铁酸锌和5-巯基间苯二甲酸镉配位聚合物的形成机理及性能研究

发布时间：2020-11-12 03:54

　　 铁酸锌和配位聚合物在光催化、吸附、气体储存和分离提纯等领域的广泛应用,引起了人们的关注。本文通过应用添加尿素的溶剂热法,成功制备了一系列Zn掺杂量不同的ZnxFe3-xO4磁性纳米粒子,研究了 Zn掺杂量对其磁性及photo-Fenton催化活性的影响,并应用原位微量热技术研究Zn0.2Fe2.8O4纳米粒子的生长机理;通过原位微量热技术研究了 5-巯基间苯二甲酸镉配位聚合物的形成过程,并对其吸附能力进行对比。本文主要研究内容总结如下:1、通过添加尿素,应用乙二醇为溶剂的溶剂热法成功制备了一系列单分散的、不同Zn含量的ZnxFe3-xO4(0≤x≤1.0)磁性纳米粒子。XRD分析表明其具有立方尖晶石结构。通过TEM表征分析样品的形貌和颗粒大小,结果表明所得样品均是颗粒大小分布均匀的单分散纳米粒子。VSM测量样品的磁性结果研究表明,随着Zn掺杂量的增加,样品饱和磁化强度增大,在Zn掺杂量为0.2时,样品的饱和磁化强度达到最大80emu/g,进一步增加Zn含量到1.0,其饱和磁化强度逐渐减小。通过photo-Fenton降解罗丹明B的研究发现,x=0时Fe304表现出较高的催化活性及降解率达到95%。2、选择具有超顺磁性及高饱和磁化强度的Zn0.2Fe2.8O4作为目标产物。通过原位微量热技术并结合XRD、TEM、FT-IR、TG、XPS等表征手段,深入探索Zn0.2Fe2.8O4纳米粒子的形成机理。结果表明,随着反应温度升高,首先生成α-(Fe,Zn)OOH和α-Fe203,体系中的部分Fe3+被乙二醇还原成Fe2+并生成Fe304,最后Fe3O4转化成Zn0.2Fe2.8O4。对Zn0.2Fe2.8O4纳米粒子和纳米簇的photo-Fenton活性进行比较研究,结果发现Zn0.2Fe2.8O4纳米粒子的photo-Fenton性能比纳米簇的好。证明了具有颗粒粒子形态和大的比表面积的锌铁氧体有利于去除污染水中有机染料。3、以5-巯基间苯二甲酸(H3MIPA)为配体,与金属镉离子(Cd2+)在4 mL DMA和1 mL H20中150℃反应72h,得到[((CH3)2NH2)Cd(MIPA)]4·xG。通过原位微量热法来研究其形成过程,根据微量热曲线图发现整个化学反应首先发生一个吸热过程,然后晶体成核和生长对应于一个放热过程。并结合XRD和FT-IR表征手段分析,证明在150 ℃下缩短时间到60h可以获得[((CH3)2NH2)Cd(MIPA)]4·xG配位聚合物。染料吸附性能比较发现在150℃下合成60 h时得到的配合物对亚甲基蓝(MB)的吸附效果更好,其对MB最大吸附质量达到397.5mg·g-1,脱色率为99.4%。在RhB+/MB+,MO-/MB+和PR/MB+三种染料混合物中,能快速、有效、有选择的将MB吸附到骨架中。
【学位单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O641.4
【部分图文】：

??成不同尺寸的Ｃ〇Ｆｅ２０４纳米颗粒，表明其磁性能随颗粒尺寸的变化，见图１．３。实验结果表??明饱和磁化强度和矫顽力随铁氧体纳米颗粒粒径的增大而增大。??８０－１????ｆ?．??ｗ?２０－?｜??１?〇：????｜?－２０－?Ｊ?ｘ＝０?０°??Ｉ?－４０－?——?—Ｘ＝〇１〇??———ｘ＝〇．ｉ５??ｉ?ＩＩ?ｘ＝０．２０???ｘ＝０．２５??－８０?—ｉ?１?１?１?１?ｉ?１?ｒ??－１００００?－５０００?０?５０００?１００００??Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｆｉｅｌｄ

