新型光催化體系的作用機制及其對環(huán)丙沙星降解機理的液相色譜-質(zhì)譜分析

梁麗娟 朱智甲*,2 王春夢 田君梅 梁 凱 劉保江,2

(1.東華大學化學化工與生物工程學院上海 201620;2.東華大學生態(tài)紡織品教育部重點實驗室上海 201620)

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

310型液-質(zhì)聯(lián)用儀(美國，Varian)；NexsaTM型X射線光電子能譜儀(美國，Thermo)；A300型順磁共振波譜儀(德國，Bruker)；Millipore溶劑過濾系統(tǒng)。

環(huán)丙沙星(CIP)(≥98%，美國Sigma公司)；FeSO4·7H2O、檸檬酸、Na2S2O8、甲酸、H2O2均為分析純；CNTs(10～30 μm,φ<8 nm,>95%)；甲醇和乙腈為色譜純。實驗用水為去離子水。

1.2 催化劑的制備

在180 ℃，于68%HNO3中回流CNTs 12 h，然后在100 ℃干燥5 h,得到羧化的CNTs。準確稱取0.1 g CNTs，置于Fe-Cit溶液(2 mmol/L)中，并將懸浮液在25 ℃下持續(xù)攪拌12 h，抽濾，用水反復(fù)沖洗以除去游離Fe-Cit等雜質(zhì)后，在60 ℃干燥10 h，制得非均相催化材料Fe-Cit@CNTs。

1.3 光催化降解試驗

保持溫度25 ℃，以1 000 W氙燈作為光源，Pyrex光反應(yīng)器為降解裝置(截止波長420 nm)，磁力攪拌，對染料和環(huán)丙沙星進行降解。

1.4 光催化活性表征

利用EPR捕捉和鑒定新型催化體系中產(chǎn)生的活性物質(zhì)(持久性自由基)。測試條件如下：110 K時，中心場3 370 G；微波頻率9.43 GHz;調(diào)制頻率100 kHz;功率20.13 mW。298 K時，中心場3 520 G；掃描寬度100 G；微波頻率9.77 GHz；調(diào)制頻率100 kHz；功率20.00 mW。

1.5 液相色譜-質(zhì)譜分析條件

色譜條件:Sharpsil-H C18柱(150 mm×2.1 mm,3 μm)；流動相：0.1%甲酸溶液(A)∶乙腈(B)=30∶70(V/V)；柱溫：35 ℃;流速:0.2 mL/min;進樣量：25 μL。

質(zhì)譜條件：電噴霧離子源，正離子(ESI+)模式；檢測方式：多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)模式；噴霧針電壓：5 500 V；篩板電壓：600 V；霧化氣溫度及壓力：250 ℃，55 psi；干燥氣溫度及壓力：300 ℃，25 psi；碰撞氣壓力：1.5 mT；檢測電壓：1450 V；掃描范圍：m/z50～500；采用全掃描模式。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化氧化活性表征

本文通過構(gòu)建催化體系降解RB-19以評價催化體系性能，結(jié)果見圖1。從圖1可知，單獨Fe-Cit,RB-19降解率不到10%；耦合催化劑Fe-Cit@CNTs只能降解22%的RB-19，表明Fe-Cit中引入CNTs改善了該體系的氧化效率；……