纤维素水凝胶包覆Fe₃O₄类Fenton纳米催化剂的制备及其催化降解性能

刘兵^1,2，周益名^1,2，吴清珍¹，薛国新¹

1. 浙江理工大学材料与纺织学院制浆造纸研究所2. 浙江理工大学“纺织纤维材料与加工技术”国家地方联合工程实验室

摘 要：采用纤维素水凝胶包覆Fe₃O₄颗粒,制备得到核壳结构的羧甲基纤维素聚丙烯包覆Fe₃O₄类Fenton纳米催化剂（CMC-co-AA/Fe₃O₄）,并应用于降解偶氮染料酸性大红GR。考察了体系pH值、催化剂用量、染料初始浓度等参数对降解效果的影响。SEM和FT-IR分析结果表明水凝胶成功地包覆在Fe₃O₄颗粒表面,且壳层厚度为20³0nm。XRD分析显示,包覆层不影响纳米Fe₃O₄的晶型结构,纳米催化剂在使用过程中仍保持Fe₃O₄磁响应性能,能够有效地分离回收。相比传统的Fe₃O₄纳米催化剂,包覆型CMC-co-AA/Fe₃O₄纳米催化剂水溶液显示出了较好的均一分散性。且当pH>3直至中性条件下,此时传统未包覆的Fe₃O₄纳米催化剂对酸性大红GR的降解率为0,而CMC-co-AA/Fe₃O₄纳米催化剂的降解率仍能维持36%,说明了水凝胶壳层结构赋予CMC-co-AA/Fe₃O₄纳米催化剂较宽的pH适用范围。重复试验表明,该纳米催化剂在循环使用四次后,对染料的降解率仍能保持98%左右。

关键词：水凝胶;核壳结构;Fenton反应;酸性大红GR;偶氮染料;