量子点-改性水滑石复合材料常温常压湿式催化氧化

第一章绪论1.1选题背景及其意义硝基苯是一种芳烃类化合物，呈无色或微黄色油状，像杏仁油气味，被广泛用于制造染料、燃料、农药、塑料和药物等产品原料，也有一些企业将其用于涂料、制鞋、地板材料等生产活动中[1]。由于硝基苯难溶于水、其密度大于水、且其化学性质较稳定，进入水体后不易被水中微生物降解，逐渐沉入水底，可造成较长时间的水体污染。环境中的硝基苯还可通过吸入、口腔接触和皮肤接触进入人体，且受硝基苯污染地区附近的人们可能面临更高的暴露风险。根据国内外对硝基苯污染事故的调查与动物实验，可知硝基苯具有致癌和致突变性，其进入人体后可能会导致肝、脾、肾等器官功能损害以及神经系统异常等症状，对人体健康造成危害[1,2]。如果该类化合物未经处理就直接排放，会对自然环境造成污染并危及人类健康。我国已将其列入68种优先控制污染物之一[3]。硝基苯对环境的污染已逐渐引起研究人员们的关注，其处理方法主要包括化学氧化法、电化学法、吸附法、萃取法和生物法。其中电化学法存在耗能高、稳定性较弱等问题；吸附法易受废水中其他共存物质的干扰，使用寿命较短；萃取法对目标物萃取不彻底，需进行多次萃取或辅以其他工艺，且易产生二次污染；生物法虽是处理有机污染物的理想方法，但该项技术还不够成熟，在解决硝基苯废水的污染问题时仍是处于被动的地位[4,5]。湿式催化氧化技术，通过加入催化剂以降低反应条件要求，提高氧化剂的氧化能力，该技术可以将有机污染物降解为小分子物质或直接转化为无害物质，无二次污染，是一种降解硝基苯的有效方法。但湿式催化氧化技术对催化剂活性成分的损失较大，因此，加强催化剂的研究对湿式氧化降解硝基苯的应用研究具有较大的现实意义[6]。1.2硝基苯废水处理方法1.2.1物理法降解硝基苯的物理方法主要包括吸附和萃取。通过物理方法降解硝基苯工艺简单，不会产生对环境造成二次污染的物质。可降低水中硝基苯的浓度，有利于后续微生物降解处理硝基苯。然而，这类方法仍存在一些的问题。（1）吸附法吸附法利用吸附剂独特的性质将硝基苯吸附在吸附剂表面，发生吸附作用，从而使其与水分离，除去水中的硝基苯，再进行吸附剂的解析。该方法被广泛用于硝基苯的降解。目前，硝基苯废水的主要吸附材料包括活性炭、大孔树脂、水滑石、粉煤灰、改性活性吸附材料等[5]。周宏跃等[7]以水合肼为反应还原剂，活性炭经强酸或氮气等处理后作为催化剂对废水中的硝基苯进行降解。结果表明，在活性炭表面形成大量的含氧官能团可以加速对硝基苯的降解。相比之下，盐酸处理过的活性炭表面所形成的含氧官能团是最多的，对硝基苯的降解效率也是最好的。吸附法虽然具有适用范围广、能耗低、操作简单、可资源回收利用等优点，但其在废水中容易受到其他共存物质的干扰，具有处理成本高、使用寿命短等缺点。（2）萃取法萃取法是利用溶质与溶剂溶解度的显著差异与互不相溶的特性，将溶质从其他溶剂组成的溶液中提取出来，将目标溶质富集分离。沙耀武等人以四氯化碳为萃取剂对硝基苯废水进行处理，萃取三次后，硝基苯去除率达到96％，其浓度从2300mg／L降至80mg／L[8]。硝基苯废水的萃取具有处理周期短、硝基苯回收率高、可处理较大水量等优点，但由于萃取剂易产生二次污染、对目标物提取不完全等问题，故其用量较大、需要多次萃取或与其他工艺组合才能达到有机物的排放标准，这使其应用时在一定程度上受到了限制。1.2.2化学法化学法是一种更快、更有效降解硝基苯的方法，因此化工厂现在主要使用化学法降解硝基苯。但是，化学法也存在一些缺点，成本高，化学降解过程容易引起二次污染，仍需要不断改进。目前，常用的硝基苯废水化学处理方法主要有芬顿氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法等。（1）芬顿(Fenton)氧化法芬顿试剂是H2O2与Fe2+酸性溶液的混合物。Fenton氧化法易于操作、高效且对后续处理无害，它被广泛用于难降解物质的处理或预处理，具有广阔的生产前景。然而，采用该法时，Fe3+转化为Fe2+的效率不高，并且反应的有效循环会受到限制，其特征为双氧水利用率低、有机物降解不完全、产生大量固渣等。为了提高Fenton氧化法的降解效率和应用范围，可以将微波、紫外线(UV)等辅助技术引入Fenton反应体系中[5]。韦朝海等[9]用不同质量浓度的芬顿试剂以降解硝基苯，并与其他催化剂进行比较。结果表明，当Fe2+复合物代替Fe2+作为催化剂时，硝基苯的降解率从17.48mg/(L·min)增加至71.22mg/(L·min)。降解5min后，硝基苯的降解率从9.7%提高到91.8%，硝基苯的降解率显著提高。（2）臭氧氧化法臭氧是一种强氧化剂，反应速度快、时间短、设备体小，可以现场生产使用、对难降解废水的可生化性及色度的去除效果明显，且通过臭氧催化氧化处理的废水可生化性得到了显著改善。臭氧的分解产物是氧气，不会产生二次污染，还能增加水中的溶解氧。然而，由于臭氧产生效率低、耗能高，在水中的低溶解度导致臭氧氧化法成本高、电功率较大。因此，在臭氧氧化技术中很少使用单一技术，常采用组合工艺技术。康雅凝等[10]使用酸活化赤泥技术来催化臭氧降解废水中的硝基苯。铝工业废赤泥和酸化赤泥的生产成本较低。用酸化赤泥(RM6.0)催化臭氧以降解废水中硝基苯，将臭氧质量浓度控制在1.7mg/L时，硝基苯的去除效果良好，其降解率可达到92.0%。（3）电化学氧化法近年来，电化学氧化是一种常用于降解废水中硝基苯的方法。通过阳极的高电势或通过阳极的电吸附作用去除废水中的硝基苯。电化学法具有操控简单、易于控制、灵活性高等优点，但由于电化学耗能高、处理成本高，电极上存在析氢和吸氧副反应，大大降低了废水中硝基苯的降解率。因此，新型电极的研究或具有强催化活性电极材料的开发是未来的热点。