​ 微波辅助合成介孔MgO@Carbon混合纳米复合材料以增强对羟基化合物的催化降解作用

                   摘要
   

采用微波辅助水热和煅烧相结合的方法生产系列介孔氧化镁@碳（MgO@C）混合纳米复合材料，并通过TEM、XPS、XRD和拉曼光谱进行研究和验证。通过TEM、XPS、XRD和拉曼光谱的研究和验证。煅烧后的MgO@C纳米复合材料具有较高的比表面积和较小的晶粒尺寸，在优化制备后具有较强的降解对苯二酚能力。在室温下，MgO@C-600分解的对氨基苯酚毒素量约为55.65mg/g@90min。此外，拟二阶动力学模型（R2>0.99）更适合实验降解数据。MgO@C-600的强化降解机制制得到了验证，使用氯化硝基蓝四唑（NBT）作为探针来检测更多的超氧自由基（-O2-）活性点的产生。光热效。与非辐照样品相比，在808纳米的近红外（NIR）辐射下，去除效率提高了8倍。由于它们易于制造，成本低，而且去除效率高。MgO@C纳米复合材料可以作为一种合适的吸附剂，用于消除有机磷危险污染物。

关键词：氧化镁，碳，微波，对苯二甲酸，降解

                     简介     
   

纳米材料由于其独特的结构和特性，已经受到了越来越多的关注。其中，金属氧化物纳米颗粒被广泛地应用于各个领域，如储能、催化、电化学、润滑、传感器、涂层和环境修复。[1]

与传统的去除有机污染物的材料相比，金属氧化物纳米颗粒的应用范围更广。具有更好的吸收和降解能力，因为它们有多个活性点和高比表面积。作为一种有机磷农药和模拟VX的化学神经毒剂，对羟色胺毒素已被用作许多研究的探针分子，以探索如何进行解DU，以引起人们对环境修复的重视[2]
各种金属氧化物作为吸附剂，用于消除对氧磷的污染[3]。如TiO2, [4-5] MgO, [6-8] CaO, [9] ZnO, [10]
Al2O3[11-12] 或 MnO2[13] 和 CeO2[14]
。其中，氧化镁是一种相对便宜、安全、高效和容易获得的吸收溶液中的重金属离子、有机染料、氟化物和磷酸盐。然而，制备尺寸较小的氧化镁纳米颗粒一直是一个挑战。因为它的高活性和易结块。一般来说，纳米颗粒的尺寸越小，其比表面积就越大。因此，它可以提供更多的活性点，以改善其固有的吸附和降解性能。      

到目前为止，人们已经探索了各种方法来获得氧化镁纳米颗粒，例如溶胶-凝胶法、化学沉淀法、水热法、溶胶热法、热分解法、化学气相沉积法、微乳法和超声波法。用不同方法制备的氧化镁纳米颗粒的颗粒大小和形态具有不同的特性。在这些方法中，水热法通常被用来合成[20-21]然而，这些方法通常需要相对较高的水热温度（即180℃至265℃）和培养时间长（即4-6小时）[22]，由于能源消耗大，对环境造成了严重的负面影响。作为一种有效的绿色方法。微波辅助辐照可以用来克服这些问题，由于其更快的加热速度、更高的能源效率、更容易控制和更安全的特性，微波辅助辐照可以用来克服这些问题，以促进批量加热的水热反应。[23]。作为一种传统的吸附剂，活性炭显示出体面的吸附能力。然而，它的饱和能力是有限的，而且吸收的毒物分子很容易解离，由于物理吸附的原因，会造成二次污染或伤害。[25-26]
很少有研究关注氧化镁/碳纳米复合材料的混合制造。[27]
在此，我们应用微波辅助水热法，一举合成了层次分明的氧化镁掺杂碳纳米复合材料（MgO@C），以探索其对对苯二酚的降解性能。      

        首先，在温和的条件下，在室温下用甲苯/H2O中水解的Mg(CH3O)2过夜制备水合Mg(OH)2。然后，加入三甘醇（TEG），作为碳源和极性分子，这有利于在程序化微波辐照下的加热条件，形成Mg（OH）2-TEG前体。ZUI后，Mg（OH）2-TEG前体在不同的煅烧温度下，在N2条件下分解形成MgO纳米颗粒和无定形碳。表示为系列MgO@C纳米复合材料。此外，所制备的MgO@C纳米复合材料的结构和形态，以及它们对对苯二酚的性能、动力学和降解的机制进行了研究。此外，特定的MgO@C样品显示了在对苯二酚的降解方面表现出明显的光热增QIANG效果。这样的MgO@C可以成为去除有机磷毒素的有效吸附剂。由于其相对较小的颗粒尺寸、较大的比表面积和丰富的超氧自由基（-O2-）位点。

结论

   

在不同的煅烧温度下，一个联合的微波辅助的成功地优化了微波辅助水热法，得到了具有相对较小尺寸和高比表面积的系列MgO@C纳米复合材料。该MgO@C-600样品具有ZUI佳的对羟胺毒素降解效果，在90分钟后有86.95%的消除率为86.95%，qt为55.65
mg/g。这一动态过程很好地符合伪二阶模型。研究发现，MgO@C-600
纳米复合材料暴露了更多的超氧自由基（-O2-）活性位点。颗粒的大小。除了高比表面积外，纳米材料的颗粒大小、形状和内部结构是决定降解性能的关键因素。此外。MgO@C-700显示了光热增强的对羟基化合物降解作用。由于其简便、低成本、生态友好的制造工艺和高去除率。MgO@C纳米复合材料可以作为一种潜在的吸附剂选择来消除有机磷危险污染物。