Layered double oxide (CoAl-LDO) catalysis for enhanced ozonation of methyl orange: Performance assessment and mechanistic insights

催化作用 臭氧 化学 煅烧 氢氧化物 甲基橙 氧气 化学工程 氧化物 分子 光化学 无机化学 有机化学 光催化 工程类
作者
Peng Wang,Yishan Wang,Bin Zhou,Fanpeng Meng,Zhihao Zhao,Chuncheng Wei,Lijuan Zhou,Guangwu Wen,Xueqian Zhang
出处
期刊:Journal of Molecular Liquids [Elsevier BV]
卷期号:404: 124995-124995 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.molliq.2024.124995
摘要

In this study, we report the successful synthesis of a novel layered double oxide (CoAl-LDO) ozone catalyst through co-precipitation and high-temperature calcination method, utilizing layered double hydroxide (CoAl-LDH) as an uncalcined intermediate product. The synthesized CoAl-LDO exhibits a thinner and more curved plate-like morphology with well-developed porous structures, demonstrating richer content of active oxygen species and enhanced oxygen migration ability. Notably, the CoAl-LDO catalyst demonstrates superior catalytic performance compared to conventional catalysts and ozone alone systems. Utilizing methyl orange (MO) as the target pollutant, CoAl-LDO catalyzed ozonation achieved an impressive removal rate of 88.27 % within 10 min, surpassing the performance of CoAl-LDH (61.84 %), Co3O4 (57.71 %), and O3 alone systems (47.71 %). Moreover, the CoAl-LDO catalyst exhibited excellent stability and reusability, maintaining a removal rate above 72.13 % over four consecutive cycles. In addition, we propose a novel reaction mechanism for the catalytic ozonation based on the interconversion of Co2+ and Co3+ during the reaction process to generate oxygen vacancies (OV), which in turn react with water molecules and ozone molecules to produce ROS (especially O2−). These findings provide unique perspectives for the precise design and rational application of ozone catalysts.
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