于治淼等[11]用脉冲高压放电技术处理废水中的硝基苯。结果表明，硝基苯在酸性条件下具有更好的去除效果。在良好的放电条件下，随着温度升高硝基苯的降解也越好。相比运用气泡脉冲尖-板放电技术，虽然降解深度优异，但硝基苯的降解率只有50.0%左右，降解效果不佳。1.2.3生物法生物法是一种利用微生物作用将硝基苯完全氧化分解的方法。它可以分为好氧法和厌氧法。目前，为提高硝基苯废水的生物处理效率，优化硝基苯降解菌的驯化、培养方案和条件是重要的研究方向。与其他处理方法相比，生物法具有成本低、无二次污染、应用范围广等优点，其发展前景广阔。尽管生物法具有许多优势，但由于微生物只能在有机物质量浓度较低的条件下保持其活性，不适用于降解高浓度的硝基苯废水。因此，如何提高生物菌的耐受性并保持菌株的生物活性，是未来工业发展中需要解决的问题[12]。C.L.Zheng等[13]通过驯化培育出链霉菌菌群，降解72h后，初始浓度为200mg/L的硝基苯降解率为98.0%。厉阗等[14]研究了在高盐环境下拟香味菌Y6对硝基苯废水的降解。结果表明，在pH为6、温度为28℃、接种量D600=1、NaCl质量分数为7%的最佳条件下，浓度为100mg/L、200mg/L的硝基经168h降解后，降解率分别为97.5%、65.7%。1.3常温常压湿式催化氧化技术1.3.1常温常压湿式催化氧化技术概述湿式催化氧化(CatalyticWetAirOxidation，简称CWAO)是一种先进的环境保护技术用于处理高浓度有机废水。它是基于湿式空气氧化技术而开发研究的。湿式催化氧化法是在传统的湿式氧化体系中通过添加催化剂，以降低反应的要求，提高氧化剂的氧化能力，缩短反应时间，从而降低投资成本。其处理效果明显优于化学氧化法、生物法等其他处理方法。然而，通过湿式催化氧化法处理高浓度有机废水，所需的工艺设备需要耐高温、高压和腐蚀。操作成本相对较高，且对催化剂的损耗较大，使其活性组分易流失。近年来，为了进一步降低湿式催化氧化过程的运行成本，湿式催化氧化技术研究逐渐向常温常压方向发展[15]。常温常压湿式催化氧化技术可通过研发催化活性高的催化剂来降低反应所需的活化能，使反应在更温和的条件下进行。其具有操作简单、处理效率高、反应条件温和等优点，已成为难降解有机废水处理技术研究的热点。其中催化氧化催化剂是研究的关键，因此研发新型高效催化剂对促进常温常压湿式催化氧化技术的广泛应用具有重要意义。1.3.2常温常压湿式催化氧化技术的研究进展近年来，关于常温常压湿式氧化催化越来越受到学者们的关注。Liu等[16]通过连续浸渍制备出一种在常温常压下具有高活性和稳定性的湿催化空气氧化(CWAO)工艺的催化剂Fe2O3-CeO2-TiO2/γ-Al2O3。通过BET，SEM，XRF，XPS和化学分析等研究该催化剂的性能。并对常温常压下以Fe2O3-CeO2-TiO2/γ-Al2O3为催化剂的CWAO工艺中偶氮染料甲基橙的降解效果进行研究。结果表明，甲基橙浓度为500mg/L，染料为98.09%，总有机碳(TOC)为96.08％地合成废水废水，可以在2.5h内降解完全，该催化剂具有优异的催化活性。Lee等[17]采用溶解-沉淀法制备出Fe/MgO催化剂，在间歇反应器中常温湿式催化氧化H2S。结果表明，Fe/MgO对H2S的去除能力优异，这是由于Fe/MgO中铁氧化物能良好地分布在MgO载体中。Xu等[18]通过共沉淀和浸渍法制备了Mo-Zn-Al-O新型复合催化剂。通过X射线衍射、循环伏安法、氢气程序升温还原和氧气程序升温解析等研究了催化剂的结构及特性。并研究了常温常压下Mo-Cu-Fe-O对阳离子红GTL、结晶紫和酸性红的染料废水染料废水的催化降解活性。结果表明，Mo-Cu-Fe-O在中性条件下对阳离子染料废水的催化活性良好。经7次循环使用后，其对阳离子红GTL和酸性红的脱色率可分别达到91.5%和92.8%，但其对阴离子型酸性红染料废水基本没有催化活性。1.4类水滑石层状化合物概述1.4.1类水滑石层状化合物的组成及结构类水滑石(Hydrotalcite-likeCompounds，HTlc)，即层状双金属氢氧化物(LayeredDoubleHydroxides，LDHs)，是一类近期发展迅速的离子型层状化合物。它的化学式可表示为[M2+1-xM3+x(OH)2z+[An-]z/n·mH2O]，其中M2+和M3+为二价和三价的金属阳离子，在一定范围内可被半径相似的阳离子同晶取代，An-为层间阴离子，可与其他阴离子进行交换[19]。类水滑石其层间组成在一定范围内可调、具有独特的层状结构、催化性能、热稳定性等特殊性能，可用作催化剂和催化剂载体。类水滑石的主体层板内含有离子键，通过静电作用、氢键和范德华力等作用，可实现主体层板与层间客体阴离子的互相结合，同时层间客体阴离子之间也存在较弱的相互作用，层间水分子通过与层板羟基的氢键结合或与客体阴离子结合而使其结构更加稳定。1.4.2水滑石层状化合物的性质类水滑石化合物的主要性能特征取决于层板组成、层间阴离子的类型、结晶水的数量和位置以及层的堆叠形式，即由于结构中阳离子M+和M2+的特性不同，x、n、m的不同，形成了一类具有相似结构、不同组成和不同性能的多功能材料[20]。且由于类水滑石特殊的层状结构，它具有许多特殊性能，如碱性、层间阴离子可交换性、可调控性、记忆效应和热稳定性。（1）碱性类水滑石材料具有碱性，这与层板上阳离子M的性质、M-O键的性质有关。类水滑石的层板上附有的氢氧基团碱性位易与其他化合物反应，由此使得类水滑石材料具有新的物理或化学性质。但是，水滑石的比表面积通常情况下较小，其表观碱性较小，与未处理过的材料相比，其焙烧产物的比表面积增加，具有较强的碱性特征。