton反应来说, 催化剂催化分解H2O2的过程是影响污染物去除效率的关键环节.通过测定H2O2在不同体系中的消耗情况, 可确定降解体系中H2O2的利用率高低, 其中, H2O2浓度采用钛盐光度法测定(姜成春等, 2006).图 5b中曲线A表示在污染物空白体系中, 0.395 mol·L-1的H2O2在Si-Fe-MNCs表面的分解情况, 反应120 min后, 过氧化氢利用率为63.0%(Xu et al., 2012).同样条件下, 引入20 mg·L-1 RhB溶液50 mL后, 过氧化氢利用率为81.3%(曲线B)；这可能要归因于RhB占据了一部分催化剂表面分解过氧化氢的活性位点, 并且会消耗一部分向过氧化氢进攻的羟基自由基, 进而阻碍了过氧化氢的分解；也就是说, RhB的降解与过氧化氢的分解均可能涉及到相同的跟自由基有关的过程, 过氧化氢分解的产物为活性自由基而非O2.曲线B和C分别表示过氧化氢在Fe-MNPs和Si-Fe-MNCs表面的分解过程.在Fe-MNPs表面, 过氧化氢分解比在Si-Fe-MNCs表面快, 120 min后过氧化氢利用率仅为0.10%.

3.3 H2O2及Si-Fe-MNCs加入量对RhB降解的影响

H2O2作为非均相类Fenton体系的氧化剂, 在催化剂作用下产生的活性自由基对罗丹明B降解有直接影响.由图 6a可见, 随着H2O2加入量的增加, RhB的脱色率逐渐增加, 表明过氧化氢的用量增加有利于降解；然而当H2O2用量超过一定量时, 降解率反而下降；过氧化氢的用量为0.395 mol·L-1时, RhB降解效果最佳.这可能是由于在一定范围内, H2O2的浓度越高, 相应地产生越多的·OH, 进而促进RhB的降解；然而, 过多H2O2使·OH猝灭生成氧化还原电位相对较低的HO2·, HO2·会捕获并消除·OH(林志荣等, 2011), 反应见式(3)和(4).

图 6 H2O2(a)和催化剂(b)加入量对RhB降解的影响及RhB+Si-Fe-MNCs+H2O2体系中COD去除率(a)和RhB降解率(d) Fig. 6 Effect of dosage of H2O2(a) and catalyst(b) on RhB degradation and COD removal efficiency(c) and RhB degradation efficiency(d) in RhB+Si-Fe-MNCs+H2O2system
(3)
(4)

催化剂主要是通过含有的有效活性成分起催化作用, 其加入量会影响降解效果.由图 6b可知, RhB降解率随Si-Fe-MNCs加入量增加而增加, 当增加催化剂至0.7 g·L-1后, RhB降解率变化不大.催化剂投加量增加提供了更多的催化H2O2的活性位点, 使RhB的降解率明显提高(张珊珊等, 2017；段冬等, 2010).

由图 6c可知, 在RhB+Si-Fe-MNCs+H2O2体系中反应1500 min后, COD去除率可达98.0%(图 6c), RhB降解率可达95.0%(图 6d).

3.4 降解反应动力学

由图 7可知, RhB的降解率随着温度的增加而略有增加, 升温有利于RhB降解.这是由于温度升高, RhB在水相中的扩散加快, 在与催化剂和双氧水相互作用时, 分子、离子等微粒的运动速度加快, 相互碰撞的机会增大, 因此促进了RhB的降解.

图 7 反应温度对RhB降解的影响(催化剂0.025 g, 20 mg·L-1RhB 50 mL, 15% H2O2 4 mL, 303 K, 200 r·min-1, 120 min) Fig. 7 Effect of Temperature on RhB Degradation

采用尝试法对303 K的动力学数据进行处理, 结果如表 2所示.一级动力学可决系数为0.9950, 说明降解过程能用一级反应动力学描述, Si-Fe-MNCs+H2O2体系对RhB的降解主要与一种物质浓度线性相关, 可以推测反应速率主要与H2O2分解产生的·OH浓度有关.

表 2 零级、一级、二级动力学拟合可决系数(303 K) Table 2 Correlation coefficient of zero, firstand second order kinetic fitting

由阿伦尼乌斯公式可得:

(5)

式中, k为反应速率常数；R为通用气体常数(J·mol-1·K-1)；Ea为表面活化能(kJ·mol-1)；T为热力学温度(K)；A为指前因子.

