磁性Fe_3O_4/活性炭对电镀废水中Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

目的获得吸附性能、磁分离性能和再生性能较佳的磁性Fe_3O_4/活性炭吸附剂(MAC)。方法通过化学共沉淀法制备出磁性Fe_3O_4/活性炭吸附剂。采用X-射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对活性炭进行表征。使用磁性Fe_3O_4/活性炭吸附电镀废水中的Cr(Ⅵ),考察吸附剂用量、吸附pH值和吸附时间对吸附性能的影响,并研究了吸附动力学模型。利用磁铁对磁性Fe_3O_4/活性炭进行了回收。结果制备的磁性Fe_3O_4/活性炭中含有纯度较高的立方相磁性Fe_3O_4粒子。在温度为25℃、pH=3、吸附时间为120 min、吸附剂用量为0.15 g时,对Cr(Ⅵ)的去除率最高,达到了97.44%,吸附动力学符合拟二级动力学模型。电镀废水中共存阳离子会使吸附性能增强,共存阴离子会使吸附性能降低。磁性Fe_3O_4/活性炭的回收率达93.58%,6次解吸-再生后,吸附量仍较高,为27.17 mg/g。结论磁性Fe_3O_4/活性炭吸附剂对电镀废水中的Cr(Ⅵ)具有较高的去除率,吸附剂回收方法简单,回收率高,具有较好的应用前景。

磁性纤维素/Fe_3O_4/活性炭复合材料吸附刚果红性能研究

采用NaOH/硫脲/尿素混合水溶液低温溶解的绿色工艺快速溶解纤维素,并以纤维素、Fe3O4、活性炭为原料制得磁性纤维素/Fe3O4/活性炭复合吸附剂,运用XRD、SEM、TGA等技术手段对其进行了全面表征。将刚果红溶液作为目标污染物,考察了吸附剂投加量、溶液初始浓度等对吸附效果的影响,并对吸附动力学、热力学进行了探讨。结果表明,增大溶液初始浓度能有效提高吸附量;去除率随着吸附剂投加量的增加而提高。磁性纤维素/Fe3O4/活性炭复合吸附剂对刚果红偶氮染料的吸附等温线符合Freundlich模型,吸附过程符合拟二级动力学方程,内扩散为主要控速步骤。吸附是熵推动的自发放热过程,低温有利于反应的进行。

Fe_3O_4/活性炭磁性材料的合成及其对茜素红染料的吸附性能

以氢氧化钠水热法预处理的活性炭(AC)为原料,采用溶剂热法合成Fe_3O_4/AC磁性材料,通过振动样品磁强计、X射线衍射、红外光谱、比表面积及孔径分析等分析方法对所合成的磁性材料进行表征,试验着重研究了其作为吸附剂对茜素红(AR)的吸附性能。结果表明,温度、pH值和Fe_3O_4/AC用量对吸附效果有一定影响。在最佳吸附条件下,Fe_3O_4/AC对茜素红的去除率可达96%以上。等温吸附数据同时符合Langmuir和Freundlich模型,最大吸附量为344 mg·g-1. Fe_3O_4/AC对茜素红具有很好吸附性能的原因是由于Fe_3O_4/AC和茜素红之间存在较强的氢键和π-π相互作用。吸附过程是自发进行的吸热过程,符合假二级动力学模型,速率控制步骤为颗粒内扩散,再生6次后的Fe_3O_4/AC复合材料对茜素红的去除率达到65%.

粉末活性炭-Fe_3O_4磁性材料-H_2O_2类Fenton体系降解亚甲基蓝研究

采用粉末活性炭(PAC)-Fe_3O_4磁性材料与H_2O_2组成类Fenton体系降解亚甲基蓝模拟废水,并使用X射线衍射仪、扫描电镜表征磁性材料。结果表明,PAC表面负载的铁氧化物为具有磁性的Fe_3O_4,Fe_3O_4近似球形均匀的负载在PAC表面。该类Fenton体系在PAC-Fe_3O_4磁性材料50 mg、H_2O_2投加量为30μL、p H为3、温度为40℃、反应180 min的条件下降解100 m L质量浓度为200 mg/L亚甲基蓝效果最好,亚甲基蓝和COD去除率分别为100%和94.42%。PAC-Fe_3O_4磁性材料-H_2O_2类Fenton体系对亚甲基蓝有良好的降解效果。