（2）层间阴离子可交换性由于类水滑石本身的结构特征，可以进行层间阴离子交换，可以将各种阴离子如无机和有机阴离子、同多和杂多阴离子以及配合物阴离子引入水滑石层间,经过处理的水滑石具有不同尺寸的层间距，从而获得一类具有不同功能的新材料。根据学者们的研究可知，层间阴离子的交换能力顺序为：CO32->SO42->HPO42->F->Cl->Br->NO3-，通常高价态的阴离子较低价态的阴离子更容易被交换到类水滑石层中。（3）可调控性类水滑石没有明确的化学组成，类水滑石可根据层板的形成、元素类型和组成比，层间阴离子的种类和数量等实际需要进行调节其主体，从而获得具有特殊结构和新功能的材料。水滑石层间阴离子与其他阴离子的交换或插层可改变其层间距，并获得不同类型的水滑石功能材料。水滑石材料的离子交换或插层改性可以改变水滑石的整体性能，使其成为具有广阔研究潜力和应用前景的新型功能材料。（4）记忆效应在一定条件下焙烧类水滑石材料，使类水滑石热解获得的产物大部分为金属氧化物，将产物置于空气中或阴离子溶液中时，可恢复至初始的层状结构，这一特性被称为记忆效应。其主要取决于焙烧的温度，通常情况下，当温度在500℃以内时，焙烧产物可以恢复到初始的层状结构，而超出这一范围时，此效应将消失。以Mg/Al水滑石为例，当焙烧温度在500℃以内时，其高温焙烧产物经简单处理后部分结构将恢复至初始时有序的层状结构，而焙烧温度过高时产物将无法恢复至初始的层状结构，进而形成尖晶石结构，失去“记忆效应”[21]。（5）热稳定性随着温度的逐渐升高，类水滑石材料将逐步分解，其热分解主要包括层间水脱去、层间阴离子脱去、层板羟基脱水等。在温度相对较低的情况下，加热只会使水滑石失去层间水分子，而对其层状结构无影响；在温度相对较高的情况下，发生层板羟基脱水并伴随着层间阴离子的去除，生成更稳定的多金属氧化物；当温度高于600℃时，热分解生成的金属氧化物混合物开始烧结，其表面积和孔体积减小，形成尖晶石相。1.4.3类水滑石在催化领域的研究进展均匀分布在水滑石层状结构中的金属阳离子具有可调控性，层间阴离子具有可交换性，这使得水滑石可作为非均相催化剂用于多种反应中去。如今，提高水滑石的选择性、催化活性及可循环性已成为研究的一大热点。金属离子以某种方式均匀地分布在水滑石层板上，如果其中某种金属离子为具有催化活性的过渡金属离子，水滑石则表现出较高的催化活性与选择性。例如，在可见光照射的条件下，将CoFe-水滑石用于水氧化反应，其催化活性会随着过渡金属元素的比例而变化，铁含量越高其效率越高[22]。Lu等[23]通过共沉淀法制备出Cu-Co-Fe-LDH，催化过硫酸盐(PMS)以降解硝基苯，当PMS剂量为0.5mM，Cu-Co-Fe-LDH剂量为0.1g·L−1时，仅需6min即可完全降解浓度为2mg·L−1的硝基苯(约16μM)。1.4.4基于类水滑石的复合材料在催化领域的研究进展利用不同功能材料的协同作用，将其组装可以进一步增强催化剂对反应的催化活性及选择性，因此水滑石复合材料的研究是十分有意义的。贵金属粒子因其独特的光催化和电催化性能而得到广泛的研究与应用。传统方法制备出的贵金属粒子稳定性较低，它们以各种形式存在使得其活性位点不能全部参与反应。然而，如果将贵金属粒子负载在合适的载体上以形成结构特殊的复合物，则可在一定程度上改善上述问题。例如，Islam等[24]采用化学还原一沉积法将纳米Au均匀稳定地分散在水滑石表面，可以有效地催化醇氧化反应。李明宣等[25]，通过共沉淀法和浸渍法制备的贵金属负载的Co改性水滑石基LNT(leanNOxtrap)催化剂，引入的Co不会破坏前驱体水滑石的晶体结构，催化剂Pt/BaO/Co2.7Mg0.3AlO加入后，NOx的去除效率为89.6%，同时在碳烟催化氧化反应中表现出良好的催化性能。具有特定功能的离子或分子被插入LDHs的层状结构中，由于主体和客体之间的相互作用以及层间限域特性，功能性阴离子或分子的插入使层状双金属氧化物催化活性、选择性、稳定性更好，可以重复使用[26]。例如，WangXL等[27]通过将Cr(SO3-Salen)配合物插入Mg-AlLDHs层间制备出一种新型的插层LDHs，在3%H2O环境下催化氧化甘油，主要产物是二羟基丙酮(DHA)。在最佳反应条件下(0.2g催化剂在60℃下反应1h)，甘油的转化率达到73%，DHA的选择率为43.5%，且经过6次循环使用后仍保持较高活性。酞菁是一种较为理想的均相催化剂，具有非常广阔的应用前景。金属酞菁由于其稳定的结构、具有光、电和磁等特殊性能而被广泛应用于模拟生物酶、氧化还原催化剂、光学和医学等领域。然而，单体酞菁在有机溶剂和水溶液中有高聚集的趋势，这易于造成二次污染，如果将其负载在层状黏土或分子筛上，其分散性能够得到一定改善，且不易发生聚集现象[28]。许宜伟等[29]通过共沉淀法制备出钯酞菁功能化的水滑石光催化剂(HT-PdPcS)，其在酚类污染物的降解过程中表现出优异的可见光光催化活性和稳定性，可以有效地将酚类污染物降解为小分子有机酸和CO2。1.5量子点的概述1.5.1量子点的主要性质半导体量子点通常是指粒径小于10nm的半导体纳米晶体颗粒,能够接受激发光而产生光致发光现象，一般由Ⅱ-V族和Ⅲ-V族元素组成其化合物半导体量子点。量子点具有独特的量子效应，如尺寸效应、表面效应、干涉效应、隧道效应、库伦阻塞效应、光学非线性增强等。这使量子点具有低维的物理结构特征，呈现出独特的物理化学性质、电学性质和光学性质。目前对核结构CdX(X=Se、Te、S)量子点、核-壳结构CdTe-CdS、CdSe-ZnS量子点的研究较多，此外还有碳量子点、石墨烯量子点等元素半导体量子点。与传统的有机荧光物质相比，量子点未出现传统的有机荧光物质发射光谱峰重叠、拖尾现象，而呈对称峰、峰面较窄。其荧光强度是有机荧光物质的10-20倍，且荧光强度更稳定[30]。