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铜掺杂对Ni2O3@PC膜复合材料光催化降解诺氟沙星性能的影响

RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2024-02-02 , DOI: 10.1039/d3ra07471d
Anastassiya A Mashentseva 1, 2 , Dinara T Nurpeisova 3 , Murat Barsbay 4
Affiliation  


在本研究中,使用化学镀模板沉积技术在多孔聚碳酸酯(PC)径迹蚀刻膜(TeMs)内合成铜(Cu)和氧化镍(Ni 2 O 3 )微管(MT),以获得Cu@PC和Ni 2分别为O 3 @PC复合膜。原始 PC TeM 的纳米通道孔密度为 4 × 10 7 个孔/cm 2 ,平均孔径为 400 ± 13 nm。使用 Ni 2 O 3 @PC 模板通过两步沉积工艺合成了混合复合材料,将 Cu 和 Ni 2 O 3结合在 PC 基体中。对所得复合结构 (Cu/Ni 2 O 3 @PC) 的分析证实了 CuNi (97.3%) 和 CuO (2.7%) 晶相的存在。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线衍射(XRD)分析和原子力显微镜(AFM)对合成的催化剂进行了表征。在光降解评估中,Cu/Ni 2 O 3 @PC混合复合材料表现出更高的光催化活性,在紫外光照射下诺氟沙星(NOR)的降解率达到59%。该性能超过了 Ni 2 O 3 @PC 和 Cu@PC 复合材料。 从水溶液中最大程度去除 NOR 的最佳 pH 确定为 pH 5,反应时间为 180 分钟。在这些复合材料存在下,NOR 的降解遵循 Langmuir-Hinshelwood 机制和伪一级动力学模型。还对催化剂的可重复使用性进行了 10 次连续运行的研究,无需任何活化或再生处理。 Cu@PC膜催化剂在第2次测试循环后表现出降解效率显着下降,最终在第10次循环后仅催化10%的NOR。相比之下,基于 Ni 2 O 3 @PC 的催化剂在所有 10 次运行中表现出更稳定的 NOR 降解效率,在最终测试期间观察到 27% 的 NOR 去除率。值得注意的是,Cu/Ni 2 O 3 @PC混合复合材料即使在循环使用4次后仍保持较高的活性。降解效率呈现逐渐下降的趋势,第6次运行后下降了17%,到第10次循环时NOR累计去除了35%。总体而言,研究结果表明,Cu/Ni 2 O 3 @PC 混合复合膜可能代表了在减轻水生环境中抗生素污染的不利影响方面取得的进步,并为可持续水处理实践带来了重大前景。




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更新日期:2024-02-03
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