新型磁性碳材料的制备及其在非均相类Fenton体系中的应用
发布时间：2019-10-08 00:51
【摘要】：有机合成染料广泛使用于纺织、造纸、塑料、皮革以及食品等行业的着色环节。亚甲基蓝是一种噻吩嗪类染料,它可能导致眼烧伤和对人类和动物眼睛的永久性伤害。如果不慎吸入,会造成短期的呼吸困难,亦会引起恶心、呕吐、出汗、精神混乱等不良症状。因此,如何有效地去除亚甲基蓝成为研究的热点。由于大多数合成染料具有一个或多个苯环结构,很多方法很难将它们有效地分解。高级氧化技术(AOPs)是目前研究最多的可以有效处理有机污染物的化学方法,起关键作用的是反应过程中催化产生的强氧化剂羟基自由基(HO·)。在众多AOPs中,芬顿(Fenton)方法以其低成本、低毒性而备受青睐。具有磁性的非均相Fenton试剂可以通过外加磁场有效地实现分离回收。碳材料以其易于功能化、有效减少磁性粒子间的磁耦合以及耐酸碱环境而得到广泛的应用。为了加速Fe3+的还原,引入还原剂羟胺(NH2OH)可使Fenton反应更加有效地进行。因此,本论文采用不同的方法设计合成新型磁性碳材料,将其用于类Fenton体系对亚甲基蓝进行降解处理,主要研究内容如下：1、CoFe2O4/RGO材料的制备及其在非均相类Fenton体系中的应用以乙酰丙酮铁和氯化钴为磁性来源,以氧化石墨烯为碳源,用溶剂热法一步制备了分散均一、粒径均匀的CoFe2O4/RGO材料,在合成过程中氧化石墨烯同时被还原。采用透射电镜、X射线粉末衍射、X射线光电子能谱、比表面积分析及振动样品磁强计对CoFe2O4/RGO材料进行了表征；接着将CoFe2O4/RGO材料构筑类Fenton体系用于亚甲基蓝的降解去除。结果表明,石墨烯的复合大大提升了磁性粒子的催化性能；NH2OH的引入提高了反应的速率；磁性碳材料具有良好的稳定性。由此可见,CoFe2O4/RGO材料可以作为绿色的非均相Fenton试剂用于环境污染控制领域,并且具有潜在的应用价值。2、含铁配位聚合物制备磁性碳材料用于非均相类Fenton体系的研究基于金属有机配位聚合物的化学结构,使用溶剂热法合成两种含铁的金属有机配位聚合物,通过热失重分析确定适当的焙烧温度后将其高温热解形成Fe3O4@C和CuFe2O4/Cu@C材料。利用扫描电子显微镜、X-射线粉末衍射、X射线光电子能谱、元素分析、高频电感耦合等离子光谱、比表面积分析及振动样品磁强等表征手段对Fe3O4@C和CuFe2O4/Cu@C材料的结构及性能进行分析。将两种材料用于构筑降解亚甲基蓝的非均相Fenton反应体系,实验证明它能够有效催化H202产生HO·以降解亚甲基蓝。由于材料的磁性,可以使用外加磁场轻易分离材料,以实现材料的重复利用。两种材料都具有良好的稳定性。由此可见,Fe3O4@C和CuFe2O4/Cu@C作为一种新型的磁性碳材料有望应用于水体中有机污染物的降解去除。
【图文】：
＾馨y迸义蟇ｉｌｌ逡逑图２－２邋ＣｏＦｅ２0４／ＲＧＯ材料（ａ－ｃ）和ＣｏＦｅ２0４磁性纳米粒子（ｄ－ｆ）的ＴＥＭ图逡逑ＣｏＦｅ２0４／ＲＧＯ材料和ＣｏＦｅ２0４磁性纳米粒子的形貌如图２－２所示。通过不逡逑同放大倍数，ＣｏＦｅ２0４磁性粒子的形貌和分散性可得Ｗ了解。通过图Ｃ、ｆ可Ｗ逡逑观察到，实验所制备的ＣｏＦｃ２0４磁性粒子为小颗粒组成的花型纳米粒子，，粒径逡逑约为５０ｎｍ。从ＣｏＦｅ２0４磁性纳米粒子的ＴＥＭ图（ｄ－ｆ）中可Ｗ看到，ＣｏＦｅ２0４逡逑磁性纳米粒子的分散性不够好，团聚现象严重。ＣｏＦｅ２0４／ＲＧＯ材料的ＴＥＭ图逡逑（ａ－ｃ）表明，石墨稀的加入大大增加了材料的分散性。送对于增加有效的降解逡逑反应位点有至关重要的作用。在石墨Zf片层Ｗ外并无游离的ＣｏＦｅ２0４磁性纳米逡逑粒子，这是由于在反应之前，氧化石墨痛表面大量的
本文编号：2546010
【图文】：
＾馨y迸义蟇ｉｌｌ逡逑图２－２邋ＣｏＦｅ２0４／ＲＧＯ材料（ａ－ｃ）和ＣｏＦｅ２0４磁性纳米粒子（ｄ－ｆ）的ＴＥＭ图逡逑ＣｏＦｅ２0４／ＲＧＯ材料和ＣｏＦｅ２0４磁性纳米粒子的形貌如图２－２所示。通过不逡逑同放大倍数，ＣｏＦｅ２0４磁性粒子的形貌和分散性可得Ｗ了解。通过图Ｃ、ｆ可Ｗ逡逑观察到，实验所制备的ＣｏＦｃ２0４磁性粒子为小颗粒组成的花型纳米粒子，，粒径逡逑约为５０ｎｍ。从ＣｏＦｅ２0４磁性纳米粒子的ＴＥＭ图（ｄ－ｆ）中可Ｗ看到，ＣｏＦｅ２0４逡逑磁性纳米粒子的分散性不够好，团聚现象严重。ＣｏＦｅ２0４／ＲＧＯ材料的ＴＥＭ图逡逑（ａ－ｃ）表明，石墨稀的加入大大增加了材料的分散性。送对于增加有效的降解逡逑反应位点有至关重要的作用。在石墨Zf片层Ｗ外并无游离的ＣｏＦｅ２0４磁性纳米逡逑粒子，这是由于在反应之前，氧化石墨痛表面大量的
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