在可见光范围内，可通过改变量子点的物理尺寸从而得到不同颜色的荧光，并且在不同的激发波长下同一量子点的最大发射波长的光谱峰不同，这为量子点应用于荧光标记提供了更多的选择和可能，同时量子点的生物相容性、水溶性和低毒无毒性也使其在生物医学领域得到广泛应用[31]。与粒径大的纳米颗粒相比,半导体量子点(QDs)可产生激子、载流子易于控制、可见光捕获能力强、表面位点丰富，且具有低成本、易于制备等优势，是目前建立高效人工光合系统最具潜力的材料之一，并已广泛应用于光催化、光催化产氢、有机转化等方面[32]。1.5.2量子点在催化领域的研究进展碳量子点(CQD)是一种新型的碳纳米材料，它不仅具备传统量子点所具备优点，发光特性、尺寸小等，还因其无毒、对环境危害小、成本低廉等性质而备受关注。除此之外，它们还具有良好的水溶性和优异的生物相容性。被广泛应用于光学、催化化学、生物医学以及传感器等领域[33]。采用电化学刻蚀法合成了多相纳米催化剂CQD直接作用于醇醛缩合反应中氢键催化，结果表明，在可见光照射下丙酮和芳香醛之间的醇醛缩合反应比黑暗条件下的醇醛缩合的产物产率更高，由于具有出色催化能力、使用寿命较长的CQD作用(用4-氰基苯甲醛时产率为89％)[34]。具有较窄的带隙的单层二硫化钼(MoS2)纳米片是一种二维半导体材料，在催化、电化学等方面都具有巨大的潜力。与二维纳米片相比，零维的量子点具有更强的边界效应和量子限域效应。例如，钟伟等[35]制备的单层二硫化钼量子点(MoS2QD)，其析氢催化活性优于块体及MoS2纳米片，具有较小的塔费尔斜率(69mV·dec-1）和较低的初始过电位(120mV)，表现出的析氢催化速率更快。MoS2QD具有化学惰性，较好的生物相容性和低毒性性，已被广泛应用于光致发光、催化析氢、生物成像和DNA检测系统等诸多领域。纳米氧化铜(CuO)是重要的半导体金属氧化物，由于具有良好的催化活性、导热性和气体敏感性，其已被广泛用于太阳能转换、电池、传导液、微电子、气体传感器、新型催化剂等其他行业。甲醇作为一种新兴生物质能源，可将纳米CuO引入其氧化反应中，以实现能源的快速转化并促进能量的完全释放，在催化作用下，210~220℃时甲醇的转化率达到90%，远高于其他纳米材料[36]。近年来，TiO2被广泛用作新型敏化太阳能电池的阳级材料，为了提高TiO2可见光响应和光电性能，科研人员进行了大量的染料敏化TiO2研究，但染料敏化效果最好的其制备过程比较复杂，还存在稳定性差、激发态寿命短等缺点[37]。量子点半导体作为敏化剂，来源广泛、种类繁多，具有制备工艺相对简单、成本低廉等优点，目前使用的诸如CdS、PbS、CdSe等大多数量子点材料，其对人体有害并且会对环境造成污染。相比之下，低成本和低毒性的铜、铁半导体具有一定的发展潜力。孙琼等人通过浸渍沉积法用氧化铜量子点(CuOQD)和硫化铜量子点(CuSQD)在TiO2纳米棒阵列表面进行了修饰，发现适量的CuOQD或CuS-QD敏化都可以显著改善TiO2在模拟的太阳辐射下产生光电流响应,并且CuOQD比CuSQD的光电流值和稳定性效果都更好，这可能由于CuS在受光照易生成相对稳定的Cu2S，不利于下一步电子转移的缘故[38]。1.5.3基于量子点的复合材料在催化领域的研究进展由于量子点独特的优势，如尺寸小和电荷转移长度短等，半导体量子点激起了越来越多研究者的兴趣。然而纯量子点易于聚集，并且可以快速重组载流子[39]。如果将量子点与其他材料复合，则可有效地解决该问题。目前，有许多关于碳量子点复合材料光催化的研究，碳量子点与其他材料的结合能够使其获得更宽的吸收光谱，并促进电子-空穴对的分离，从而提高其催化活性。Liu等[40]将CQDs与具有表面等离子体共振性质的金属纳米粒子(Cu、Au、Ag)相结合，以制备出可用于环己烷选择性氧化的复合材料，研究发现，Au-CQDs的催化效率优于Ag-CQDs、Cu-CQDs。CQDs-TiO2光催化剂中CQDs与TiO２的复合能有效地抑制光生电子与空穴的再结合,增强对紫外光的吸收并且扩大对可见光甚至近红外光的吸收,从而提高材料的光催化活性[41]。Miao等[42]通过将介孔TiO2和CQDs溶液混合，用水洗涤后于80℃下干燥以制备CQDs-TiO2光催化剂，在可见光的条件下照射1h即可降解98%的MB，而在相同条件下P25仅可降解10%。MoS2QDs可以捕获光生电子，有效提高光生载流子的分离效率，从而提高其光催化性能[39]。韩丽等[43]制备了二硫化钼量子点/NH2-MIL-125复合光催化材料(MoS2QDs/NH2-MIL-125)，并测试了其光催化降解甲基橙MO染料的性能，结果表明，MoS2QDs/NH2-MIL-125复合材料的光催化性能明显优于单一的BulkMoS2和NH2-MIL-125，其降解常数分别是它们的5.8和7.4倍，且具有良好的稳定性，优良的可见光催化性能主要是由于形成的异质结构抑制了光生电子–空穴的复合,从而提高了其光催化性能。1.6研究目的与研究内容1.6.1研究目的本论文的研究目的是制备出CuCoFe/ST/CQD-LDH、CuCoFe/ST/MoS2QD-LDH、CuCoFe/ST/CuOQD-LDH三种复合催化材料，初步探讨常温常压下三种量子点-改性水滑石催化材料对硝基苯废水的催化性能及机理，并筛选出催化效果最佳的量子点-改性水滑石复合催化材料。1.6.2研究内容本论文研究量子点负载水滑石类化合物对硝基苯催化氧化降解。主要内容如下：①CuCoFe/ST-LDH的制备。采用水热合成法制备过硫酸盐插层的铜钴铁三元类水滑；②量子点的制备。采用水热合成法分别制备出CQD、MoS2QD；采用化学沉淀法制备CuOQD；③量子点的表征。通过荧光光谱、紫外吸收光谱、粒径分析等方法对制备的量子点进行表征分析；④量子点-改性水滑石复合催化剂材料的制备。利用静电吸附原理将制备的量子点分别负载在CuCoFe/ST-LDH材料上，得到量子点-水滑石复合催化剂材料；⑤复合材料的表征。通过X射线衍射仪、透射电镜扫描、荧光光谱等方法对制备的复合材料进行表征分析；⑥分别用三种量子点-水滑石复合催化材料催化氧化降解硝基苯。在LDHs投加量为2g/L的条件下，用三种复合催化材料分别降解浓度为150mg/L的模拟硝基苯废水。取样时间设置为0，5，10，30，60，120，240min，用高效液相色谱仪测定样品中硝基苯的浓度；⑦比较三种复合催化剂对硝基苯的降解能力，筛选出催化降解性能最好的材料；⑧根据前人经验总结和本实验的研究结果探讨量子点-水滑石复合催化材料对硝基苯废水的催化性能及机理。

