纳米铁氧体与金属钴的制备及对刚果红的吸附性能

发布时间：2017-07-29 23:17

  本文关键词：纳米铁氧体与金属钴的制备及对刚果红的吸附性能

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【摘要】：本文制备铁氧体及金属Co磁性纳米材料,通过调整成分与合成工艺来调控纳米颗粒的微观形貌,并作为吸附剂用于刚果红染料的去除。主要研究工作与结果如下:1.采用快速水热法合成CoxFe3-xO4(0≤x≤2)纳米颗粒,通过调整反应溶液中Fe2+与Fe3+比例,避免铁氧体合成过程中常出现的Fe2O3,制备出纯相的纳米铁氧体CoxFe3-xO4(0≤x≤2)。通过改变铁氧体中Co含量,控制颗粒尺寸和微观形貌,并且研究了Co含量对水中刚果红吸附性能的影响。Co1.6Fe1.4O4纳米颗粒具有最大的比表面积(170.1 m2/g)和最好的吸附性能(370.4mg/g)。经多次使用Co1.6Fe1.4O4纳米颗粒对刚果红仍具有良好的吸附性能,是一种十分有发展前景的新型吸附剂。吸附热力动力学和动力学分析表明,纳米CoxFe3-x O4吸附刚果红符合Langmuir等温模型和准二级动力学模型,吸附过程与静电引力和表面活性位点等有关。2.采用简单水热法以PEG-4000作为软模板合成了不规则形貌MnSm0.4Fe1.6O4纳米铁氧体。通过优化合成工艺,成功制备出树枝状MnSm0.4Fe1.6O4纳米铁氧体。两步-软模板法合成的树枝状MnSm0.4Fe1.6O4是一种多孔结构,由直径约50 nm的纳米颗粒组装而成,树枝直径约为400 nm。树枝状铁氧体粉末对刚果红溶液显示良好的吸附效率,在3h内达到99.4%,而不规则形貌样品只有51.4%,二者吸附能力的差异主要是受比表面积和孔径分布的影响。同时树枝状MnSm0.4Fe1.6O4纳米铁氧体具有更高的饱和磁化强度55.9 emu/g,这将大大提高吸附后的分离效率。3.通过化学氧化还原法制备hcp-Co纳米团簇,对其结构、形貌、磁性能以及有机染料刚果红的吸附性能进行研究。通过纳米材料在不同溶剂(去离子水、乙醇、丙酮、50%乙醇+50%去离子水)中的吸附性能研究发现样品在去离子水中的吸附性能最好,而在丙酮中的吸附性能最差。吸附性能除了与吸附剂在溶剂中的分散性有关以外,我们推测可能也受到溶剂本身表面能的影响。
【关键词】：纳米铁氧体 纳米钴 微观形貌 刚果红 吸附
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;O647.33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 铁氧体磁性纳米材料10-16
• 1.1.1 磁性纳米材料概述及分类10-11
• 1.1.2 尖晶石铁氧体的晶体结构11-12
• 1.1.3 纳米铁氧体的制备方法12-14
• 1.1.4 纳米铁氧体的应用14-16
• 1.2 磁性纳米金属材料16-18
• 1.2.1 磁性纳米金属材料特性与应用16
• 1.2.2 磁性纳米金属材料的制备方法16-18
• 1.3 印染废水处理研究进展18-21
• 1.3.1 我国水资源及印染废水概况18-19
• 1.3.2 磁性纳米材料在印染废水中的应用19-21
• 1.4 本文主要内容和研究意义21-22
• 第二章 实验方法22-27
• 2.1 实验试剂22-23
• 2.2 实验仪器23-24
• 2.2.1 实验所用仪器列表23
• 2.2.2 水热反应釜简介23-24
• 2.3 表征手段24-26
• 2.4 刚果红溶液标准曲线绘制26-27
• 第三章 纳米Co_xFe_(3-x)O_4 (0≤x≤2)的改进水热法合成及对刚果红染料的吸附性能27-39
• 3.1 引言27-28
• 3.2 实验部分28-30
• 3.2.1 纳米Co_xFe_(3-x)O_4的制备28
• 3.2.2 避免形成Fe_2O_3的理论机制28-29
• 3.2.3 刚果红吸附实验29
• 3.2.4 不同条件下的吸附实验29
• 3.2.5 再吸附实验29-30
• 3.3 实验结果与讨论30-38
• 3.3.1 形貌、成分和结构30-32
• 3.3.2 磁性能32-33
• 3.3.3 吸附性能33-38
• 3.3.3.1 Co含量对吸附性能的影响33
• 3.3.3.2 刚果红初始浓度对纳米Co_(1.6)Fe_(1.4)O_4吸附性能的影响33-34
• 3.3.3.3 pH值对纳米Co_(1.6)Fe_(1.4)O_4吸附性能的影响34
• 3.3.3.4 脱附-再吸附实验34-35
• 3.3.3.5 吸附等温线35-37
• 3.3.3.6 吸附动力学37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 树枝状纳米MnSm_(0.4)Fe_(1.6)O_4的水热合成及对刚果红的吸附性能39-47
• 4.1 引言39
• 4.2 实验部分39-40
• 4.2.1 不同形貌MnSm_(0.4)Fe_(1.6)O_4纳米材料的制备39-40
• 4.2.2 吸附实验40
• 4.3 实验结果与讨论40-45
• 4.3.1 树枝状MnSm_(0.4)Fe_(1.6)O_4制备机理探讨40
• 4.3.2 晶体结构和物相40-42
• 4.3.3 形貌42-43
• 4.3.4 比表面积43-44
• 4.3.5 磁性能44
• 4.3.6 吸附性能44-45
• 4.4 本章小结45-47
• 第五章 纳米钴团簇的制备及对不同溶剂中刚果红的吸附性能47-55
• 5.1 引言47
• 5.2 实验部分47-48
• 5.2.1 金属Co纳米粉末的制备47-48
• 5.2.2 吸附实验48
• 5.3 实验结果与讨论48-54
• 5.3.1 物相与结构48-50
• 5.3.2 形貌50
• 5.3.3 比表面积50-51
• 5.3.4 吸附性能51-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第六章 结论55-57
• 6.1 主要研究成果55
• 6.2 前景及展望55-57
• 参考文献57-65
• 致谢65-66
• 在学期间研究成果及发表的学术论文66

【参考文献】

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本文编号：591553