石墨烯和氮化碳改性CuMn 2 O 4 催化臭氧氧化效能的对比

为了开发新型功能材料，使用石墨烯(rGO)和石墨相C3N4(g-C3N4)对CuMn2O4进行改性。采用X射线衍射仪、比表面积分析仪、X射线光电子能谱仪和电化学工作站等对改性前后的CuMn2O4进行了表征；比较了改性前后CuMn2O4对二苯甲酮-4(BP-4)的降解效果以及对溴酸盐的抑制效果；分析了2种复合催化剂的结构与性能之间的关系。结果表明：2种复合催化剂的比表面积、总孔容积和平均孔半径均有所增加；与CuMn2O4相比，CuMn2O4/rGO的比表面积增大了17.68倍，CuMn2O4/g-C3N4的比表面积增大了5.09倍；rGO和g-C3N4的改性不仅增加了催化剂的氧空位，而且增加了催化剂的阻值；与CuMn2O4相比，CuMn2O4/rGO中氧空位(OV)的相对含量增加了2.51倍，CuMn2O4/g-C3N4中OV的相对含量增加了2.74倍，且CuMn2O4/rGO的阻抗增大了18.70%，CuMn2O4/g-C3N4的阻抗增大了46.93%；rGO和g-C3N4改性后的催化剂均能进一步加快BP-4的降解，与CuMn2O4相比，CuMn2O4/rGO催化臭氧降解BP-4的速率提高了5.98倍，CuMn2O4/g-C3N4催化臭氧降解BP-4的速率提高了5.37倍。但是，二者对于溴酸盐生成量的抑制效果存在显著差异，与CuMn2O4相比，CuMn2O4/rGO催化臭氧能使 $ {\rm{BrO}}_3^ - $ 的生成量减少100%，而CuMn2O4/g-C3N4催化臭氧对 $ {\rm{BrO}}_3^ - $ 生成量的抑制效果没有提升。因此，CuMn2O4/rGO更适用于催化臭氧氧化过程。以上研究结果可以为多相催化臭氧氧化过程筛选新型高效催化剂提供参考。