第二章实验材料与实验方法2.1实验试剂及实验仪器2.1.1实验试剂本实验所用试剂见表2.1。表2.1实验试剂Table2.1Thereagentintheexperimental试剂名称分子式规格生产厂家硝酸铜Cu(NO3)2·3H2OAR上海麦克林生化科技有限公司硝酸铁Fe(NO3)3·9H2OAR西陇科学股份有限公司硝酸钴Co(NO3)2·6H22OAR上海麦克林生化科技有限公司酒石酸钠C4H4Na2O6AR国药集团化学试剂有限公司六次甲基四胺C6H12N4AR郑州市化学试剂三厂柠檬酸C6H8O7·H2OGR国药集团化学试剂有限公司乙二胺C2H8N2AR上海实意化学试剂有限公司生产钼酸钠Na2MoO4·2H2OAR国药集团化学试剂有限公司L-半胱氨酸C3H7NO2SBR国药集团化学试剂有限公司过硝酸铜Cu(NO3)2AR国药集团化学试剂有限公司氢氧化钠NaOHAR天津市恒安化学试剂制造有限公司硝基苯C6H5NO2AR上海麦克林生化科技有限公司盐酸HClAR湖南汇虹试剂有限公司硝酸HNO3AR西陇科学股份有限公司2.1.2实验仪器本实验所用仪器见表2.2。表2.2实验仪器Table2.2Theinstrumentintheexperimental仪器名称型号生产厂家电子分析天平LE204E/02上海梅特勒-托利多仪器有限公司磁力搅拌器DF-101S巩义市予华仪器有限责任公司pH计PHS-3E上海仪电科学仪器股份有限公司恒温水浴锅HH-6常州润华电器有限公司电热恒温鼓风干燥箱DHG-9146A上海精宏实验设备有限公司特氟龙反应釜四氟水热釜上海研途实验仪器有限公司紫外可见光谱仪Cary60安捷伦科技有限公司暗箱式紫外分析仪ZF-90上海顾村光电仪器厂荧光光谱仪F-1000日本日立公司粒度及Zeta电位分析仪ZetasizerNanoZS90英国马尔文仪器有限公司X射线衍射仪X’PertPRO荷兰帕纳科公司透射电子显微镜JEM-2010日本电子光学公司高效液相色谱仪1260美国安捷伦科技有限公司原子吸收分光光度计AA6300C苏州岛津仪器有限公司超声波清洗仪VGT-1730QTD广东固特超声股份有限公司电化学工作站CHI660D上海辰华仪器有限公司2.2量子点-改性水滑石复合催化材料的制备2.2.1量子点的制备(1)CQD的制备方法取一个洁净的烧杯，将1.05g柠檬酸一水合物和335μL乙二胶溶解在15ml超纯水中，持续搅拌10min，然后将上述获得的悬浮液转移到25ml聚四氟乙烯衬里的高压釜中，于453.15k下加热5h。然后，对深棕色液体使用半透膜透析至少48h获得CQD溶液。（2）MoS2QD的制备采用水热法制备MoS2QDs。取一个洁净的烧杯，将0.25g钼酸钠(Na2MoO4·2H2O)溶解在25ml超纯水中，于40℃下持续搅拌10min。另取一个洁净烧杯，将0.50gL-半胱氨酸溶解在50ml超纯水中，于40℃下持续搅拌10min。然后将两种溶液混合在一个烧杯中，用0.1MHCl将其pH保持在5左右，于40℃下持续搅拌10min。最后将混合后的溶液转移到100ml聚四氟乙烯衬里的高压釜中，在220℃条件下加热40h。反应完成后，得到MoS2QD的淡黄色胶体溶液。（3）CuO量子点的制备采用化学沉淀法制备CuOQD。取一个洁净的烧杯，称取0.1M的过硝酸铜(Cu(NO3)2)溶解在烧杯中，在持续搅拌过程中将1.0M氢氧化钠(NaOH)溶液逐滴添加到0.1M的过硝酸铜(Cu(NO3)2)溶液中。使溶液pH维持在10条件下不断搅拌，获得深褐色沉淀。将其过滤并用乙醇和水洗涤以去除杂质。洗涤过的沉淀物于70℃下干燥。再用研钵研磨成粉末，得到CuOQD。2.2.2CuCoFe/ST-LDH改性催化剂的制备通过水热合成法一步制备CuCoFe/ST-LDH催化剂。取一个100ml的洁净烧杯，分别称取0.008molCu(NO3)2·3H2O、0.008molCo(NO3)2·6H2O和0.008molFe(NO3)3·9H2O、0.012mol六次甲基四胺，用磁力搅拌器将上述材料溶解在烧杯内，待其完全溶解后，加入0.012mol的酒石酸钠于烧杯中充分溶解1h，并超声10min，最后定容至100ml容量瓶中。反应结束后将溶液倒入150ml聚四氟乙烯衬里的高压釜中，于120℃下加热24h，经漏斗过滤后，于70℃下干燥12h，再用研钵研磨成粉末，得到CuCoFe/ST-LDH改性傕化剂。2.2.3量子点-改性水滑石复合催化材料的制备取一个洁净的烧杯，将一定稀释后的QDs和制备好的CuCoFe/ST-LDH利用静电吸附性能进行负载4h。负载结束后过滤，于70℃下干燥12h，最后再用研钵研磨成粉末得到量子点-改性水滑石复合催化剂材料。2.3量子点-改性水滑石复合材料及其前驱体表征2.3.1量子点的表征（1）紫外-可见光谱(UV-Vis)紫外可见吸收光谱是表征量子点光学性质的基本手段。当光照射到发光材料上时，一部分被反射、散射，一部分透射，剩下的被吸收。