?２．０４?０．０１??为了研宄ＺｎｘＦｅ３．ｘ〇４纳米粒子的形貌和分布，图２．２给出了不同Ｚｎ掺杂量所得尖晶石??型锌铁氧体纳米粒子的ＴＥＭ图。所得样品的形貌和尺寸都比较均一，其形貌是由类似球??形的小颗粒，分散性良好，有一定的团聚现象。我们对每个样品的电镜图分别随机选取了??多个小颗粒测量统计其直径，测量结果如表２．３所示。从表２．３中的结果可以看出随着Ｚｎ??掺杂量从ｘ＝０变到ｘ＝０．４时

２．３．２ＺｎｘＦｅ３－ｘ０４纳米粒子的ＸＰＳ分析??通过Ｘ射线光电能谱仪（ＸＰＳ）．测定样品中Ｚｎ２ｐ，Ｆｅ２ｐ和Ｏ?Ｉｓ的能谱来进一步研??宄ＺｎｘＦｅ３－ｘ〇４纳米粒子的化学组成和价态。．图２．４给出了?ＺｎｘＦｅ３－ｘ〇４纳米粒子的ＸＰＳ广谱??图，从图中可以看出，位于１０４４．８、１０２２．５、７２５．８、７１２．８和５３１．１?ｅＶ处的峰分别对应于??Ｚｎ２ｐｉ／２、Ｚｎ?２ｐ３／２、Ｆｅ?２ｐｉ／２、Ｆｅ?２ｐ３／２和〇?Ｉｓ，分另丨」证明了样品中Ｚｎ、Ｆｅ和０的存在。对??于Ｚｎ掺杂量ｘ＝０而言，从图２．４并未发现有Ｚｎ的峰，证明ｘ＝０的样品中只有Ｆｅ和０的??存在。图中的数据以Ｃ?Ｉｓ?（２８５．４?ｅＶ）为能量标准进行了校正。??图２．５给出了样品的ＸＰＳＦｅ２ｐ图，为了较准确的获得各个单峰的信息，对图中的宽??峰进行了?Ｇａｕｓｓｉａｎ－Ｌｏｒｅｎｔｚｉａｎ谱线拟合［４５］。通过去卷积Ｆｅ?２ｐ３／２的峰被分为Ｆｅ２＋?（Ｂ－ｓｉｔｅ）、??Ｆｅ３＋（Ａ－ｓｉｔｅ）、Ｆｅ３＋（Ｂ－ｓｉｔｅ）及伴峰四个单峰［４６］。＿?从图中可以看出，Ｆｅ２＋（Ｂ－ｓｉｔｅ）、Ｆｅ３＋（Ａ－ｓ．ｉｔｅ）??和?Ｆｅ３＋（Ｂ－ｓｉｔｅ）对应的峰位置分别位于?７０９．１±０．５?ｅＶ、７１０．２±０．１?ｅＶ?和?７１１．４±０．４ｅＶ［４７］，??而对于７１３．３?±０．２?ｅＶ处的峰对应的是Ｆｅ?３ｄ电子轨道和０?２ｐ电子轨道杂化产生的高自旋??态?Ｆｅ２＋的对角峰［４８１?利用公式幻力姑ｅ力７，根据?ＸＰＳ??Ｆｅ?２ｐ谱图中的峰面积计算可得到样品表面的Ｆｅ２ｔ和Ｆｅ３＋的摩尔比例
【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 江传锐;许振成;虢清伟;卓琼芳;崔恺;;类Fenton试剂ZnFe_2O_4的制备及其光催化降解双酚A的性能研究[J];水处理技术;2014年11期

2 陈岩;冯静;刘天娣;邹临怡;王玉婷;林尤宛;;Fenton试剂ZnFe_2O_4光催化剂的合成及催化降解有机染料废水性质的研究[J];武汉理工大学学报;2013年04期

3 ;Investigation of in situ Growth of SrMoO_4 Nanoplates by Microcalorimetry[J];Chemical Research in Chinese Universities;2012年06期

相关硕士学位论文 前1条

1 汪贤磊;ZnFe_2O_4纳米颗粒的制备、结构及磁性能研究[D];浙江工业大学;2015年

本文编号：2880204