| 题名 | 自组装钴基金属氧化物微/纳米材料对氯代芳烃的降解研究 |
| 作者 | 林世静 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 郑明辉 |
| 关键词 | 微/纳米材料 四氧化三钴 钴铈复合氧化物 1 2 4-三氯苯 催化降解 Micro/nanomaterial Co3O4 Co3O4–CeO2 composite oxide 1 2 4-Trichlorobenzene Catalytic degradation |
| 其他题名 | Synthesis of Cobalt-Oxide-Based Micro/Nanomaterials and Their Applications in Degradation of Chlorinated Aromatics |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 氯代芳烃在环境中普遍存在并且难于降解，对人类健康和生态环境具有严重 的危害。开发新型、经济、高效的催化降解材料已成为目前环保工作的研究热点。近年来，由纳米粒子组装的三维微/纳米结构材料因其兼具纳米结构和微米结构的特征和优势而备受众多研究者的青睐，发展前景广阔。本论文采用多元醇介导法的组装技术，制备出了尺寸均匀、形貌规则的钴基金属氧化物微/纳米材料，并以1,2,4-三氯苯作为目标模型化合物，研究了所合成的微/纳米材料对选定的模型化合物的催化降解效果，并初步探讨了降解反应机制。本论文的主要研究成果有： 1. 本文利用乙二醇介导法制备出了卷心菜形、圆盘形和球形Co3O4 微/纳米材料，并对自制的三种形貌的Co3O4 微/纳米材料以及市售Co3O4 对1,2,4-三氯苯的降解进行了研究。研究结果表明，自制的三种形貌Co3O4 微/纳米材料对1,2,4-三氯苯的降解效率均高于市售Co3O4，并且降解活性大小依次是:卷心菜形Co3O4> 圆盘形Co3O4 > 球形Co3O4 > 市售Co3O4，这可能与材料形貌的不同所造成的比表面积和总孔体积的差异有关。卷心菜形Co3O4 微/纳米材料具有较大的比表面积和总孔体积，因而具有较多的反应活性中心。 2. 本研究发现，1,2,4-三氯苯在Co3O4 上的降解存在着加氢脱氯和氧化降解两种反应机制。对脱氯产物的检测和分析表明，在加氢脱氯反应中，1,2,4-三氯 苯在Co3O4 上经过一级脱氯得到对二氯苯，对二氯苯再经过二级脱氯得到一氯苯是加氢脱氯的主要途径。理论计算的结果表明，不同分子中碳氯键的离解能和分子稳定性的差异是本研究中不同脱氯产物在生成量方面存在差异的主要原因。在氧化降解中，相关实验研究结果表明Co3O4 表面上的晶格氧和超氧阴离子自由基均参与了氧化降解的过程。其中，晶格氧引发了1,2,4-三氯苯的部分氧化反应，从而形成了氯酚等部分氧化产物；而超氧阴离子自由基则可引发完全氧化，并进一步生成完全矿化的产物，如CO2、H2O 等。 3. 本研究中，首次利用乙二醇介导法合成了具有花朵形貌的钴铈复合氧化物微/纳米材料，并首次采用自制的脉冲微反-气相色谱联用装置，评价了所合成的钴铈复合氧化物微/纳米材料对1,2,4-三氯苯的催化降解性能。研究结果表明，具有花朵形貌的钴铈复合氧化物微/纳米材料对1,2,4-三氯苯的催化降解性能优于市售的四氧化三钴和市售的氧化铈以及两种市售氧化物的等质量混合物，其较高的反应活性可归因于材料所具有的较高的比表面积和总孔体积的形貌结构特征以及四氧化三钴和氧化铈两种组分之间的协同催化作用。 4. 本研究发现，在脉冲、短时间反应条件下，采用自制的钴铈复合氧化物催化降解1,2,4-三氯苯的反应基本可表示为一级反应，反应的表观活化能约为27kJ/mol，说明反应较易进行，自制的钴铈复合氧化物微/纳米材料对1,2,4-三氯苯具有较好的催化降解效果。 |
| 公开日期 | 2014-05-07 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7189]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 林世静. 自组装钴基金属氧化物微/纳米材料对氯代芳烃的降解研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
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