纳米级Fe3O4-Pd/Fe复合材料催化脱氯2,4-D研究

采用共沉淀法制备纳米级Fe_3O_4,将其包覆在纳米Pd/Fe颗粒表面制成纳米级Fe_3O_4-Pd/Fe复合材料,并用于2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)的催化脱氯.同时,采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等方法对复合材料的结构进行分析,并考察了初始pH、钯化率、反应温度、纳米Fe_3O_4投加量等实验参数对n Fe_3O_4-Pd/Fe复合材料催化脱氯2,4-D的影响.结果发现,纳米Fe_3O_4粒径小于Pd/Fe纳米颗粒,具有一定的磁性,包覆于纳米Pd/Fe表面,提高了纳米材料的稳定性及分散性,并有利于复合材料的回收和循环利用.此外,纳米Fe_3O_4具有一定的导电性,可作为良好的电子通道为纳米Pd/Fe颗粒传递电子,促进反应的进行,增强2,4-D的去除效果.实验结果表明,较高的钯化率、反应温度、Fe_3O_4∶Fe质量比及中性pH条件均有利于反应的进行.当纳米Fe投加量为1.0 g·L-1,m(Fe_3O_4)∶m(Fe)为1∶1,初始pH为7.0,钯化率为0.15%,反应温度为25.0℃时,反应90 min后,40.0 mg·L-1的2,4-D的去除率达到100%,苯氧乙酸(PA)的生成率达99.8%.     

Fe3O4@生物炭磁性材料光-类Fenton降解水中盐酸四环素

以玉米秸秆为生物炭原料,在600℃高温缺氧条件下煅烧成炭,并利用共沉淀法在其上负载Fe_3O_4,制得Fe_3O_4@玉米秸秆炭磁性非均相芬顿催化剂。运用XRD、SEM、EDS和TEM技术对材料进行表征,研究其在不同条件下光-类Fenton协同催化降解水中盐酸四环素的性能,考察材料的磁性回收能力和催化稳定性。结果表明,Fe_3O_4纳米颗粒均匀覆盖在炭载体表面,整体形貌上保持玉米秸秆通道状多孔结构。初始pH=7条件下降解盐酸四环素的最佳参数为:溶液初始过氧化氢量为10 mmol/L、Fe_3O_4@玉米秸秆炭催化剂投加量为0.3 g/L、反应时间为60 min。材料具有pH为3～7的适用范围和磁性回收能力。催化剂稳定性强,进行5次重复实验后仍可保持98%的降解率。     

溶剂热法制备磁性生物质炭吸附对硝基苯酚

将法桐树叶煅烧得到生物质炭(BAC),以溶剂热法将Fe_3O_4原位生成负载于BAC表面制备磁性生物质炭复合材料(BAC/Fe_3O_4)。用SEM、XRD、TEM、IR、VSM等对复合材料进行表征。实验结果表明:BAC/Fe_3O_4对对硝基苯酚的吸附在溶液pH为10.0的条件下有较高的吸附量,吸附行为符合朗格缪尔吸附等温线,最大吸附量为246.3 mg/g,吸附过程符合伪二级反应动力学方程,吸附速率较快。该材料可以有效地去除对硝基苯酚,在去除有机污染物方面有较大潜力。     

新型Fe_3O_4@GO@TiO_2光-芬顿催化剂降解刚果红

采用水热法制备了Fe_3O_4@GO@TiO_2三元复合光-芬顿催化剂,应用于刚果红的降解。用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)对催化剂结构进行了表征;采用单因素实验考查了刚果红溶液初始p H、底物初始质量浓度、H_2O_2添加量、降解温度对刚果红降解效果的影响,建立了理想的催化降解条件;通过多次循环使用评价了催化剂的使用稳定性。结果表明,Fe_3O_4@GO@TiO_2三元复合光-芬顿催化剂为近球形颗粒,直径约为2μm;XRD图谱证明催化剂为三元结构;当催化剂用量为500 mg/L时,催化降解刚果红的理想条件为溶液初始p H=3.0~5.0,底物初始质量浓度30 mg/L,H_2O_2添加量为1.5%,降解温度50℃;催化反应200 min时脱色率达到90%以上;循环使用5次后,铁离子溶出量低于0.17 mg/L,磁性Fe_3O_4回收率高,脱色率始终在90%以上,催化前后X射线衍射图谱几乎没有变化,说明催化剂具有良好的使用稳定性。     

