硅藻土基磁性复合材料的研究进展
发布时间：2021-07-18 07:31
硅藻土基磁性复合材料因其具有大的比表面积、良好的抗腐蚀性能,能够在外加电场下定向移动且易于分离,同时兼具光电、电磁性,常作为吸附剂、催化剂和吸波基材广泛应用于环境、生物、光电及催化工程中。其磁性组分性能多样使得硅藻土基复合材料具有不同的效能评价,硅藻土表面因磁性组分的复合发生化学和物理变化,因此需要不同的制备方法。本文将磁性硅藻土复合材料基于磁性组分进行分类,综述了近年来的最新硅藻土基磁性复合材料的研究进展,主要探讨了此类复合材料表面及结构、活性机理、制备方法等对其性能的影响,最后根据不同应用领域对复合材料取得的新进展进行介绍。分析表明:硅藻土基磁性复合材料的天然多孔结构所具有的吸收、吸附性能和半导体的磁光性能结合,使得材料性能得到改善的同时具有更好的综合性能。特别是尖晶石型铁氧体-硅藻土在光电催化和吸波领域的性能表现更好,应用前景广泛。
【文章来源】：化工进展. 2020,39(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
La-N/SrFe2O4/硅藻土复合材料示意图[22]
该课题组用相似原理还设计出La-N共掺杂二氧化钛/CaFe2O4/硅藻土三元复合材料[20]、N-TiO2/CaFe2O4/硅藻土三元复合材料[21]、La-N/SrFe2O4/硅藻土[22]。在最新的La-N/SrFe2O4/硅藻土研究中，研究者证明了引入La掺杂或La/N共掺的掺杂剂导致TiO2表面形成La— O— Ti键，该键在TiO2晶格的间隙位置形成，阻碍了TiO2晶体的生长，导致TiO2晶粒的晶体尺寸变小。TiO2还增加了孔隙体积，TiO2纳米粒子分散在硅藻壳光滑的表面，产生非常粗糙的层，改善表面条件。TiO2和SrFe2O4纳米粒子均匀沉积在硅藻壳表面，并在界面上形成Si— O —Fe或Fe— O —Ti键的相互作用，增强电荷转移和质量迁移的能力，从而提高光降解效率。硅藻土表面覆盖着TiO2/SrFe2O4，非磁性的La/N-TiO2纳米粒子位于最外层，降低了复合材料的铁磁性，导致饱和磁化强度值降低，却不影响复合材料通过外部磁铁有效地从OTC溶液中分离出来（如图2所示）。You等[23]利用水热法以FeCl3·6H2O作为前体，乙二醇作为反应体系，加以形貌控制剂醋酸钠等物质制备出90nm的球型颗粒Fe3O4-硅藻土材料。根据疏水作用和静电作用驱动吸附性能，Fe3O4-硅藻土材料在实验过程中借助于卤盐进行吸附萃取，利用有机溶剂破坏混合分子结构进行Fe3O4-硅藻土脱附，以期提高回收率，减少损失。
张文强等[25]利用羰基金属溶液在高温下直接热分解为金属原子和一氧化碳的原理，采用化学气相沉积法，将四羰基镍与五羰基铁混合液蒸发，由氮气携带通入到预先加热的硅藻壳片表面，热分解沉积镍铁合金在硅藻壳片表面，制备出片形NiFe-硅藻土复合微粒，原理示意图如图3所示。片形NiFe在硅藻土表面包覆成壳，且包覆镀层较为连续，并未破坏原有的硅藻土微粒的孔隙结构。材料在2mm、30%体积分数条件下，最大反射率在13.8GHz达到﹣10.2dB。表明NiFe-硅藻土复合微粒具有较好的电磁吸波特性。西南科技大学孙仕勇等[26]利用化学共沉淀法制备钴纳米粒子，在反应溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为表面活性剂与硅藻土混合，制备出Co纳米粒子型磁性硅藻土，并对模拟海水环境的原油进行清污处理实验。Co磁性纳米颗粒均匀附于硅藻土盘状硅质壳表面及孔道内，磁性复合材料兼有较好吸附油污与较强的磁性回收特点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2种介孔硅藻的制备及其对废水中Cd2+的吸附[J]. 王趁义,高宇超,滕丽华,黄添浩,汤唯唯. 工业水处理. 2018(10)
