一种简易制备八面体位点Co(III)掺杂CoFe2O4的方法及其在过一硫酸盐活化中的机制研究

本文提出了一种通过研磨-煅烧法简易制备八面体位点Co(III)掺杂CoFe2O4的策略，显著提升了过一硫酸盐（PMS）活化效率，5分钟内实现99.2%罗丹明B降解。研究揭示了Co(III)/Fe(II)循环协同促进自由基（SO4?–、?OH）与非自由基（1O2）生成机制，为设计高性能尖晶石催化剂提供了新思路。

　　

Highlight

催化剂制备

首先，ZIF-67参照文献方法合成。通过简单煅烧处理ZIF-67前驱体（400°C加热120分钟，升温速率2°C/分钟）获得Z-CoO_x。将Fe(NO₃)₃·9H₂O（4.4021克）作为铁源与ZIF-67（1.2157克）混合，研磨30分钟后采用相同煅烧工艺，所得催化剂命名为Z-CoFe₂O₄。

表征

通过XRD图谱研究从前驱体到Z-CoFe₂O₄的相结构演变。图2a显示ZIF-67的尖锐窄峰表明其碳质晶体结构，证明ZIF-67成功制备。加入Fe(NO₃)₃后，ZIF-67+Fe(NO₃)₃出现与ZIF-67不同的衍射峰，表明研磨引入铁原子导致相结构转变。

结论

本研究提出通过研磨煅烧ZIF-67与Fe(NO₃)₃简易制备八面体位点Co(III)掺杂CoFe₂O₄的方法，所得Z-CoFe₂O₄对PMS活化展现优异性能。在最优条件（PMS=400毫克/升，Z-CoFe₂O₄=400毫克/升，pH=8）下，Z-CoFe₂O₄/PMS体系5分钟内去除99.2%罗丹明B。机理研究表明自由基与非自由基过程共同贡献降解作用。