基于聚合多巴胺的磁性碳材料的制备及其对甲基绿的吸附

以聚合多巴胺为碳源制备碳材料包覆的磁性纳米颗粒.通过多巴胺的自聚合反应将其包覆在Fe_3O_4纳米颗粒上,在氩气保护下高温灼烧得Fe_3O_4@C复合材料.包覆碳材料后,Fe_3O_4颗粒的稳定性和分散性提高.使用扫描电镜、透射电镜、红外光谱和振动磁强计对材料进行了表征.结果表明成功地制备了核壳结构的Fe_3O_4@C复合材料.用甲基绿来考察Fe_3O_4@C的吸附性能.研究表明,溶液pH对甲基绿的吸附有显著的影响,随溶液pH的升高,甲基绿的吸附容量显著增大.用朗格缪尔吸附等温模型拟合出在纯水、湖水和自来水中Fe_3O_4@C对甲基绿的最大吸附容量分别为490.1、442.5和389.1 mg·g~(-1).热力学研究计算出吸附的吉布斯自由能为负值,说明吸附是自发过程.动力学研究表明甲基绿在Fe_3O_4@C上的吸附过程符合拟二级反应动力学方程,吸附速率较快.     

Fe3O4@TiO2复合材料对砷及染料的去除机理

利用溶剂热法制备了具有不同TiO_2外壳厚度的Fe_3O_4@TiO_2复合纳米材料,并探究其对砷及染料的去除机理。通过材料表征发现:Fe_3O_4@TiO_2复合材料为典型的核壳结构,Fe_3O_4与TiO_2通过化学反应结合形成Ti~(3+),材料感光范围展宽>600 nm;通过吸附等温线实验,n(TiO_2)∶n(Fe_3O_4)为0. 5时,Fe_3O_4@TiO_2复合材料对砷有较好的吸附效果(30 mg/g);可见光下,Fe_3O_4@TiO_2复合材料对染料甲基橙具有高效的光催化效率。Fe_3O_4@TiO_2复合材料是一种既可去除砷又可光催化降解染料的多功能材料,在环境污染治理方面将有广阔的应用前景。     

Fe2O3/MIL-53(Al)催化类芬顿氧化性能及其作用机制研究

以MIL-53(Al)和铁盐为原料,采用浸渍-焙烧的方法,制备了Fe_2O_3/MIL-53(Al)类芬顿催化剂.通过扫描电子显微镜(SEM)、射透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及X射线光电子能谱仪(XPS),对Fe_2O_3/MIL-53(Al)、MIL-53(Al)及Fe_2O_3 3种材料的理化性质进行了表征.以亚甲基蓝为相关材料催化类芬顿反应氧化性能的指示剂,考察了Fe_2O_3/MIL-53(Al)、MIL-53(Al)及Fe_2O_3 3种材料催化类芬顿反应的活性.探讨了Fe_2O_3/MIL-53(Al)催化活性强化的相关作用机制.研究结果表明,Fe_2O_3/MIL-53(Al)的物化结构特征是以赤铁矿为主的纳米Fe_2O_3颗粒均匀、离散地分布在MIL-53(Al)之上,纳米Fe_2O_3颗粒尺寸大多集中在1～5 nm.与未负载纳米Fe_2O_3相比,其分散性和颗粒尺寸都展现出潜在优越性.Fe_2O_3/MIL-53(Al)材料催化类芬顿反应降解水溶液中亚甲基蓝的效果是未负载纳米Fe_2O_3的4.8倍(以反应速率常数计),且TOC去除率亦有明显优势.自由基猝灭实验结果表明Fe_2O_3/MIL-53(Al)催化类芬顿降解污染物的主要活性氧类物质为羟基自由基.MIL-53(Al)孔结构发达、孔分布均匀及孔尺寸较小且均一等结构特征,导致负载其中的Fe_2O_3具有孔道负载量大、颗粒分布离散且均匀、颗粒粒径小且均一等特点,从而强化了纳米Fe_2O_3催化类芬顿反应氧化降解水中污染物的性能.     