[2]磁性硅藻土的制备及其对刚果红的吸附[J]. 连丽丽,吕进义,修超,张鑫洋,娄大伟. 吉林化工学院学报. 2018(07)
[3]磁性硅藻土非均相Fenton催化剂制备及其催化性能[J]. 王妙婷,王可心,杨曾,候雅琪,薛圣炀,蒲生彦. 工业水处理. 2018(05)
[4]氯代十六烷基吡啶改性磁性硅藻土对染料甲基橙吸附性能的研究[J]. 徐阳,张浩,连丽丽,王希越,高文秀,祝波,娄大伟. 吉林化工学院学报. 2018(05)
[5]硅藻土复合磁性壳聚糖对铬（Ⅵ）离子吸附性能[J]. 冯辉霞,杨洋,李全珍,李东东,张亚飞,赵丹,陈娜丽. 精细化工. 2018(04)
[6]Ni-Mo-W非负载型催化剂加氢脱硫性能的改进[J]. 武瑞明,张少华,王晓蔷,么志伟,施岩,陈洁静. 石油化工. 2018(04)
[7]硅藻土负载纳米Fe2O3复合材料的光催化性能研究[J]. 梁欢,张华丽,杨成,李博洋,潘志权. 非金属矿. 2017(06)
[8]高活性镍基加氢催化剂制备研究[J]. 孙春晖,于海斌,陈永生,刘伟,许岩. 无机盐工业. 2017(03)
[9]磁性壳聚糖改性硅藻土吸附去除水中的铅离子[J]. 施周,袁明洋,杨秀贞,范少蓓. 环境工程学报. 2017(02)
[10]硅藻土作锂离子电池硅基复合负极材料的制备及电化学性能研究[J]. 郭洪玲,刘魁,王艳梅,王艳玲,李岳姝. 电子元件与材料. 2016(11)
硕士论文
[1]介孔水钠锰矿和铁锰双氧化物/硅藻土复合材料处理亚甲基蓝废水的效能与机理研究[D]. 庞家彬.广东工业大学 2018
[2]轻质铁氧体的制备及其在吸波石膏板中的应用[D]. 王楠.北京工业大学 2016
[3]矿物负载磁性纳米颗粒在药物分析中的应用[D]. 高囡囡.山西师范大学 2016
[4]易回收的氧化锌基和氧化铋基复合光催化剂的制备及光催化性能[D]. 李焕.东华大学 2013
本文编号：3289132
【文章来源】：化工进展. 2020,39(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
La-N/SrFe2O4/硅藻土复合材料示意图[22]
该课题组用相似原理还设计出La-N共掺杂二氧化钛/CaFe2O4/硅藻土三元复合材料[20]、N-TiO2/CaFe2O4/硅藻土三元复合材料[21]、La-N/SrFe2O4/硅藻土[22]。在最新的La-N/SrFe2O4/硅藻土研究中，研究者证明了引入La掺杂或La/N共掺的掺杂剂导致TiO2表面形成La— O— Ti键，该键在TiO2晶格的间隙位置形成，阻碍了TiO2晶体的生长，导致TiO2晶粒的晶体尺寸变小。TiO2还增加了孔隙体积，TiO2纳米粒子分散在硅藻壳光滑的表面，产生非常粗糙的层，改善表面条件。TiO2和SrFe2O4纳米粒子均匀沉积在硅藻壳表面，并在界面上形成Si— O —Fe或Fe— O —Ti键的相互作用，增强电荷转移和质量迁移的能力，从而提高光降解效率。硅藻土表面覆盖着TiO2/SrFe2O4，非磁性的La/N-TiO2纳米粒子位于最外层，降低了复合材料的铁磁性，导致饱和磁化强度值降低，却不影响复合材料通过外部磁铁有效地从OTC溶液中分离出来（如图2所示）。You等[23]利用水热法以FeCl3·6H2O作为前体，乙二醇作为反应体系，加以形貌控制剂醋酸钠等物质制备出90nm的球型颗粒Fe3O4-硅藻土材料。根据疏水作用和静电作用驱动吸附性能，Fe3O4-硅藻土材料在实验过程中借助于卤盐进行吸附萃取，利用有机溶剂破坏混合分子结构进行Fe3O4-硅藻土脱附，以期提高回收率，减少损失。
