Fe3O4@C/Cu催化劑的制備及催化性能測試

張雪楊，王月鑫，丁 鑫，周穎梅

（徐州工程學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 徐州 221018）

碳材料通常具有較高的比表面積和表面化學(xué)性質(zhì)，因此具有很好的吸附性能，是比較理想的載體。為有效地將具有污染性的對硝基苯酚還原成對氨基苯酚，各種金屬納米粒子催化劑得到廣泛研究[1]，常見的有Au、Ag[2]、Pt[3]、Pd[4]等貴金屬納米粒子催化劑。但這些貴金屬價格較為昂貴，所以開發(fā)一種廉價有效的金屬納米粒子催化劑具有非常重要的意義。

銅屬于IB族元素，銅納米顆粒既具有銅的性質(zhì)，又具有比表面積大、表面活性中心數(shù)目多等特點(diǎn)，將其作為催化劑，則表現(xiàn)出高的催化活性和選擇性，已成為一種重要的工業(yè)催化劑，具有廣闊的應(yīng)用前景[5]。磁性空腔介孔碳材料除了具有碳本身良好的化學(xué)及熱穩(wěn)定性外，還具有更優(yōu)異的結(jié)構(gòu)特性（細(xì)密的孔道、可容納客體的空腔），能夠更好地分散金屬納米粒子，提高催化活性及循環(huán)使用性。通過外加磁場，可快速方便地將催化劑與溶液分離。有研究報道，為增加載體表面金屬納米粒子的穩(wěn)固性， N原子的摻雜能使金屬與載體間的作用力更強(qiáng)[6]。

本文采用原位摻N法[7]，以富含氨基官能團(tuán)的多巴胺為碳源，在stber條件下，以自制的Fe3O4為磁性內(nèi)核，正硅酸乙酯為硅源，首先制備了Fe3O4@SiO2@PDA復(fù)合物微粒，再通過碳化和選擇性刻蝕除去SiO2層，得到含氮Fe3O4@C納米粒子。以Fe3O4@C為載體，通過簡單吸附和原位還原得到Fe3O4@C/Cu催化劑。以對硝基苯酚溶液為污染模型，硼氫化鈉為還原劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，該催化劑在20min內(nèi)，可將對硝基苯酚完全催化還原為對氨基苯酚，并且可重復(fù)使用8次以上。……