柑橘皮提取液绿色合成纳米Fe3O4及其吸附水中孔雀石绿的性能研究

以柑橘皮提取液为还原剂和稳定剂,绿色合成Fe3O4纳米材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射图谱(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对材料进行表征,并考察了其对孔雀石绿(MG)的吸附性能。结果表明:绿色合成纳米Fe3O4呈不规则圆球体,分散性和结晶度较好。在投加量为1.0 g/L、初始pH为4、温度为25℃、初始浓度为20 mg/L时,对孔雀石绿的吸附率达到95.33%。纳米Fe3O4对MG的吸附过程分别符合准二级动力学方程和Langmuir等温方程。热力学研究表明,纳米Fe3O4吸附MG是自发吸热过程。绿色合成纳米Fe3O4重复利用4次吸附率仍在70%以上。

Fe3O4@Zr-MOF的制备及其去除废水中氨氮的性能和机理分析

为高效去除废水中的氨氮,采用水热法合成了四氧化三铁@锆基金属有机框架(Fe_(3)O_(4)@Zr-MOF)材料,采用SEM、XRD、BET等技术对其进行了表征,通过静态吸附试验探究了吸附材料投加量、氨氮初始浓度、pH值、反应时间对模拟废水中氨氮吸附效果的影响,并进行了吸附等温线及吸附动力学拟合,最后采用FTIR、XPS法对其吸附机理进行了分析。结果表明:在中性条件下Fe_(3)O_(4)@Zr-MOF投加量为1 g/L时,其对模拟废水中的氨氮具有较好的吸附效果,吸附过程在6 h基本达到平衡;当氨氮初始浓度为50 mg/L时,Fe_(3)O_(4)@Zr-MOF对氨氮的平衡吸附量为47.18 mg/g,去除率为94.41%;吸附等温线拟合结果表明Fe_(3)O_(4)@Zr-MOF吸附水体中氨氮符合Langmuir吸附模型(R^(2)=0.981),该吸附行为是发生在吸附剂表面的单分子层吸附;吸附动力学拟合结果表明伪二阶动力学曲线(R^(2)=0.993)对试验数据有更优的拟合效果,该吸附为典型的化学吸附;使用0.5 mol/L的HCl作为解吸剂进行解吸再生试验,5次循环后吸附量及解吸率分别仅下降了6.63%和4.85%,表明该复合材料有良好的重复使用性能;Fe_(3)O_(4)@Zr-MOF吸附氨氮的吸附机理为Fe—O—Fe、Zr—O—Zr通过配体交换作用形成了Fe—O—N、Zr—O—N,从而能够高效吸附水体中的氨氮。该研究可为吸附材料的开发与应用提供参考。

泥质活性炭负载Fe_3O_4-TiO_2磁性光催化剂的制备及性能

采用化学共沉淀法以及液相沉积法制备具有强磁性的Fe_3O_4-TiO_2/泥质活性炭光催化剂,以SEM和红外光谱技术对其进行表征。通过降解亚甲基蓝溶液研究不同负载量对催化剂光催化性能的影响。结果表明,负载42%Fe_3O_4的光催化剂(含14%TiO_2和44%泥质活性炭)的光催化活性最强,泥质活性炭制备的光催化剂在120 min时对亚甲基蓝的降解率达到100%,比纯TiO_2降解率高。泥质活性炭负载Fe_3O_4-TiO_2磁性光催化剂对亚甲基蓝溶液具有良好的降解效果,还可实现磁分离回收。

添加Fe_3O_4对煤基活性炭孔结构的影响

选用太西无烟煤为原料,以Fe3O4为添加剂制备出煤基活性炭,利用N2吸附等温线、碘值、亚甲基蓝值、X射线衍射分析仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行表征。结果表明:添加质量分数6%的Fe3O4,煤基活性炭具有较大的比表面积,其值为993.5 m2/g,与未添加Fe3O4的活性炭比较,碘值提高了4%,亚甲基蓝值提高了42%;添加Fe3O4使活性炭的石墨微晶形成乱层结构,促进了微孔和中孔的发育;由于炭化过程中部分Fe3O4转化为α-Fe,因其在活化过程中起到催化作用,因此提高了活性炭中孔的数量。

Fe_3O_4表面原位引发可控/“活性”聚合制备磁性聚苯乙烯纳米粒子

采用化学共沉淀方法合成了Fe3O4纳米粒子,用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(3-MPS)对其进行表面接枝修饰,然后以苯乙烯(St)为单体,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基(HTEMPO·)为稳定自由基介质,采用可控“/活性”自由基聚合技术在修饰后的Fe3O4纳米粒子表面原位引发聚合,制备了粒径小、分布窄、磁含量高的磁性聚苯乙烯(PS)纳米粒子.X射线衍射(XRD)研究表明,所合成的Fe3O4粒子为尖晶石结构.凝胶渗透色谱(GPC)分析表明,聚苯乙烯的分子量与反应时间呈较好的线性关系.透射电镜(TEM)观察表明,所制备的磁性聚苯乙烯纳米粒子的粒径在20-30nm之间.热重(TG)分析得到磁性聚苯乙烯纳米粒子的磁含量为62.6%.振动样品磁强计(VSM)测试结果表明,磁性聚苯乙烯纳米粒子的比饱和磁化强度为31.7emu·g-1,呈现单磁畴结构.