由于量子点的尺寸效应，吸收光谱的带边移动反应了粒子尺寸的改变，一般紫外可见吸收光谱波长范围在200~1100nm。本论文采用Cary60紫外-可见分光光度计测试吸收光谱。（2）荧光光谱(PL)荧光光谱是表征量子点发光性能的重要手段之一，当量子点样品受到具有一定能量的光照射时，其中的电子将从基态激发到激发态，发生能级跃迁，将吸收的能量以光的形式发射出来。本论文采用F-1000荧光分光光度计得到量子点前驱体的激发光谱。（3）粒度仪量子点的粒径分布及Zeta电位用ZetasizerNanoZS90粒度仪进行测定。2.3.2复合催化材料的表征（1）X射线衍射仪(XRD)采用X’PertPRO型X射线衍射仪表征样品的晶体结构，测定条件为：铜靶(λ=0.15418)，管电压40kV，管电流30mA，扫描速度0.02°2θs-1，扫描范围为5~90°。（2）透射电子显微镜(TEM)透射电镜可以对样品的形貌和结构进行观察测定，其方法是将材料放在带有碳膜的Cu网上，将待测样品放置于电镜样品台上，在200kV加速电压下，对催化材料的结构进行了表征。（3）荧光光谱(PL)荧光性能采用荧光分光光度计进行测试，激发波长为336nm，本论文采用F-1000荧光分光光度计得到复合催化材料的发射光谱。2.4催化性能评价配置硝基苯溶液作为模拟硝基苯废水。反应均在200ml锥形瓶中进行，将锥形瓶放入水浴锅中，控制温度为25℃，磁力搅拌转速为640r/min。用空气泵对模拟废水预曝空气10min以保证溶液中充满氧气，曝气速率为300mL/min。常温常压的条件下加入CuCoFe/ST/CQD-LDH湿式催化氧化降解，从加入CuCoFe/ST/CQD-LDH时开始计时，在不同的时间间隔内取样，总反应时间4h。实验结束后，使用高效液相色谱仪测定硝基苯浓度，色谱条件：检测波长为262nm，流动相为甲醇：水=65:35，柱温25℃，流速1.00ml/min，色谱柱为C18柱，每次样品的注射量为20μL。标准曲线的绘制：测量硝基苯浓度分别为0、50、80、120、150、180、220mg/L时，溶液所对应吸收峰的面积，测量结果显示在所测浓度范围内，峰面积与所对应的硝基苯浓度线性关系良好。线性关系与y=74.34323x+0.40942拟合良好，R2值为0.99982。图2.1硝基苯标准曲线

第三章量子点-改性水滑石复合材料常温常压湿式催化氧化降解硝基苯研究3.1引言本章对合成的CuCoFe/ST/CQD-LDH催化材料及其前驱体CQD进行了表征分析；利用静电原理将量子点负载到改性水滑石材料上，合成的量子点-水滑石复合催化材料湿式催化氧化去除硝基苯；探究不同量子点的负载对硝基苯降解的影响及金属离子的溶出，并探讨了不同pH条件对降解硝基苯降解的影响。碳量子点成本低、易合成、电子储存性能优秀、电子传递效率高，具有许多优良性能，这也是碳量子受到广泛应用于催化领域的原因之一。3.2碳量子点材料的表征3.3.1紫外-可见光谱分析(b)(a)CQD的紫外吸收可见光谱图如图3.1(a)所示，从图中可以看出，其在300nm~700nm范围内有明显的吸收峰，并且在336nm处达到最大峰值。图3.1(b)是碳量子点在黑暗处紫外线下的实物照片，其在紫外光的激发下发出明亮的蓝光，而在日光下是黄色溶液。通过图3.1可知CQD在紫外光下有较强的吸收，符合CQD的光学性质，说明其制备是成功的(b)(a)图3.1（a）碳量子点的紫外分光光谱；（b）紫外灯激发下的碳量子点3.2.2荧光光谱分析碳量子点的荧光性能主要来源于两种不同类型的发射，一种由于电子和空穴的重新结合即量子尺寸效应所导致的发射；另一种是量子点表面的缺陷为激发能量阱，在一定波长光的激发下发光[44]。图3.2为不同激发波长下CQD的荧光发射光谱。从图中可以看出，CQD在不同激发波长下的发射光谱形状大致相同，峰形较窄且对称，均产生了斯托克斯位移，在激发波长为336nm，发射波长为450nm附近的荧光强度最大；且随着激发波长的增加，碳量子点的荧光强度呈现出先增加后减弱的现象。在激发波长336nm以后，发射波长红移现象且荧光强度有不同程度的降低。通过荧光吸收光谱(图3.2)可知CQD具有良好的荧光理化性质，进一步说明CQD已成功制备。图3.2碳量子点的荧光吸收光谱3.2.3粒径分析图3.3为CQD溶胶的粒度分布图，从图中可以看出CQD量子点的粒径主要分布在2.8~3.2nm，粒度分布区间约在2~7nm内，均小于10nm，符合碳量子点的理化性质，所以本实验中制备的CQD拥有量子点的基本粒径，且其较小的粒径使得量子点具有表面效应、量子限域效应、介电限域效应等量子效应，使其具有发光性质、发生吸收光谱蓝移或红移等现象，这与紫外激发、荧光分析得到的一致，说明CQD的制备是成功的。图3.3CQD粒径分布柱状图3.3复合催化材料的表征3.3.1XRD图3.4为CuCoFe/ST-LDH与CuCoFe/ST/CQD-LDH复合材料的XRD图谱，从图中可以看出，两者的XRD谱基本相同，这说明CuCoFe/ST/CQD-LDH中CQD的加入并没有影响改性水滑石的层状结构；在两者的谱中，2θ=0.8°左右出现了一个较强的衍射峰，这是改性水滑石(001)晶面的衍射峰，由此可见碳量子点负载的改性水滑石材料具有较规整的层状结构。图3.4CuCoFe/ST-LDH、CuCoFe/ST/CQD-LDH的XRD图谱3.3.2TEM(f)(e)(d)(c)(b)(a)通过透射电子显微镜对合成的CuCoFe/ST/CQD-LDH复合材料进行了形貌分析，CuCoFe/ST/CQD-LDH及其前驱体CuCoFe/ST-LDH的TEM(f)(e)(d)(c)(b)(a)图3.5CuCoFe/ST-LDH(a)、(b)及CuCoFe/ST/CQD-LDH(c)、(d)、(e)、(f)的TEM图像3.3.2荧光光谱通过比较最佳稀释比的CQD与CuCoFe/ST/CQD-LDH复合材料的荧光强度可进一步证明碳量子点与改性水滑石进行了有效组装。