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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
草酸与铬酸根形成配位络合物强化可见光还原六价铬的机理研究
  • Title

    The coordination complex formed by oxalic acid and chromate andthe mechanism for enhanced photoreduction of Cr(Ⅵ) undervisible-light irradiation

  • 作者

    关盈盈王浩葛小明邓力恺邓斌穆毅邹建平

  • Author

    GUAN Yingying;WANG Hao;GE Xiaoming;DENG Likai;DENG Bin;MU Yi;;ZOU Jianping

  • 单位

    南昌航空大学江西省持久性污染物控制与资源化重点实验室中国航发南方工业有限公司安全保障部环境保护室

  • Organization
    Key Laboratory of Jiangxi Province for Persistent Pollutants Control and Resources Recycle, NanchangHangkong University
    Department of Security and Protection, Aecc SouthIndustry Company Limited
  • 摘要
    草酸是自然水体中广泛存在的一种小分子羧酸,主要来源于植物的根系分泌和有机质的分解,对自然水体中 Cr(Ⅵ)的还原有重要的影响。 本研究通过等温滴定量热法(ITC)、电喷雾高分辨质谱(ESI-HRMS)分析发现,当 pH≤4,草酸根和铬酸根分别以 HC2O-4 和 HCrO-4 的形式存在时,可以通过脱水缩合的方式形成具有可见光活性的草酸-铬酸配位络合物(HC2CrO-7 )。 在可见光的照射下,HC2CrO-7络合物草酸氧原子上的电子可以通过 HOMO-LUMO 跃迁的形式向铬酸根转移,实现 Cr(Ⅵ)的还原。 借助电喷雾高分辨质谱检测了 Cr(Ⅵ)还原过程中的中间产物,确定Cr(Ⅵ)最终还原产物为低毒的 Cr(Ⅲ)-草酸络合物([Cr3+ -(C2O2-4 ) 3] 3-)。 根据检测到的反应产物,绘制了草酸可见光还原 Cr(Ⅵ)的反应路径。 本研究将为利用草酸高效光还原 Cr(Ⅵ) 技术提供理论依据。
  • Abstract
    Oxalic acid, which mainly originates from root exudation and plant residue decomposition,is one of the most widely existiug carboxylic acids, and has a dramatic impact on the reduction of chro⁃mate in natural waters. In this study, isothermal titration calorimetry (ITC), theoretical calculations,and electrospray ionization high resolution mass spectrometry ( ESI - HRMS) analysis revealed thatoxalic acid could complex with chromate to form a Cr(Ⅵ)-oxalate complex via an esterification processat pH≤4. The in situ generated HC2CrO7 complex was a visible-light-active species, and visible lightcould induce electron transfer from the oxalate unit to the Cr(Ⅵ) within the HC2CrO7 complex via aHOMO-LUMO electronic transition, resulting in Cr(Ⅵ) reduction. Subsequently, we verified the Cr(Ⅵ)reduction intermediates, and the hypotoxic Cr(Ⅲ) species [Cr3+-(C2O2-4 ) 3] 3- was the final product.Finally, the pathway of Cr(Ⅵ) reduction by oxalic acid under visible-light irradiation was proposed.This study will provide a theoretical basis for efficient photoreduction of Cr(Ⅵ) pollution using oxalicacid.
  • 关键词

    草酸 六价铬 光还原 重金属

  • KeyWords

    Oxalic acid; Cr(Ⅵ); Photoreduction; Heavy metal

  • 基金项目(Foundation)
    国家自然科学基金资助项目(52360027)
  • DOI
  • 引用格式
    关盈盈, 王浩, 葛小明, 等. 草酸与铬酸根形成配位络合物强化可见光还原六价铬的机理研究[J]. 能源环境保护, 2024, 38(1): 109-118.
  • Citation
    GUAN Yingying, WANG Hao, GE Xiaoming, et al. The coordination complex formed by oxalic acid and chromateand the mechanism for enhanced photoreduction of Cr(Ⅵ) under visible-light irradiation[J]. Energy Environ⁃mental Protection, 2024, 38(1): 109-118.
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