磁性Fe_3O_4/石墨烯Photo-Fenton催化剂的制备及其催化活性

采用共沉淀法制备磁性Fe3O4/GE(石墨烯)催化剂,实现Fe3O4纳米颗粒生长和氧化石墨烯还原同步进行,采用FTIR、XRD、TEM及低温氮吸附-脱附等对Fe3O4/GE纳米催化剂的物相、颗粒粒径及比表面积进行了表征。在H2O2存在条件下,以亚甲基蓝为目标降解物,考察了在模拟太阳光下Fe3O4/GE的催化活性,当氧化石墨烯与Fe3O4的质量比为1∶10时,经过2 h催化反应,在pH=6条件下,对亚甲基蓝的降解率达到98.7%,经过10次循环使用后对染料溶液的降解率仍保持在95.7%以上,明显优于纯的Fe3O4。

磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4的制备及催化活性

采用超声法将磁基体Fe3O4和BiVO4复合,制备了易于固液分离的磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、透射电子显微镜(TEM)和磁学性质测量系统(MPMS)对产物进行了表征,并以亚甲基蓝为目标降解物,考察了BiVO4/Fe3O4的可见光催化活性。当BiVO4与Fe3O4质量比为5:1时,BiVO4/Fe3O4的催化活性最高,反应经过5 h,对亚甲基蓝的降解率达到92.0%,而单独使用BiVO4为催化剂,降解率仅为72.5%。这表明Fe3O4不仅起到磁基体的作用,还起到助催化剂的作用。BiVO4/Fe3O4在外加磁场的作用下很容易被分离,撤消外加磁场后,通过搅拌又可重新分散。BiVO4/Fe3O4 3次回收后的降解率仍高于80%。

纳米Fe_3O_4-活性炭混合超级电容器电化学性能的研究

研究了以纳米Fe_3O_4和活性炭(AC)为电极材料的超级电容器.以FeSO_4·7H_2O和氨水为原料,采用微波法制备出平均粒径为36nm的Fe_3O_4纳米粒子.组装了以6mol/L KOH溶液为电解液的Fe_3O_4/KOH/Fe_3O_4、AC/KOH/AC、Fe_3O_4/KOH/AC三种类型的模拟电容器.用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗法对电容器进行了电化学性能测试.结果发现,混合电容器的工作电压可达到1.2V.电流密度为0.5mA/cm^2时,正/负极质量比为1.5的Fe_3O_4/KOH/AC电容器的能量密度达到9.25Wh/kg,与AC/KOH/AC电容器相比,能量密度提高了53.4%.

铁磁性Fe_3O_4负载TiO_2纳米粒子的制备表征及光催化活性

以FeSO4.7H2O和Degussa P25型TiO2(P25 TiO2)为原料,通过原位生长法制备了具有高催化活性及铁磁性的Fe3O4负载TiO2催化剂(Fe3O4/TiO2)。采用高分辨透射电镜(HR-TEM),X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对所得催化剂的结构和性能进行了表征。紫外光催化降解乙酸溶液的结果表明,Fe3O4/TiO2的催化活性是P25 TiO2的3倍左右。基于上述研究,构建了新型磁性定位光催化体系,通过对弱酸性黄G溶液催化降解的研究,表明即使在无搅拌的状态下,该复合粒子也具有较高的光催化活性,并且可以通过外界磁场有效地分离并加以回收利用,是较为理想的光催化剂。

磁性纳米复合光催化剂Bi_2O_3/Fe_3O_4的制备及其光催化活性研究

以纳米Fe3O4磁粉为载体,采用溶胶-沉淀法成功地制备了Bi2O3/Fe3O4磁性纳米复合光催化剂.用SEM和XRD对其形貌和结构进行表征,并以偶氮染料甲基橙溶液的光催化降解,来评价Bi2O3/Fe3O4磁性纳米复合光催化剂的光催化活性.结果表明,Bi2O3比较均匀地包覆在Fe3O4粒子的表面,在合成过程中Fe3O4的结构和大小几乎没有发生变化.该复合光催化剂具有较高的光催化活性,在500W Xe灯照射60min后,使甲基橙的降解率达到91.5%,并具有可利用其磁性回收重用的特点,应用前景广泛.

