鐵基納米復(fù)合材料的合成及其性能研究.pdf

1、近年來，由于能源的過度消耗以及環(huán)境的持續(xù)惡化，人們將越來越多注意力轉(zhuǎn)移到環(huán)境治理和開發(fā)清潔能源上。水污染是環(huán)境問題中急需解決的問題，目前最為常見、快捷和簡單的污水處理方法包括光催化和吸附作用;而在新能源的開發(fā)方面，氫氣是公認(rèn)的清潔能源，它具有清潔、來源豐富、可再生等優(yōu)點，電解水因工藝簡單、無污染，產(chǎn)物純凈而在制取氫氣的眾多方法中脫穎而出。目前光催化、吸附以及電解水技術(shù)已被廣泛的研究并且取得了一定成果，但是也存在許多缺點需要完善，如光催化

2、過程中的電荷轉(zhuǎn)移效率低，吸附過程的最大吸附容量仍需提高，而電解水存在能耗高，材料成本高，催化效率低等問題。鐵基材料，由于在地球中含量豐富并且具有獨特的物理化學(xué)性能而備受科研界的青睞，在光催化、染料吸附、電解水等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。由鐵基納米材料構(gòu)建的復(fù)合材料能夠綜合其各個組成成分的優(yōu)點，在解決環(huán)境和能源方面具有很強(qiáng)的競爭優(yōu)勢，也是未來新材料的發(fā)展方向。
　　本文圍繞鐵基納米復(fù)合材料的制備及其性能研究展開工作，重點研究了其制備過程以

3、及所制備材料的光催化降解染料、吸附染料和電解水析氧的性能。主要從以下三個方面展開論述:
　　1.簡易的犧牲模板法合成一維多孔CdO/CdFe2O4異質(zhì)納米針及其超級吸附性能研究
　　本章中介紹了一種新穎、簡易的自犧牲模板的方法來合成孔結(jié)構(gòu)均勻分布的一維多孔CdO/CdFe2O4異質(zhì)納米針的方法。具體來說是先合成出表面光滑的Cd2Fe(CN)6納米，接著通過一個簡單的低溫?zé)崽幚磉^程，前驅(qū)體納米針轉(zhuǎn)化為多孔CdO/CdFe2O4

4、異質(zhì)納米針。由于其獨特的結(jié)構(gòu)，CdO/CdFe2O4異質(zhì)納米針可以作為一種高效吸附剛果紅染料的吸附劑，實驗數(shù)據(jù)表明其吸附容量高達(dá)1491mg g-1。此外，這一吸附過程被系統(tǒng)的研究，結(jié)果表明吸附過程符合Langmuir吸附等溫線和準(zhǔn)二級動力學(xué)模型。以上研究表明制備的CdO/CdFe2O4異質(zhì)納米針在染料廢水的處理方面有很大的應(yīng)用潛力
　　2.三元納米復(fù)合材料CdFe2O4/CdS/PANI的制備及其光催化性能研究
　　本章中

5、以FeOOH納米棒為模板，先在其表面生長CdS顆粒，然后通過在氮氣氣氛中煅燒轉(zhuǎn)化為CdFe2O4/CdS二元復(fù)合納米棒材料，最后通過包覆高分子化合物PANI，形成CdFe2O4/CdS/PANI三元復(fù)合納米棒材料，該材料在光催化降解有機(jī)染料RhB中表現(xiàn)出良好的催化效果。不同質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的PANI會影響最終產(chǎn)物的光催化效果，通過光降解效果對比找到了PANI的最佳配比為9％，循環(huán)性測試表明CdFe2O4/CdS/PANI三元復(fù)合材料具有很好的

6、穩(wěn)定性。
　　3.Ni2P納米片/FeP納米紡錘體二元異質(zhì)材料的制備及電催化析氧性能研究
　　本章節(jié)著重闡述了一種通過簡單的水熱法制備FeOOH納米紡錘體模板，并在其表面一步步轉(zhuǎn)化形成垂直生長在FeOOH納米紡錘體上NiSiO3納米片的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，最后通過一個簡便的磷化方式將其磷化得到Ni2P納米片/FeP納米紡錘體二元異質(zhì)磷化物納米材料的方法。并對制備的FeP/Ni2P二元磷化物材料進(jìn)行了電催化析氧性能測試，發(fā)現(xiàn)該材料具有優(yōu)