臺灣中原大學林義峰&國立中興大學林坤儀Sep. Purif. Technol.：電紡鈷鐵氧體納米纖

DOI:10.1016/j.seppur.2020.118163

雖然Co3O4納米粒子（NPs）常被用于活化過氧單硫酸鹽（PMS）以降解有機污染物，但Co3O4 NPs易于聚集并且難以從水中回收，因此，鈷鐵氧體（CoFe2O4）被認為是Co3O4的一種磁可控替代品。而且，可以將CoFe2O4制備成高縱橫比的納米纖維結構，以將NPs配置為纖維形態，從而防止聚集，但又具備優異的質構特性。本研究旨在通過靜電紡絲技術開發出這樣一種CoFe2O4納米纖維（CFNF），作為活化PMS以降解SUA的磁性催化劑。所得CFNF由配置為CFNF中纖維結構的CoFe2O4 NPs組成，以使CFNF具有有利的形態和質構特性。因此，CFNF對活化PMS降解SUA的催化活性高于典型的市售Co3O4 NP，因為CFNF活化PMS在45分鐘內完全消除了SUA，kobs=0.08min-1，而Co3O4 NP活化PMS僅消除了約20％的SUA。CFNF活化PMS降解SUA的Ea為24.6kJ/mol，明顯低于其他催化劑的Ea值，且CFNF可以重復使用5次而不會損失催化活性。這些特性證實了CFNF是一種很有前途的活化PMS以降解新興污染物的磁性催化劑。本研究所提出的CFNF的制備方法為CoFe2O4纖維結構的環境催化應用提供了一種簡便的途徑。

圖1.由Co/Fe-PAN電紡納米纖維煅燒制備CFNF的示意圖。

圖2.（a），（b）CFNF的SEM圖像，（c）CFNF的尺寸分布，（d）CFNF的EDS，以及（e），（f）CFNF的TEM圖像。

圖3.（a）CFNF的XRD圖譜和（b）拉曼光譜。

圖4.CFNF的XPS分析：（a）全掃描，（b）Co2p，（c）Fe2p和（d）O1s芯能級譜。

圖5.CFNF的物理特性：（a）飽和磁化強度，（b）N2吸附等溫線和孔徑分布，以及（c）zeta電位。

圖6.僅PMS、吸附到CFNF、CFNF活化PMS和Co3O4 NP活化PMS降解SUA的比較（CFNF=100mg/L或PMS=150mg/L，T=30℃）。

圖7.（a）催化劑和（b）PMS劑量對SUA降解的影響（CFNF=100mg/L或PMS=150mg/L，T=30℃）。

圖8.（a）溫度和（b）pH對SUA降解的影響（CFNF=100mg/L或PMS=150mg/L，T=30℃）。

圖9.（a）離子和表面活性劑對SUA降解的影響以及（b）CFNF的可重復使用性（CFNF=100mg/L或PMS=150mg/L，T=30℃）。

圖10.（a）離子和清除劑對SUA降解的影響和（b）CFNF活化PMS的ESR譜圖（□：DMPO-OH；○：DMPO-SO4）（CFNF=100mg/L或PMS=150mg/L，T=30℃）。

圖11.CFNF活化PMS導致SUA降解的可能途徑。