研究目的
制备并评估二氧化锰纳米颗粒/活性炭复合材料及二氧化锰纳米颗粒作为高效光催化剂，在紫外和可见光照射下对刚果红染料进行光降解。
研究成果
与MnO2纳米颗粒相比，MnO2/AC复合材料展现出更优异的光催化活性，在紫外光照射下5分钟内可降解98.53%的刚果红染料，这归因于其更好的分散性和协同效应。该催化剂在紫外和可见光下均有效，循环使用后仍保持活性，且在自来水中表现出更佳性能，显示出在废水处理应用中的高效潜力。
研究不足
该研究在工业应用的可扩展性方面可能存在局限，交流电特性可能因来源不同而存在潜在差异，且催化剂的再生与长期稳定性有待进一步优化。使用矿物成分未知的自来水可能引入不可控变量。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用化学还原法（以NaOH为还原剂）合成MnO?/AC复合材料和MnO?纳米颗粒，旨在载体材料上制备分散良好的纳米颗粒以增强光催化活性。实验方法包括化学还原、超声处理、回流反应及紫外/可见光下的光降解实验。
2：样本选择与数据来源：
活性炭由花生壳制备，刚果红染料作为污染物。样品表征技术包括扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDX)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、粒度分析仪(Zetasizer)和紫外-可见分光光度计。
3：实验设备与材料清单：
设备包含管式炉、超声仪、离心机、紫外-可见分光光度计、扫描电镜(JEOL JSM-5910)、原子力显微镜(Agilent 5500)、能谱仪(Inea 200)、粒度分析仪(Malvern ZS-90)；材料包括花生壳、磷酸、氢氧化钠、刚果红染料、氢气/氧气/氮气及MnCl?·2H?O。
4：0)、原子力显微镜(Agilent 5500)、能谱仪(Inea 200)、粒度分析仪(Malvern ZS-90)；材料包括花生壳、磷酸、氢氧化钠、刚果红染料、氢气/氧气/氮气及MnCl?·2H?O。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：活性炭制备流程为干燥→酸浸→碳化→活化→热处理；MnO?/AC和MnO?纳米颗粒合成步骤包括超声处理→逐滴加入NaOH→回流→过滤→干燥；光降解实验流程为添加催化剂至染料溶液→超声→紫外/可见光照射→离心→紫外-可见分光光度法测定降解率。
5：数据分析方法：
通过吸光度测量计算降解百分比，结合表征技术数据分析样品形貌、成分、粒径及稳定性。
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SEM
JSM-5910
JEOL
Morphological study of catalysts/materials
-
AFM
5500
Agilent
Morphological study of catalysts/materials
-
EDX spectrometer
Inea 200
Oxford
Elemental composition study
-
Zetasizer
ZS-90
Malvern
Determination of particle size, PDI, and zeta potential
-
UV/Visible spectrophotometer
1800
Shimadzu
Monitoring photodegradation study
-
Tube furnace
Carbonization and activation of samples
-
Soxhlet apparatus
Washing samples to neutral pH
-
Centrifuge
Separation of catalyst from solution
-
UV-light source
Irradiation for photodegradation experiments
-
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