氧化鐵納米微粒的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、鐵系氧化物廣泛存在于土壤、礦物和水體沉積物等自然環(huán)境中，鐵氧化物/水界面是地表環(huán)境中影響污染物環(huán)境行為的重要微界面之一，在影響污染物的環(huán)境行為方面發(fā)揮著重要的作用。由于鐵的化學(xué)性質(zhì)較為活潑，其在環(huán)境中存在多種二級(jí)礦物相，如磁赤鐵礦(γ-Fe2O3)，赤鐵礦(α-Fe2O3)，纖鐵礦(γ-FeOOH)，針鐵礦(α-FeOOH)，水合氧化鐵(Fe5HO8·4H2O)及磁鐵礦(Fe3O4)等。鐵氧化物的種類(lèi)不同，結(jié)構(gòu)各異，加之天然的鐵氧化物很

2、少以純相形式存在，通常包含著多種金屬雜質(zhì)，如:鋁、硅、錳等，致使其性質(zhì)特別是界面性質(zhì)存在很大差異。因此，研究不同環(huán)境下形成的鐵氧化物的界面性質(zhì)以及其對(duì)污染物的吸附、解吸和降解規(guī)律具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，所得結(jié)果不僅可以為客觀評(píng)價(jià)鐵系氧化物在環(huán)境自?xún)艋矫娴淖饔锰峁├碚摵蛯?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而且還可以為開(kāi)發(fā)鐵氧化物在污水處理方面的應(yīng)用提供有益參考。
　　本課題組一直開(kāi)展各種鐵氧化物的液相合成及其在污水處理中應(yīng)用的系列研究，基于之前的

3、研究基礎(chǔ)和上述分析，本論文分別選擇赤鐵礦(α-Fe2O3)和磁赤鐵礦(γ-Fe2O3)構(gòu)建研究體系，分別對(duì)其界面性質(zhì)及在污水處理方面的應(yīng)用進(jìn)行研究，主要研究?jī)?nèi)容及成果包括:
　　(1)通過(guò)共沉淀法制備系列不同摻鋁量的α-Fe2O3，探究鋁的摻雜對(duì)α-Fe2O3樣品晶體結(jié)構(gòu)、磁性及界面性能的影響，結(jié)果表明鋁離子是通過(guò)同晶替代的方式進(jìn)入α-Fe2O3的晶體結(jié)構(gòu)中，粒子尺寸隨鋁含量的增加而減小，比表面積隨鋁含量的增加而增加。與純相α-F

4、e2O3或α-Al2O3相比，摻鋁α-Fe2O3樣品不僅具有更好的吸附性能，且隨著鋁摻雜量的增加，吸附劑與污染物之間的結(jié)合力增大，表明其具有更強(qiáng)的鎖定污染物的能力。
　　(2)通過(guò)共沉淀(CP)和連續(xù)沉淀(SP)兩種制備方法制備系列α-Fe2-xAlxO3納米微粒。重點(diǎn)探究相同摻鋁量下不同制備方法對(duì)α-Fex（Al）2-xO3產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、顆粒大小及吸附性能等性質(zhì)的影響，結(jié)果表明連續(xù)沉淀法所得產(chǎn)物中鋁離子同樣是通過(guò)同晶替代的方式進(jìn)入

5、α-Fe2O3晶體中。共沉淀法制備產(chǎn)物表面具有更高的鋁鐵比，共沉淀法制備產(chǎn)物比連續(xù)沉淀法所得產(chǎn)物具有更小的尺寸和更大的比表面積。共沉淀法制備產(chǎn)物比連續(xù)沉淀法所得產(chǎn)物具有更好的吸附性能和更強(qiáng)的結(jié)合力。
　　(3)通過(guò)亞鐵離子氧化和煅燒法制得伐狀γ-Fe2O3納米微粒，以γ-Fe2O3為催化劑，AB74為受試污染物，在可見(jiàn)光下探究其降解過(guò)程及降解機(jī)制，結(jié)果表明以γ-Fe2O3/H2O2/可見(jiàn)光構(gòu)建的降解體系對(duì)有機(jī)染料AB74具有較高的

6、降解效率。100mg/L的AB74在γ-Fe2O3/H2O2/可見(jiàn)光體系作用下首先被氧化為酸性靛紅，酸性靛紅進(jìn)一步被氧化為小分子的脂肪酸如甲酸，乙酸及丁二酸，還有一部分完全礦化為二氧化碳和其他小分子。循環(huán)實(shí)驗(yàn)6次后，γ-Fe2O3的重復(fù)利用率仍近乎為100％。
　　(4)以(3)中所述方法制備的γ-Fe2O3納米微粒為催化劑，以苯酚為受試污染物，探究γ-Fe2O3納米微粒對(duì)苯酚的催化降解過(guò)程，結(jié)果表明苯酚在實(shí)驗(yàn)體系下被直接降解成二