磁性金属有机骨架材料吸附分离靛蓝二磺酸钠

通过两步水热法合成了Fe_3O_4@NH_2-MOF(Al)磁性纳米复合材料,采用透射电子显微镜、磁性能分析表征手段对合成样品的形貌以及磁性进行了表征。应用其对靛蓝二磺酸钠染料进行吸附,考察了离子强度、pH值、吸附等温线,吸附动力学和吸附热力学的影响。利用再生性这一特征,用不同洗脱剂进行脱附和再利用。试验结果表明,该材料为纳米级,且具备磁性纳米材料优良的物理和化学性质。该材料具有超顺磁性,在外加磁场的作用下可以实现快速分离。动力学试验研究证明吸附过程符合二级动力学拟合模型,吸附为放热过程,并且是自发进行的。对该材料进行了再生性能考察证明,Fe_3O_4@NH_2-MOF(Al)不仅具有较高的吸附能力,而且可以实现重复利用。     

聚合多巴胺包覆的磁性微球吸附Cr(Ⅵ)

用聚合多巴胺(PDA)包覆溶剂热法制备Fe_3O_4磁性微球,得到Fe_3O_4@PDA复合材料,并采用红外光谱、扫描电镜、透射电镜对复合材料进行表征。同时,对Fe_3O_4@PDA吸附溶液中六价铬(Cr(Ⅵ))的性能进行研究,考察了溶液pH对其吸附性能的影响。结果表明:Fe_3O_4@PDA在溶液pH为3.0时对Cr(Ⅵ)有较好的吸附性能,其吸附动力学数据符合伪二级动力学方程,等温吸附符合Langmuir吸附模型,最大吸附容量达到108.8 mg/g,热力学实验计算出的吉布斯自由能为负值,表明Cr(Ⅵ)在Fe_3O_4@PDA的吸附为自发过程。     

TiO2-Fe2O3复合光催化剂降解废水中土霉素研究

实验以钛酸四丁酯、九水硝酸铁为主要药剂,采用水热法制备纯TiO_2、化学浴法制备TiO_2-Fe_2O_3复合材料,以土霉素为目标降解污染物,研究了Fe_2O_3与TiO_2配比、反应体系、投加量、pH等因素对土霉素降解率的影响,使用XRD、BET、XPS、TEM技术手段对复合材料进行表征分析。实验表明,Fe_2O_3成功复合于TiO_2上,使原材料比表面积增大,在pH=7、微量H2O_2体系下,TiO_2-5%Fe_2O_3复合催化剂能在10 min内降解土霉素,降解率达90%。     

磁性氧化石墨烯/壳聚糖制备及其对磺胺嘧啶吸附性能研究

采用一步溶剂热法制备磁性氧化石墨烯/壳聚糖三元复合材料(GO/CS/Fe_3O_4).复合材料的表征结果显示,GO/CS/Fe_3O_4含有丰富含氧官能团,氧化石墨烯片层上均匀负载四氧化三铁磁性粒子,分散到水中的磁性复合材料在外加磁场的作用下,具有良好的磁分离效果.选择磺胺嘧啶为目标污染物考察复合材料吸附性能.结果表明,吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,在295、303、313 K温度下最大吸附量分别为53.30、60.56、79.23 mg·g~(-1),吸附热力学参数表明GO/CS/Fe_3O_4对磺胺嘧啶的吸附是以物理吸附为主的自发吸热反应.通过不同pH条件下吸附量和Zeta电位分析吸附机理,证明π-π电子共轭效应及静电吸附是复合材料吸附磺胺嘧啶过程中的主导作用力.     