张文强等[25]利用羰基金属溶液在高温下直接热分解为金属原子和一氧化碳的原理，采用化学气相沉积法，将四羰基镍与五羰基铁混合液蒸发，由氮气携带通入到预先加热的硅藻壳片表面，热分解沉积镍铁合金在硅藻壳片表面，制备出片形NiFe-硅藻土复合微粒，原理示意图如图3所示。片形NiFe在硅藻土表面包覆成壳，且包覆镀层较为连续，并未破坏原有的硅藻土微粒的孔隙结构。材料在2mm、30%体积分数条件下，最大反射率在13.8GHz达到﹣10.2dB。表明NiFe-硅藻土复合微粒具有较好的电磁吸波特性。西南科技大学孙仕勇等[26]利用化学共沉淀法制备钴纳米粒子，在反应溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为表面活性剂与硅藻土混合，制备出Co纳米粒子型磁性硅藻土，并对模拟海水环境的原油进行清污处理实验。Co磁性纳米颗粒均匀附于硅藻土盘状硅质壳表面及孔道内，磁性复合材料兼有较好吸附油污与较强的磁性回收特点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2种介孔硅藻的制备及其对废水中Cd2+的吸附[J]. 王趁义,高宇超,滕丽华,黄添浩,汤唯唯. 工业水处理. 2018(10)
[2]磁性硅藻土的制备及其对刚果红的吸附[J]. 连丽丽,吕进义,修超,张鑫洋,娄大伟. 吉林化工学院学报. 2018(07)
[3]磁性硅藻土非均相Fenton催化剂制备及其催化性能[J]. 王妙婷,王可心,杨曾,候雅琪,薛圣炀,蒲生彦. 工业水处理. 2018(05)
[4]氯代十六烷基吡啶改性磁性硅藻土对染料甲基橙吸附性能的研究[J]. 徐阳,张浩,连丽丽,王希越,高文秀,祝波,娄大伟. 吉林化工学院学报. 2018(05)
[5]硅藻土复合磁性壳聚糖对铬（Ⅵ）离子吸附性能[J]. 冯辉霞,杨洋,李全珍,李东东,张亚飞,赵丹,陈娜丽. 精细化工. 2018(04)
[6]Ni-Mo-W非负载型催化剂加氢脱硫性能的改进[J]. 武瑞明,张少华,王晓蔷,么志伟,施岩,陈洁静. 石油化工. 2018(04)
[7]硅藻土负载纳米Fe2O3复合材料的光催化性能研究[J]. 梁欢,张华丽,杨成,李博洋,潘志权. 非金属矿. 2017(06)
[8]高活性镍基加氢催化剂制备研究[J]. 孙春晖,于海斌,陈永生,刘伟,许岩. 无机盐工业. 2017(03)
[9]磁性壳聚糖改性硅藻土吸附去除水中的铅离子[J]. 施周,袁明洋,杨秀贞,范少蓓. 环境工程学报. 2017(02)
[10]硅藻土作锂离子电池硅基复合负极材料的制备及电化学性能研究[J]. 郭洪玲,刘魁,王艳梅,王艳玲,李岳姝. 电子元件与材料. 2016(11)
硕士论文
[1]介孔水钠锰矿和铁锰双氧化物/硅藻土复合材料处理亚甲基蓝废水的效能与机理研究[D]. 庞家彬.广东工业大学 2018
[2]轻质铁氧体的制备及其在吸波石膏板中的应用[D]. 王楠.北京工业大学 2016
[3]矿物负载磁性纳米颗粒在药物分析中的应用[D]. 高囡囡.山西师范大学 2016
[4]易回收的氧化锌基和氧化铋基复合光催化剂的制备及光催化性能[D]. 李焕.东华大学 2013
本文编号：3289132
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