MnFe2O4/聚苯胺纳米复合材料高效去除水中六价铬的性能与机理研究

本综述系统阐述了MnFe2O4/聚苯胺纳米复合材料的合成策略及其对水中Cr(VI)的高效去除机制。通过光催化氧化（Photocatalysis）和自由基（•O2–/•OH）协同作用，该材料在可见光下展现卓越的污染物降解能力，为工业废水处理提供了新型解决方案。

　　

Highlight

采用甲酸盐前驱体技术成功合成Sr₂Ti_1-xMn_xO₄（0 ≤ x ≤ 0.1）固溶体，锰掺杂使带隙降至E_g = 2.5 eV（Sr₂Ti_0.9Mn_0.1O₄）。伏安法与电子顺磁共振（EPR）证实锰以Mn⁴⁺（主）和Mn²⁺（次）价态存在，通过Mn^2+/4+激发子电荷分离促进表面氧化自由基（•O₂^–和•OH）生成。所有固溶体在紫外/可见光下对氢醌（1,4-苯二酚）和偏亚砷酸钠（NaAsO₃)均具高光氧化活性，且随锰浓度（x）增加而增强。Sr₂Ti_0.9Mn_0.1O₄在紫外下的动力学性能超越商用Degussa P25催化剂4倍以上。

Synthesis

在甲酸中通过前驱体法合成：首先由Sr(NO₃)₂·2H₂O（高纯）、Mn(NO₃)₂·2H₂O（高纯）、甲酸（分析级）和钛酸丁酯（ρ = 0.963 g/cm³)制备锶/锰甲酸盐，再经溶剂热与溶胶-凝胶技术控制合成温度与粒径。

Results and discussion

X射线衍射显示所有Sr₂Ti_1-xMn_xO₄均为K₂NiF₄型Ruddlesden-Popper结构（空间群I4/mmm），无杂质峰。甲酸盐热解产物为平均1 μm的无定型团聚体。

Conclusion

Sr₂Ti_1-xMn_xO₄（0 ≤ x ≤ 0.1）在1050°C空气中通过甲酸盐前驱体热解获得，光学与磁学数据表明锰以Mn⁴⁺为主，Mn²⁺为辅，协同增强光催化性能。