多孔二氧化硅@银纳米材料的制备及其光催化降解菲

采用湿化学方法制备了新型多孔二氧化硅@银纳米材料并对其结构进行表征。实验以此种材料为催化剂,协同紫外光催化体系降解水中多环芳烃类物质——菲的催化性能,并考察了材料催化性能及催化体系对菲降解率的影响因素。研究结果表明:常温下,多孔二氧化硅@银纳米材料投加量为0.4 g/L,H_2O_2浓度为20 mmol/L,菲初始质量浓度为1.02 mg/L的条件下,紫外光协同作用下催化降解菲的效率可达68.4%,是一种新型的多功能催化材料。     

油茶籽壳磁性碳微球的制备及其对PFOS的吸附性能

采用废弃生物质油茶籽壳为碳源,对比不同的Fe_3O_4@C微球修饰方法,以水热法制备了分散性良好,碳层厚度均匀的核壳结构Fe_3O_4@C磁性微球,并使用透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)及X射线衍射(XRD)对其进行了表征,研究了该磁性微球对水体中持久性有机污染物PFOS的吸附性能。Fe_3O_4@C磁性微球吸附PFOS仅需约1 h即可达吸附平衡,其吸附动力学更符合拟一级动力学模型(R~2>0.95);Langmuir吸附模型能较好地拟合其等温吸附数据(R~2>0.98),表明Fe_3O_4@C磁性微球对PFOS的吸附为化学吸附占主体作用,倾向于单层吸附,对PFOS的吸附容量为11.61 mg/g。该吸附剂具有良好的磁性能及吸附性能,对水体中PFOS吸附迅速且易于回收,为废弃生物质的高值开发提供了一种可能路径。     

Bi2O3-TiO2复合光催化剂协同处理铬-邻苯二甲酸酯复合污染

以硝酸铋和钛酸丁酯为前驱体,采用水热法制备了Bi_2O_3-TiO_2复合半导体材料,并利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UVVis)、能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对复合材料的结构进行了表征.同时,考察了Bi_2O_3-TiO_2复合材料对重金属Cr(Ⅵ)和难降解邻苯二甲酸二丁酯(DBP)复合污染的处理性能,并探讨了复合催化剂协同处理复合污染的作用机制.结果表明:该复合催化剂在可见光下能同时降低重金属Cr(Ⅵ)和有机物DBP的浓度,抑制电子和空穴复合,表现出比对单一Cr(Ⅵ)及DBP污染物更高的处理效率.当Bi_2O_3含量为4%时,复合催化剂表现出最佳的光催化活性.     

羧甲基-β-环糊精/磁性介孔硅对Pb2+的吸附研究

采用羧甲基-β-环糊精(CM-β-CD)和磁性介孔二氧化硅制得CM-β-CD/磁性介孔二氧化硅复合吸附剂(Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2-CM-β-CD),并应用于水体中Pb~(2+)的去除。通过SEM、EDS、FTIR、XRD等现代技术表征所得复合材料。研究表明:Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2-CM-β-CD对Pb~(2+)的吸附遵循伪二级模型,符合Langmuir模型。在298 K时,Pb~(2+)的理论饱和吸附量为60.8 mg/g。此外,热力学参数表明吸附过程是自发的。最后,Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2-CM-β-CD表现出优异的磁分离性能,此外还证明在强酸性条件下具有良好的稳定性。经5次再生循环作用后,Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2-CM-β-CD对Pb~(2+)仍保持较高的吸附容量。     

Fe_2O_3-TiO_2-MnO_2/Al_2O_3催化臭氧化催化剂的制备及表征

以Al_2O_3为载体,采用浸渍-焙烧法制备了Fe_2O_3-TiO_2-MnO_2/Al_2O_3催化剂,使用SEM、EDX、BET和XRD方法对其进行了表征.以化工园区污水处理厂二级出水为目标降解物,考察了该催化剂在臭氧催化氧化过程中的催化活性.结果表明,浸渍液中Ti~(4+)、Mn~(2+)、Fe~(3+)的摩尔比为2:2:1、焙烧时间为4h和焙烧温度为500℃下制备出的催化剂对化工园区废水有较好的催化性能,在臭氧投加量为50mg/L,催化剂填充率为50%的条件下,反应60min后废水COD的去除率达到52.2%.三维荧光谱图显示,废水经臭氧催化氧化后,水中可见腐殖质类和UV腐殖质类物质可完全降解,同时有少量类富里酸生成.     