以lnk(k为不同温度下拟合得到的一级反应速率常数)为纵坐标, 1/T为横坐标作图, 拟合得直线斜率为-2646.7, 截距为3.7709, 可分别求得反应活化能Ea=22.0 kJ·mol-1和指前因子A=43.42.

通常认为Ea < 40.0 kJ·mol-1时, 反应在室温下即可瞬时完成；而当Ea>100.0 kJ·mol-1时, 则需要适当地进行加热反应才能进行(印永嘉等, 2013).Si-Fe-MNCs催化H2O2降解RhB的反应活化能Ea为22.0 kJ·mol-1, 小于40.0 kJ·mol-1, 相对较低.因此, Si-Fe-MNCs催化H2O2降解RhB的反应易发生, 用于实际废水处理时具有一定可行性.

3.5 催化剂的循环利用

与均相Fenton氧化技术相比, 非均相类Fenton体系有催化剂可循环利用的特点.循环使用8次后RhB的降解率如图 8所示.由图可知, 循环使用4次后, RhB的降解率可达60.0%以上, 之后降解率下降较快, 有可能是降解产物沉积在催化剂表面所致, 但有待实验进一步验证.

图 8 Si-Fe-MNCs的重复使用性能 Fig. 8 Reusage performance of Si-Fe-MNCs
3.6 催化机理探讨

目前关于非均相Fenton氧化的反应机理, 主流理论是以表面催化反应为基础的自由基理论.含铁或者其他活性组分的固相催化剂催化H2O2反应产生·OH.由图 9a可以看出, 随着·OH猝灭剂叔丁醇的加入, RhB降解率出现明显下降, 且叔丁醇加入量越大, 降解率下降得越快, 可推测该反应体系的活性物质是·OH.

图 9 叔丁醇对RhB降解的影响(a, 催化剂0.5 g·L-1, RhB 20 mg·L-1, 15% H2O2 4 mL, 303 K, 200 r·min-1, 120 min)及时间对7-羟基香豆素荧光强度的影响(b) Fig. 9 Influence of tertiary butanol on RhB degradation in Si-Fe-MNCs+H2O2 system(a) andeffect of time on the fluorescence intensity of 7-hydroxycoumarin(b)

由于香豆素为非荧光分子, 其与·OH的反应具有特定选择性, 产生的不同取代位的羟基化香豆素仅有7-羟基香豆素具有荧光特性(Guillaume et al., 2005).为了验证反应体系中的活性物质是·OH, 选取香豆素为·OH捕获剂, 采用荧光法进行检测.由图 9b可以看出, 随着反应时间的增加, 荧光强度逐渐增强, 说明反应过程中·OH量在逐渐增加, 此时应该是属于链引发阶段, 进一步证实Si-Fe-MNCs能催化分解H2O2产生·OH.

首先RhB由液相主体被吸附到Si-Fe-MNCs表面(姜德彬等, 2016), 实现RhB富集；一方面H2O2可能由Si-Fe-MNCs中的Fe3+/Fe2+、Mn3+/Mn2+、Mn4+/Mn2+(罗钰等, 2017)催化分解不断产生·OH, ·OH与RhB反应, RhB被降解或者被矿化, 使得水相COD不断下降.另一方面, Fe-MNPs中存在的氧空位能产生多余电子(e-)+对上述与H2O2发生的氧化还原反应起到协同强化作用；同时, SiO2包覆层对电子传递也有促进作用(Yang et al., 2015).因此, Si-Fe-MNCs+H2O2体系较Fe-MNPs+H2O2体系更易催化分解H2O2产生·OH, RhB与·OH反应, 使得水相COD不断下降, RhB被降解或者矿化.图 10为Si-Fe-MNCs催化H2O2降解RhB的机理示意图.

图 10 Si-Fe-MNCs非均相类Fenton反应降解RhB机理图 Fig. 10 Mechanism of degradation of RhB using Si-Fe-MNCs as a Fenton-Like heterogeneous catalyst
4 结论(Conclusions)

磁性Si-Fe-MNCs易固液分离, 当RhB溶液浓度为20 mg·L-1, 过氧化氢(15%)加入量为4 mL, 催化剂投加量为0.5 g·L-1, 温度为303 K时, RhB脱色率为95.0%, COD去除率可达98.0%, 降解过程活化能为22.0 kJ·mol-1.磁性Si-Fe-MNCs能作为非均相类Fenton催化剂降解RhB, 具有较好的应用前景.Si-Fe-MNCs能催化分解H2O2产生·OH, Fe-MNPs中存在的氧空位可对催化反应起到协同强化作用.

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