稀土掺杂钴铁氧体纳米材料的制备及性能研究
本文关键词:稀土掺杂钴铁氧体纳米材料的制备及性能研究 出处:《北京化工大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:本文用一种改进的水热合成法制备了稀土掺杂Co铁氧体纳米颗粒,研究了同种元素不同掺杂量及不同掺杂元素对样品结构及性能的影响。研究表明,合成样品具有规则均一的颗粒形貌,优异的磁性能以及对刚果红染料的吸附性能。具体研究工作如下:1、应用水热法制备CoFe2-xGdxO4(x=0,0.03,0.05,0.07,0.1)系列样品,该方法使用胶体磨快速搅拌混合金属离子与还原剂硼氢化钠,将混合后所得的泥浆移入反应釜,在一定的温度和压力条件下制得所需样品。应用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼(Raman)光谱及震动样品磁强计(VSM)表征样品的结构、形貌及磁性。研究表明合成样品具有单一尖晶石相,显示了规则的颗粒形貌,表现出较高的饱和磁化强度。同时,随着掺杂量的增加,颗粒尺寸、饱和磁化强度及矫顽力都呈规律性变化。对样品吸附性能的研究表明,稀土Gd3+掺杂明显增强了钴铁氧体对刚果红的吸附能力。2、应用胶体磨-水热法制备了CoFe1.9Re0.1O4(Re=Pr,Sm,Te,Ho)系列铁氧体磁性纳米颗粒。应用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱、傅里叶红外光谱(FT-IR)、能谱(EDS)及震动样品磁强计(VSM)表征样品的结构、形貌及性能,应用紫外可见光谱(VU-vis)分析了所得样品对刚果红的吸附特性。研究分析了不同稀土元素掺杂对钴铁氧体的结构及性能的调控。通过对刚果红染料的吸附动力学和等温吸附研究发现,掺杂铁氧体纳米材料的吸附动力学行为可以用Pseudo-second-order准二级动力学模型进行解释,吸附热力学研究表明,稀土掺杂铁氧体纳米材料对刚果红的吸附属于单层吸附,可以用Langmiur等温吸附模型解释。对最大吸附量的研究表明所制备的铁氧体纳米材料是一种潜在的具有很好吸附性能的染料吸附剂。研究证实了稀土元素掺杂可以大大增强铁氧体纳米材料对染料的吸附能力。
[Abstract]:Rare earth doped Co ferrite nanoparticles were prepared by an improved hydrothermal synthesis method. The effects of alloying elements and different doping elements on the structure and properties of the samples were studied. The results show that the synthetic samples have uniform particle morphology, excellent magnetic properties and adsorption properties for Congo red dye. The main research work is as follows: 1. The application of hydrothermal synthesis of CoFe2-xGdxO4 (x=0,0.03,0.05,0.07,0.1) series of samples, the method using colloid mill rapid mixing of mixed metal ions and sodium borohydride reducing agent, mixing the slurry into the reaction kettle to prepare the required samples at a certain temperature and pressure conditions. The structure, morphology and magnetic properties of the samples were characterized by X- ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), Raman (Raman) spectrum and vibration sample magnetometer (VSM). The research indicates that the synthetic samples with a single spinel phase, shows the particle morphology rules, exhibit high saturation magnetization. At the same time, with the increase of the amount of doping, the particle size, saturation magnetization and coercive force change regularly. The study on the adsorption properties of the samples showed that the doping of rare earth Gd3+ significantly enhanced the adsorption capacity of cobalt ferrite to Congo red. 2. A series of CoFe1.9Re0.1O4 (Re=Pr, Sm, Te, Ho) ferrite magnetic nanoparticles were prepared by colloidal grinding and hydrothermal method. The application of X- ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy, infrared spectroscopy (FT-IR), Fu Liye spectroscopy (EDS) and vibrating sample magnetometer (VSM) structure, morphology and properties were characterized by UV, visible spectrum (VU-vis) analysis of the adsorption characteristics of the samples of Congo red the. The regulation of the structure and properties of cobalt ferrite by doping different rare earth elements is studied and analyzed. The Congo red dye adsorption kinetics and adsorption isotherm study found that the adsorption kinetics of ferrite nano materials can be explained by Pseudo-second-order quasi two level dynamic model, thermodynamics of adsorption showed that the adsorption of rare earth doped ferrite nano materials of Congo red is monolayer adsorption, can be explained by the Langmiur isothermal adsorption model. The study of the maximum adsorption capacity shows that the prepared ferrite nanomaterials are a potential adsorbant with good adsorption properties. It has been proved that the doping of rare earth elements can greatly enhance the adsorption capacity of ferrite nanomaterials on dyes.
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM277;TB383.1
【共引文献】
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,本文编号:1337906
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