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凹凸棒石/磁性铁氧化物/TiO2复合材料的制备与性能研究

2020-12-07阅读(304)

凹凸棒石/磁性铁氧化物/TiO2复合材料的制备与性能研究

论文摘要

本论文用硫酸亚铁-硝酸钾氧化法在凹凸棒石悬浮液中即时合成四氧化三铁制备出凹凸棒石-Fe3O4复合吸附剂,通过XRD、TEM、MS和FT—IR对复合吸附剂进行表征。以亚甲基蓝为处理对象,研究了煅烧温度对吸附剂吸附效果的影响,研究了磁性凹凸棒石吸附水中亚甲基蓝的吸附动力学、吸附等温线、pH的影响及吸附剂的重复使用性能。用醇盐水解法在凹凸棒石/磁性铁氧化物表面负载TiO2,制备凹凸棒石/磁性铁氧化物/TiO2复合光催化剂,通过XRD、TEM、UV-Vis、MS和FT—IR对复合光催化剂进行表征。以甲基橙为处理对象,研究了煅烧温度对光催化剂的吸附、光催化活性的影响,光催化剂投加量、TiO2不同负载量对光催化性能的影响,复合光催化剂中各物相对光催化性能的影响以及复合光催化剂的重复使用情况。研究结果表明:（1）在制备凹凸棒石负载Fe3O4复合材料的过程中,凹凸棒石投加量和凹凸棒石煅烧温度对复合材料的物相组成、形貌特征及磁学性质具有明显的影响。随着凹凸棒石的投加量增加纳米Fe3O4颗粒变细、粒径分布更均匀。当凹凸棒石煅烧温度超过300℃以后,由于凹凸棒石表面性质的改变,抑制了Fe3O4结晶。（2）制得的复合吸附剂经600℃煅烧吸附效果最好,而且具有很高的磁化率,最适合做磁性吸附剂。复合吸附剂中磁性铁的存在对凹凸棒石的最大吸附量几乎没有影响,但凹凸棒石的吸附速率变慢。复合吸附剂对亚甲基蓝的吸附,随着pH升高,吸附效果变好。磁性凹凸棒石吸附剂适合重复使用,从试验数据看:重复使用6次,仍具有很高的磁化率和吸附效果。（3）凹凸棒石的存在可以控制TiO2的成核和生长,使得在凹凸棒石表面生成的二氧化钛是纳米尺度的,粒径均匀的,分散性好的颗粒。制得的复合光催化剂在未煅烧情况下的光催化效果最好,磁化率也很高,适合做磁回收光催化剂。随着煅烧温度的升高,复合光催化剂中TiO2的粒径变大,光催化效果变差。制备的复合光催化剂的光催化效果好于一般分析纯TiO2的光催化效果。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 致谢
  • 前言
  • 第一章 绪论
  • 1.1 国内外研究现状
  • 1.2 凹凸棒石材料介绍
  • 1.2.1 凹凸棒石的基本性特征
  • 1.2.2 凹凸棒石的物理化学性质
  • 1.3 磁性铁氧化物材料介绍
  • 1.3.1 铁氧化物的超顺磁性
  • 1.3.2 纳米磁性铁氧化物的制备方法
  • 2材料介绍'>1.4 TiO2材料介绍
  • 1.4.1 光催化反应原理
  • 2光催化剂的制备方法'>1.4.2 纳米TiO2光催化剂的制备方法
  • 1.5 课题研究的目的和意义
  • 第二章 凹凸棒石/磁性铁氧化物吸附剂的制备
  • 2.1 实验试剂及仪器
  • 2.2 凹凸棒石投加量对复合材料的结构和磁学性质的影响
  • 2.2.1 样品的制备
  • 2.2.2 X射线衍射分析（XRD）
  • 2.2.3 透射电子显微镜分析（TEM）
  • 2.2.4 磁化率（MS）分析
  • 2.3 凹凸棒石锻烧对复合材料的结构和磁学性质影响
  • 2.3.1 样品的制备
  • 2.3.2 X射线衍射分析（XRD）
  • 2.3.3 透射电子显微镜分析（TEM）
  • 2.3.4 磁化率（MS）分析
  • 2.4 结论
  • 第三章 凹凸棒石/磁性铁氧化物吸附剂的表征及性能研究
  • 3.1 实验试剂及仪器
  • 3.2 染料介绍及检测方法
  • 3.2.1 染料介绍
  • 3.2.2 检测方法
  • 3.3 复合吸附剂的制备
  • 3.4 复合吸附剂的表征
  • 3.4.1 X射线衍射分析（XRD）
  • 3.4.2 透射电子显微镜分析（TEM）
  • 3.4.3 磁化率（MS）分析
  • 3.4.4 FT-IR分析
  • 3.5 凹凸棒石/铁氧化物磁性吸附剂对亚甲基蓝的吸附性能研究
  • 3.5.1 煅烧温度对复合材料吸附性能的影响
  • 3.5.2 吸附动力学
  • 3.5.3 吸附等温线
  • 3.5.4 pH值对吸附的影响
  • 3.5.5 吸附剂的重复使用
  • 3.6 结论
  • 2光催化剂的制备、表征与性能研究'>第四章 凹凸棒石/磁性铁氧化物/TiO2光催化剂的制备、表征与性能研究
  • 4.1 实验试剂及仪器
  • 4.2 实验装置
  • 4.3 光催化剂的制备
  • 2含量的测定'>4.4 光催化剂中TiO2含量的测定
  • 4.5 光催化剂的表征
  • 4.5.1 XRD分析
  • 4.5.2 TEM分析
  • 4.5.3 光催化剂紫外-可见光漫反射分析（UV-Vis）
  • 4.5.4 磁化率（MS）分析
  • 4.6 染料介绍及检测方法
  • 4.6.1 染料介绍
  • 4.6.2 检测方法
  • 4.7 光催化剂的吸附及光催化性能研究
  • 4.7.1 锻烧温度对光催化剂的吸附，光催化活性的影响
  • 4.7.2 光催化剂投加量对光催化活性的影响
  • 2不同负载量对光催化活性的影响'>4.7.3 TiO2不同负载量对光催化活性的影响
  • 4.7.4 光催化过程染料的紫外可见光吸收光谱分析
  • 4.7.5 光催化前后光催化剂的FT-IR分析
  • 4.7.6 复合光催化剂中各物相对光催化性能的影响
  • 4.7.7 复合光催化剂的重复使用
  • 4.8 结论
  • 第五章 结论与展望
  • 5.1 结论
  • 5.2 展望
  • 硕士期间发表论文
  • 参考文献

    • 相关论文文献

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