图3.6为激发波长336nm时，CQD和CuCoFe/ST/CQD-LDH复合材料的荧光光谱图，可以看出负载CQD后的复合材料荧光强度降低，其荧光值从最佳CQD稀释比例的2250降至1310，这说明CQD已成功负载到CuCoFe/ST-LDH上，其荧光值有一定程度的降低，这说明碳量子点的负载未完全负载至改性水滑石上，但复合材料的荧光性能整体良好。图3.6CQD负载前后的荧光光谱3.4常温常压湿式催化氧化降解硝基苯实验在研究碳量子点及其复合产物时，我们找到了另外两种具有催化性能较好的量子点，二硫化钼量子点与氧化铜量子点。并将制备出的三种量子点分别负载在改性水滑石上，进行常温常压催化降解硝基苯实验，探究三种量子点-水滑石复合材料催化氧化降解硝基苯性能。3.4.1三种复合材料对硝基苯的去除为了考察制备出的三种量子点-水滑石复合材料，即CuCoFe/ST/CQD-LDH、CuCoFe/ST/MoS2-LDH、CuCoFe/ST/CuO-LDH常温常压湿式催化降解硝基苯的催化性能，本实验在温度为25℃、模拟硝基苯废水浓度为150mg/L、空气曝气量为300mL/min、pH为7.2、LDHs投加量为2g/L的条件下，探究了三种量子点-改性水滑石复合材料对硝基苯的去除效果。由图3.7可知，三种负载量子点的改性水滑石材料均具有良好的硝基苯催化降解性能，量子点的负载使复合催化材料对硝基苯的降解速率及降解效率有了一定提升。如CuCoFe/ST/CQD-LDH，在240min内，硝基苯的降解率为80%，而相同条件下CuCoFe/ST-LDH对硝基苯的降解率为74%。由图可知，CuCoFe/ST/CQD-LDH复合材料相对CuCoFe/ST/MoS2-LDH、CuCoFe/ST/CuO-LDH复合材料催化性能更佳。在240min内，三种量子点-水滑石对硝基苯降解率分别为。但相较于CuCoFe/ST-LDH，虽然负载量子点后其对硝基苯总的降解率提升不高。3.4.3不同PH条件下CuCoFe/ST/CQD-LDH复合材料Zeta电位的测定及降解硝基苯废水实验从三种不同量子点负载的复合催化材料硝基苯降解实验效果可知，CuCoFe/ST/CQD-LDH表现出最佳的催化性能，对此，本实验通过测定三种不同量子点的Zeta电位及CuCoFe/ST/CQD-LDH复合材料在不同pH条件下的的Zeta电位，探究其催化降解性能与Zeta电位之间的关系。三种量子点具有不同的的Zeta电位，如表3.1所示，可知三种量子点表面均带有负电荷，其中碳量子点的Zeta电位绝对值最大，其分散体系的稳定性相比其他两种更好。通过研究测定不同pH条件下CuCoFe/ST-LDH、CuCoFe/ST/CQD-LDH复合材料的Zeta电位，如图3.8(a)、(b)所示，发现在PH值在3~10范围内变化条件下，CuCoFe/ST-LDH材料由0.5mV下降至-8.8mV，复合材料的Zeta电位由-3mV下降至-15mV。可知，随着pH的增大，复合材料及其前驱体的Zeta电位绝对值均出现逐渐增大的趋势，且通过对比负载CQD前后的催化剂Zeta电位可知，负载CQD的复合催化材料的变化幅度相比未负载的催化材料更大；其次CQD的负载使得催化材料的Zeta电位绝对值有一定的增加，但其增大的幅度较小，这表明碳量子点的负载是有限的，这与荧光光谱分析得到的结论一致。为考察不同PH条件下，催化剂的常温常压湿式催化氧化效果，做以下实验：固定其它反应条件：反应体系初始温度为25℃、LDHs投加量为2g/L，无曝气条件下，研究其在pH值分别为3、6、7.2、9和11条件下，CuCoFe/ST/CQD-LDH催化剂对硝基苯去除的影响，结果如图3.8(c)所示。从图中可以发现，硝基苯的去除效率均随着pH的增加而降低，但其变化幅度较小。在pH=3.0的酸性条件下，反应4h后，扣除曝气所带来的影响，硝基苯的去除效率为57.9%，而在pH=11.0的碱性条件下，反应4h后，硝基苯的去除效率为49.3%。可知在酸性和碱性条件下其总去除效率相差不大，但在反应10min时的去除效率却有较大区别，可以明显看出酸性条件下去除效率大于碱性条件。结合不同pH条件下CuCoFe/ST/CQD-LDH复合材料的Zeta电位可知，碱性环境下催化材料的Zeta电位绝对值越大；而由降解硝基苯废水实验可知，碱性环境下降解效率越差。这说明，催化剂Zeta电位绝对值的高低与硝基苯降解效率无关，即Zeta电位不是催化性能最佳的原因。根据研究者们的经验，结合本实验的研究现象推测，负载量子点后材料催化性能的提升可能是因为量子点具有丰富的官能团，其为金属离子提供了吸附位点，量子点大部分作用于吸附金属离子，而其对硝基苯未完全发挥催化作用，使其总降解率提升有限[45]。另一方面，在材料负载量子点后，硝基苯的降解效率和降解速率均有所提高，可能是由于量子点在催化过程起到类似于“桥梁”的作用，加快了活性自由基的传递，从而提高了降解效率。表3.1三种量子点的zeta电位表QDsZeta电位（mv）CQD-15.9MoS2-QDs-6.67CuO-QDs-0.497(b)(b)(a)图3.8不同pH下CuCoFe/ST-LDH(a)、CuCoFe/ST/CQD-LDH(b)的Zeta电位与CuCoFe/ST/CQD-LDH降解硝基苯(c)(c(c)图3.8不同pH下CuCoFe/ST-LDH(a)、CuCoFe/ST/CQD-LDH(b)的Zeta电位与CuCoFe/ST/CQD-LDH降解硝基苯(c)3.4.2CuCoFe/ST/CQD-LDH复合材料降解硝基苯的离子溶出采用原子吸收光谱测定CuCoFe/ST/CQD-LDH降解硝基苯反应过程中溶出的金属离子浓度，结果如图3.9所示。