纳米铜复合材料催化还原染料废水的研究

以铜的有机金属框架为铜源前驱物,酚醛树脂为碳源,合成了多孔碳层支撑的Cu/Cu2O/C非贵金属复合材料.负载的Cu/Cu2O颗粒粒径在40nm左右,多孔碳层的高孔隙结构有利于Cu/Cu2O颗粒与目标物充分接触.将Cu/Cu2O/C作为催化剂用于水中多种染料类污染物(邻硝基苯、亚甲基蓝和罗丹明B)的催化还原反应中,材料重复利用5次后,目标物的降解率仍在99%以上,催化剂表现出了良好的催化活性和稳定性.     

不同方法制备Co3O4催化剂CO-SCR性能及机制

氮氧化物(NOx)是造成细颗粒物、近地面臭氧等大气污染问题的重要前体物.随着大气污染治理行动的深入,对工业锅炉/窑炉烟气排放的NOx进行控制十分重要.采用不同方法制备了一系列Co_3O_4催化剂,考察了不同制备方法对CO选择性催化还原NO(CO-SCR)反应活性的影响,通过BET、XRD、Raman、HR-TEM和SEM等技术对该系列催化剂进行了表征.活性测试表明,以硫酸钴为前驱体用固态研磨法制备的Co_3O_4-S催化剂具有更优异的CO-SCR反应活性,且表现出较好的抗水蒸气性能,以醋酸钴为前驱体用固态研磨法制备的Co_3O_4-C催化剂显示出较好的抗水性能. NO氧化结果显示,催化剂的NO氧化效果越好,CO-SCR活性也越好. Raman表征结果显示,Co_3O_4-S表面可能含有更多的Co2+离子,从而有利于形成氧空位. H2-TPR结果表明,Co_3O_4-S催化剂的氧化还原性较好. HR-TEM表征发现Co_3O_4-S和Co_3O_4-O主要暴露(111)和(220)晶面,而更多(220)晶面的暴露可能更有利于反应的进行.     

改性海藻酸钠微球对Pb2+吸附性能的研究

文章以海藻酸钠(SA)为原料,与羧基化微晶纤维素(CCN)、四氧化三铁(Fe_3O_4)进行溶液共混,采用化学沉淀法制备出Fe_3O_4@CCN/SA复合微球。以硝酸铅溶液为研究对象,探讨了初始浓度、pH、吸附时间对吸附性能的影响。结果表明:Pb~(2+)浓度为1 000mg/L,pH=5,吸附时间为6 h时,饱和吸附量最大为184.2 mg/g。吸附符合Langmuir等温线模拟和拟二级反应动力学模型。该磁性微球使用盐酸解析脱附,重复使用第6次饱和吸附量仍高达165.5 mg/g,说明Fe_3O_4@CCN/SA磁性微球具有良好的再生使用性能。     

Au/Fe3O4/GO复合SERS基底的制备及对水溶液中低浓度芘的富集-检测

以氧化石墨烯(GO)为载体,利用静电吸附将氨基修饰的Fe_3O_4磁性纳米颗粒负载到GO表面得到GO-Fe_3O_4复合材料,再通过静电作用将Au纳米颗粒与GO-Fe_3O_4复合材料组装,制备了Au/Fe_3O_4/GO复合材料,并考察其表面增强拉曼(SERS)活性.首先以罗丹明B(Rh B)为探针分子,考察Au纳米颗粒的粒径对SERS性能的影响,发现平均粒径为40 nm的Au纳米颗粒具有最好的SERS效果.SERS检测性能随着Au负载量的提高而逐渐变优,Au/GO中Au负载量为20%时最优.以多环芳烃分子芘为探针分子,探究Au/Fe_3O_4/GO复合材料中各组分对SERS性能的影响发现,Au纳米颗粒对拉曼信号的增强起主要作用,GO可以通过化学增强效应及对芘的吸附富集作用有效提高SERS检出限,Fe_3O_4的存在可以使基底快速分离,简化实验步骤,便于基底重复利用.该方法对水溶液中芘的检出限达到10-8mol·L-1,相对于普通拉曼的检出限有了明显的降低,有望被用于环境中痕量多环芳烃的富集-检测.