微-納結(jié)構(gòu)Fe3O4及其復(fù)合物的設(shè)計(jì)合成及在有機(jī)污染物去除中的應(yīng)用.pdf

1、有機(jī)污染物是環(huán)境污染的主要成分之一，而催化降解是去除有機(jī)污染物的主要方法之一。鐵基催化劑由于無(wú)污染、成本低、有磁性易于回收等特點(diǎn)，在治理環(huán)境方面持續(xù)受到研究者的關(guān)注。普通鐵基催化劑催化效率較低，因此對(duì)其改善，提高其催化效率有很大的意義。本文通過(guò)合成微/納結(jié)構(gòu)的Fe3O4及其復(fù)合物，意在實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的高效去除，并通過(guò)有機(jī)污染物的降解實(shí)驗(yàn)和熒光實(shí)驗(yàn)，研究了有機(jī)污染物的去除機(jī)理。
　　1.采用一步水熱法合成微/納結(jié)構(gòu)Fe3O4。由于催

2、化劑的催化性能與其結(jié)構(gòu)性質(zhì)有關(guān)，因此通過(guò)改變水熱合成條件來(lái)調(diào)控產(chǎn)物結(jié)構(gòu)相關(guān)性質(zhì)。結(jié)果顯示，不同的參數(shù)，如時(shí)間、溫度以及反應(yīng)劑的量等對(duì)產(chǎn)物的成分和結(jié)構(gòu)都有不同程度影響，并且都有一個(gè)最佳值，過(guò)多或者過(guò)少都對(duì)形貌有著不利的影響。在本試驗(yàn)系統(tǒng)中，當(dāng)FeCl3的量為3mmol，CO(NH2)2的量為8mmol，純水為溶劑，反應(yīng)時(shí)間為10h，反應(yīng)溫度為160℃，使用Na2S2O3·5H2O為催化劑并且它的量為5mmol時(shí)，是產(chǎn)物合成的最佳條件。在最

3、佳條件下，成功獲得了海膽狀Fe3O4，此產(chǎn)物擁有很大的比表面積、大量的孔洞、合適的尺寸以及優(yōu)秀的形貌和分級(jí)的微/納結(jié)構(gòu)。
　　2.在前面研究的基礎(chǔ)上，使用得到的最佳合成條件合成出了海膽狀微/納結(jié)構(gòu)Fe3O4。通過(guò)SEM和TEM表征可以看出，海膽球的大小分布不均一，它的直徑為3至5μm，中間為球狀，四周為針狀，針的長(zhǎng)度大約為0.2到3μm，直徑為0.05至1μm。產(chǎn)物的去除有機(jī)污染物的性能通過(guò)R6G的降解實(shí)驗(yàn)來(lái)表征。結(jié)果顯示，產(chǎn)物對(duì)

4、R6G的降解效率遠(yuǎn)高于普通的納米Fe3O4和微米Fe3O4。產(chǎn)物較高的降解效率是由于其具有海膽狀的形貌、多孔的結(jié)構(gòu)和高的比表面積。產(chǎn)物還具有控制·OH的釋放速率，提高其利用率的作用。此外，產(chǎn)物還有很好的穩(wěn)定性可以重復(fù)使用以及有良好的磁性易于分離。
　　3.在合成微/納結(jié)構(gòu)Fe3O4的基礎(chǔ)上通過(guò)額外添加ZnO，使用一步水熱法成功合成了針狀微/納結(jié)構(gòu)Fe3O4/ZnFe2O4復(fù)合物。產(chǎn)物的形貌主要為針狀或者棒狀。棒的長(zhǎng)度大約為0.2到

5、1.5μm，棒的直徑為0.05至0.5μm。棒的一端相互堆積在一起，而另一端向四周散開(kāi)，組合起來(lái)像花朵一樣。本文通過(guò)對(duì)R6G和甲苯的降解實(shí)驗(yàn)來(lái)分別研究產(chǎn)物對(duì)液態(tài)和氣體有機(jī)污染物的光催化效率。產(chǎn)物對(duì)液態(tài)和氣體有機(jī)污染物都有很好的光催化效率并且是普通光催化劑及普通Fe3O4的2至3倍。這不僅是因?yàn)楫a(chǎn)物具有針狀形貌、特殊結(jié)構(gòu)和高的比表面積，同時(shí)也是由于Fe3O4具有良好導(dǎo)電性，可以轉(zhuǎn)移ZnFe2O4導(dǎo)帶中的電子，阻止其與空穴重新結(jié)合，提高了光