从图中可以看出，负载CQD之后的CuCoFe/ST/CQD-LDH催化剂主要钴离子溶出仅为0.24mg/g，CuCoFe/ST/-LDH催化剂主要钴离子溶出为1.4mg/g，相较之下CQD的负载使催化剂钴离子溶出显著降低，这可能是碳量子点上丰富的官能团可以作为金属离子的吸附位点，碳量子点与金属离子相结合，使得金属离子的溶出显著降低[45]。3.7mg/g3.7mg/g1.4mg/g1.4mg/g0.24mg/g0.24mg/g图3.9CuCoFe/ST/CQD-LDH催化剂硝基苯降解金属离子溶出3.4.4电化学阻抗电化学阻抗谱(EIS)，一种电化学手段，常常用来表示催化材料所制成的电极内部电荷传输阻力的难易程度。通常情况下，电极材料的圆弧半径越小，则说明其电极材料表面的电荷传输更加容易。图3.10是CuCoFe/ST-LDH电极和CuCoFe/ST/CQD-LDH电极的EIS图谱，由图可知与CuCoFe/ST-LDH相比，复合材料CuCoFe/ST/CQD-LDH电极的圆弧半径更小，这表明负载碳量子点后催化材料具有更小的电荷传输阻抗，具有更好的电荷传输特性，其传递电荷的能力及效率就更高，更有利于加快活性自由基的传递。而CuCoFe/ST-LDH催化剂降解硝基苯属于自由基反应，CuCoFe/ST/CQD-LDH催化材料降解性能提高的主要原因之一是CQD的负载加快了降解反应中自由基的传导。图3.10CuCoFe/ST/CQD-LDH和CuCoFe/ST/CQD-LDH的电化学阻抗谱

第四章结论与展望4.1结论本文采用水热合成法一步制备CuCoFe/ST-LDH催化材料，水热法分别制备出CQD、MoS2-QD，化学沉淀法制备出CuO-QD，利用静电原理将量子点负载在改性水滑石材料上制备得到CuCoFe/ST/CQD-LDH、CuCoFe/ST/MoS2-LDH、CuCoFe/ST/CuO-LDH三种量子点-改性水滑石复合催化材料。利用现代仪器分析手段对CQD及其复合催化材料进行了表征，考察其组成和结构。并分别于常温常压湿式催化氧化条件下降解模拟硝基苯废水体系进行了研究，研究了不同pH条件下Zeta电位对硝基苯去除的影响及不同初始pH对CuCoFe/ST/CQD-LDH催化降解硝基苯性能的影响。得出如下结论：（1）通过紫外-可见光谱、荧光光谱、粒度分析等手段对制备的碳量子点进行表征。紫外-可见光及荧光分析结果显示制备出的CQD具有良好的紫外吸收及荧光理化性质，在紫外线照射下发出明亮的蓝光，激发波长336nm处有较强的荧光吸收。粒径分析显示制备出的CQD的具有量子点基本粒径，具有较小的粒径。（2）通过X射线衍射、透射电子显微镜、荧光吸收等手段对负载CQD的改性水滑石复合催化材料CuCoFe/ST/CQD-LDH进行表征。XRD结果显示合成的复合材料并没有因CQD的负载而改变其水滑石原有的层状结构，且水滑石的层间距有一定在增大；TEM显示合成的复合催化材料的结构为层状结构，且层板上均匀地负载着CQD，其粒径在2.8~3.2nm范围内居多；荧光吸收光谱显示，负载CQD的复合材料CuCoFe/ST/CQD-LDH的荧光强度相较单体CQD有一定程度的降低，CQD的负载有限，但其荧光性能良好。（3）CuCoFe/ST/CQD-LDH、CuCoFe/ST/MoS2-LDH、CuCoFe/ST/CuO-LDH三种复合催化材料相比较，分别降解模拟硝基苯废水，结果表明相较其他两种量子点负载改性水滑石材料具有更好的催化性能。以CuCoFe/ST/CQD-LDH为催化剂，通过探究不同pH条件下催化材料的Zeta电位变化规律，发现随着pH的升高，催化材料的Zeta电位绝对值升高，且CQD的负载使得催化材料的Zeta电位绝对值有一定的增加。而用锥形瓶模拟的方式进行单因素pH值下常温常压湿式催化氧化降解硝基苯的实验结果表明：随着pH的降低，硝基苯降解效率升高。结合两者可知，催化剂Zeta电位绝对值的高低与硝基苯降解效率无关，即Zeta电位不是催化性能表现最佳的原因。（4）通过测量催化材料降解硝基苯的金属离子溶出可知，负载CQD的复合催化材料CuCoFe/ST/CQD-LDH相较其前驱体CuCoFe/ST-LDH，其主要钴离子的溶出显著降低，这可能是碳量子点上丰富的官能团可以作为金属离子的吸附位点，碳量子点与金属离子相结合，使得金属离子的溶出显著降低。（5）通过测量改性水滑石负载CQD前后的电化学阻抗可知，CuCoFe/ST/CQD-LDH较CuCoFe/STLDH具有更小的电荷传输阻抗与更好的电荷传输特性，其传递电荷的能力及效率更高，有利于硝基苯降解反应中活性自由基的快速传递。这说明CQD的负载加快了降解反应中自由基的传导，从而提升了其催化降解硝基苯性能。4.2展望本文初步探讨了CuCoFe/ST/CQD-LDH常温常压湿式催化降解硝基苯性能，但由于实验条件、实验时间和研究经验等限制，尚有许多工作需要进一步研究：（1）采用其他现代表征手段对CuCoFe/ST/CQD-LDH进行进一步表征（2）探究CuCoFe/ST/CQD-LDH在最优条件下对硝基苯的降解效率。（3）考察CuCoFe/ST/CQD-LDH催化材料的再利用性，因CQD与金属离子结合溶出，通过将降解硝基苯后的材料进行CQD的再负载，进行硝基苯降解实验，探究其催化降解硝基苯性能。（4）进一步研究对其他苯系污染物的去除效果，考察CuCoFe/ST/CQD-LDH的普遍适用性。（5）本文探讨了CuCoFe-LDHs催化降解模拟硝基苯，但实际环境中废水组成复杂，其催化降解性能可能会受其他物质的影响，可进一步探究。

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