低分子有機(jī)酸對(duì)鐵氧化物形成轉(zhuǎn)化的影響.pdf

1、赤鐵礦（α-Fe2O3）是鐵氧化物的一種，屬于n-型半導(dǎo)體材料，具有體積小、比表面積大、活化中心多等特點(diǎn)。赤鐵礦可以催化降解有機(jī)污染物，吸附Cr, As等重金屬，還可作為生物醫(yī)學(xué)材料等。環(huán)境中低分子有機(jī)酸對(duì)赤鐵礦的形成轉(zhuǎn)化有重要作用，尤其是具有還原性的有機(jī)酸可與Fe(Ⅲ)反應(yīng)生成Fe(Ⅱ)促進(jìn)赤鐵礦的形成。L-酒石酸(L-TA)、蘋(píng)果酸(MA)、丁二酸(SA)和檸檬酸(CA)具有不同酸性、羧基和羥基數(shù)目、碳鏈長(zhǎng)度及其與三價(jià)鐵絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)

2、等，對(duì)鐵氧化物形成轉(zhuǎn)化的影響也不同。本文以這四種低分子有機(jī)酸為添加劑，運(yùn)用X-射線(xiàn)衍射儀(XRD)、電子顯微鏡(SEM、TEM、HRTEM)以及傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)等現(xiàn)代分析手段研究了低分子有機(jī)酸對(duì)鐵氧化物形成轉(zhuǎn)化的影響，探討了不同形貌和尺寸赤鐵礦生成機(jī)制;在此基礎(chǔ)上，研究了合成產(chǎn)物對(duì)亞甲基藍(lán)(MB）的去除特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)取得的主要結(jié)果有:
　　 1.L-TA是二元羧酸，含有兩個(gè)α-OH，具有還原性，它可作為還原劑和模板劑

3、促進(jìn)赤鐵礦的形成。隨L-TA添加量增加，產(chǎn)物的特征衍射峰強(qiáng)度先增加后降低，在1.0％時(shí)峰強(qiáng)最強(qiáng)。產(chǎn)物形貌由0.5％ L-TA到1.0％ L-TA時(shí)產(chǎn)物形貌均未改變，為玉米棒狀，但顆粒變大，長(zhǎng)徑比增加。最佳條件1.0％ L-TA時(shí)，赤鐵礦直徑為100-150 nm、長(zhǎng)200-300 nm。L-TA可以選擇性吸附在赤鐵礦上，表面吸附L-TA的赤鐵礦小顆?？梢匝卮怪眂軸的(001)面通過(guò)定向聚集形成玉米棒狀。隨溫度升高L-TA促進(jìn)作用越明顯;

4、隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，生成的赤鐵礦的結(jié)晶度均增強(qiáng)。體系pH對(duì)反應(yīng)影響較大:L-TA在pH≦7以及pH≧10時(shí)均能生成純相赤鐵礦，初始pH=11時(shí)通過(guò)奧斯特瓦爾德熟化機(jī)制生成直徑100-200 nm表面光滑的圓球狀。
　　 2.MA是二元羧酸，僅含有一個(gè)α-OH，還原性比L-TA弱，它也可作為還原劑和模板劑促進(jìn)赤鐵礦的形成，但促進(jìn)作用較L-TA弱。MA在pH≦7能生成純相赤鐵礦，pH≧8時(shí)促進(jìn)作用不明顯，其最佳控制赤鐵礦形貌的條件為:初

5、始pH=7、添加量為0.5％時(shí)20 h通過(guò)奧斯特瓦爾德熟化機(jī)制生成直徑100-150 nm表面粗糙的圓球狀赤鐵礦。
　　 3.SA是二元羧酸，但無(wú)α-OH，無(wú)還原性。CA為三元羧酸，僅含一個(gè)α-OH而且其相應(yīng)的α-C無(wú)氫，其活性低于L-TA和MA。SA和CA的加入抑制晶質(zhì)鐵氧化物的形成。SA和CA均通過(guò)靜電作用或基團(tuán)間的專(zhuān)性吸附作用吸附于水鐵礦表面，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的有機(jī)酸-水鐵礦配合體，占據(jù)了鐵氧化物鐵表面的溶解位，產(chǎn)生了空間阻滯

6、效應(yīng)，顆粒直接接觸減少，對(duì)鐵氧化物的形成產(chǎn)生抑制作用。CA的α-OH活性較低，但其分子量相對(duì)較大，而且與Fe3+絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)最大，其形成的配位體穩(wěn)定性更高，使得鐵氧化物表面溶解更困難，而且其空間阻滯作用較大，不利于晶質(zhì)鐵氧化物的形成。
　　 4.1.0％ L-TA，pH=7條件下合成的玉米棒狀α-Fe2O3表面活性較高，比表面積較大，對(duì)MB的去除效果最顯著，且在堿性pH下對(duì)MB具有較高的去除率，為93.12％。α-Fe2O3去除