导电聚苯胺与Fe_3O_4磁性纳米颗粒复合物的合成与表征

对十二烷基苯磺酸 (DBSA)掺杂的导电聚苯胺 (PAn-DBSA)的氯仿溶液 ,在 p H为中性的条件下 ,采用“修饰 -再掺杂 (Modification-re-doped)法”合成了含有 Fe3O4 磁性纳米颗粒的导电聚苯胺复合物的有机溶液 .用 FTIR,XRD,TEM,UV-Vis和 SQUID等对所得复合物进行了表征 ,结果表明 ,该复合物呈现超顺磁性和半导体的导电性 。

强磁性Fe_3O_4纳米粒子的制备及其性能表征

采用共沉淀法在无N2气保护下制备了比饱和磁化强度达到75 9emu g的强磁性Fe3O4纳米粒子。在用NaOH溶液沉淀Fe3+和Fe2+混合溶液的过程中,考察了n(Fe2+)∶n(Fe3+)、晶化时间、晶化温度、总铁浓度和NaOH溶液浓度等条件对Fe3O4纳米粒子的粒径分布及磁性的影响。当n(Fe2+)∶n(Fe3+)=5 5∶1 0,晶化时间为2h,晶化温度为50℃时,Fe3O4纳米粒子磁性最佳。所制得的Fe3O4粒子为结晶完整、具有较高纯度和粒径分布均匀的立方体形纳米颗粒;其相变温度随着Fe3O4纳米粒子粒径的减小而降低。Fe3O4纳米粒子的等电点约为pH=7 2。

磁性纳米TiO_2/SiO_2/Fe_3O_4光催化剂的制备及表征

以纳米Fe3O4磁粉为核心,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂。用XRD、TEM及元素分析对其结构和表面形貌进行了表征。以具有偶氮染料结构的甲基橙水溶液为目标反应物,评价其光催化活性。结果表明,所制TiO2/SiO2/Fe3O4样品为双层包覆型结构,SiO2为中间层,最外层是锐钛矿型的TiO2。该复合光催化剂对甲基橙溶液有较高的光催化活性,并具有可利用其磁性回收重用的特点,应用前景广泛。

Fe_3O_4/P(NaUA-St-BA)核-壳纳米磁性复合粒子的合成与表征

以表面包敷有反应型的表面活性剂NaUA(十一烯酸钠)的Fe3O4磁性胶体粒子为种子,运用无皂乳液聚合方法原位制备出Fe3O4P(NaUAStBA)核壳纳米磁性复合粒子.Fe3O4磁性胶体粒子的粒径为10nm左右.IR和TG结果分析表明,苯乙烯、丙烯酸酯和NaUA在Fe3O4粒子的表面发生了聚合反应,形成P(NaUAStBA);TEM和激光粒度分析仪测试结果显示,Fe3O4P(NaUAStBA)复合粒子具有核壳结构而且粒子分布均匀、平均粒径60nm;TG测试的结果表明,NaUA在Fe3O4粒子的包覆率为13.83%,P(NaUAStBA)共聚物的包覆率71.85%;振动样品磁强仪(VSM)测试的磁滞回线则表明由无皂乳液聚合得到的Fe3O4P(NaUAStBA)复合粒子具有超顺磁性,可避免磁性微球在磁场中的团聚.另外,合成的磁性胶乳可稳定存放数月.

磁性Fe_3O_4-聚吡咯纳米微球的合成与表征

报道了具有核壳结构的Fe3O4 聚吡咯磁性纳米微球的合成方法和表征结果 .微球同时具有导电性和磁性能 .在优化的实验条件下 ,可得到饱和磁化强度为 2 3 4emu g ,矫顽力为 45 2Oe的磁性微球 .微球的导电性随着微球中Fe3O4含量的增加而下降 .微球的磁性能则随着Fe3O4含量的增加而增大 .Fe3O4磁流体的粒径和磁性聚吡咯微球的粒径均在纳米量级 .纳米Fe3O4粒子能够提高复合物的热性能 .实验表明 ,磁流体和聚吡咯之间存在着一定的相互作用 ,正是这种相互作用使磁性聚吡咯纳米微球的热稳定性提高 .

新型磁性Fe_3O_4/EDTA复合纳米粒子的制备及性能研究

采用氨羧络合剂EDTA对纳米磁性Fe3O4粒子进行表面改性,制备出能够螯合金属离子和放射性核素离子的磁性Fe3O4/EDTA复合纳米粒子.用X射线衍射、红外光谱、透射电子显微镜、光电子能谱、振动样品磁强计和原子吸收光谱对复合粒子进行了表观形貌、结构、磁学及螯合性能表征.结果表明,纳米磁性Fe3O4和EDTA之间能够有效地以化学键合方式进行复合.改性后,Fe3O4/EDTA纳米复合粒子可以对包括放射性金属离子在内的多种金属离子具有良好的络合效果.