摻Ni2+錳鋅鐵氧體制備及其催化降解性能研究.pdf

1、有機(jī)廢水嚴(yán)重污染環(huán)境，而光催化劑對(duì)廢水中有機(jī)物的降解優(yōu)勢(shì)明顯;但催化劑存有易中毒、回收難等問題，制約光催化劑的應(yīng)用。本文采用化學(xué)共沉淀法制備兼具磁性能及催化性能的錳鋅鐵氧體，利用均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化獲得錳鋅鐵氧體制備的煅燒時(shí)間、pH值、煅燒溫度等適宜條件。為提高錳鋅鐵氧體的磁性能和催化性能，本文分別考察La3+、Ce3+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Ti4+摻雜對(duì)錳鋅鐵氧體性能的影響，運(yùn)用VSM、UV-VIS分析獲得摻雜催化劑磁性能及對(duì)紫外

2、可見光的吸收能力，運(yùn)用SEM、XRD、BET、FT-IR等方法表征物相結(jié)構(gòu)及形貌，并通過催化降解亞甲基藍(lán)，優(yōu)選出Ni2+摻雜為優(yōu)勢(shì)催化劑。為進(jìn)一步探明Ni2+摻雜對(duì)錳鋅鐵氧體性能的影響，本文研究了Ni2+不同摻雜量制備錳鋅鐵氧體的磁性能、催化性能以及物相結(jié)構(gòu)，以亞甲基藍(lán)的降解為探針評(píng)價(jià)其光催化性能、以苯胺的降解評(píng)價(jià)其熱催化性能，并以重慶優(yōu)勢(shì)生物質(zhì)資源金銀花葉為原料，研究其催化液化性能，為錳鋅鐵氧體性能的提高及其應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論

3、如下:
　　(1)通過均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)選得出錳鋅鐵氧體適宜制備工藝條件為:當(dāng)pH值為7.1，煅燒溫度為1140℃，煅燒時(shí)間為3.0h時(shí)，制備的錳鋅鐵氧體為粒徑62.65nm的具有尖晶石結(jié)構(gòu)的納米粉體，其組分結(jié)構(gòu)為Mn3Zn2Fe5O12.5，表面含有M金屬-O以及H-O等官能團(tuán)，其磁化強(qiáng)度為11.37emu/g，在300-600nm范圍內(nèi)具有強(qiáng)吸收峰，表明制備錳鋅鐵氧體是兼具可見光響應(yīng)和磁性能的納米粉體。
　　(2)比較不同離子

4、摻雜對(duì)錳鋅鐵氧體性能影響結(jié)果表明:金屬離子摻雜不影響錳鋅鐵氧體晶型結(jié)構(gòu)，對(duì)紫外可見光吸收能力依次為Ni2+(1.424)＞Ti4+(1.415)＞Co2+(1.398)＞Cu2+(1.381)＞Ce3+(1.343)＞La3+(1.283)，光催化降解亞甲基藍(lán)的降解率及其大小依次為Ni2+(49.85％)＞Ti4+(48.66％)＞Co2+(46.22％)＞Cu2+(45.57％)＞Ce3+(38.55％)＞La3+(35.51％);制

5、備粉體比表面積大小為Ni2+(1.8492 m2·g-1)＞Ti4+(1.7702 m2·g-1)＞Cu2+(1.6936 m2·g-1)＞La3+(1.5879m2· g-1)＞Co2+(1.5853 m2· g-1)＞Ce3+(1.4514m2· g-1)，晶粒粒徑大小為Ti4+(43.55nm)＜Ni2+(49.18 nm)＜Co2+(49.98 nm)＜Ce3+(51.13 nm)＜La3+(57.57nm)＜Cu2+(63.1

6、8nm)，飽和磁化強(qiáng)度依次為Ti4+（11.17emu/g）＞La3+(11.06emu/g)＞Co2+(10.11 emu/g)＞Ce3+(9.52 emu/g)＞Ni2+(9.24 emu/g)＞Cu2+(9.20emu/g); Ni2+摻雜表現(xiàn)出較好的催化及磁性能，催化降解亞甲基藍(lán)溶液中其殘留Mn2+、Fe3+、Zn2+分別為0.03mg/L、0.98mg/L、0.03mg/L，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。
　　(3) Ni2+摻雜

7、制備錳鋅鐵氧體結(jié)果表明:不同Ni2+摻雜量影響錳鋅鐵氧體的磁性能，但摻雜量為0.40％時(shí)，制備錳鋅鐵氧體表現(xiàn)出良好的性能;當(dāng)摻雜量為0.40％時(shí)，制各樣品紫外可見光吸收能力最強(qiáng)，催化降解亞甲基藍(lán)1.0h后，亞甲基藍(lán)降解率可達(dá)54.23％，其飽和磁化強(qiáng)度為15.10emu/g略低于最大值(15.88emu/g)，其粒徑為52.58nm，是摻雜中粒徑最小的。
　　(4)摻Ni2+(0.40％)錳鋅鐵氧體光催化降解亞甲基藍(lán)溶液結(jié)果表明:

8、當(dāng)投加量為0.100g時(shí)，光催化降解50ml初始濃度為10mg/L亞甲基藍(lán)溶液3.0h后，亞甲基藍(lán)降解率可達(dá)63.11％，比未加催化劑的降解率提高1.17倍，是不摻雜錳鋅鐵氧體光催化的1.28倍;5次回收使用催化劑反復(fù)催化降解初始濃度為10mg/L的亞甲基藍(lán)2h后，亞甲基藍(lán)降解率仍達(dá)57.06％，說明制備催化劑具備良好且穩(wěn)定的催化性能，且光催化降解亞甲基藍(lán)滿足一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。
　　(5)摻Ni2+(0.40％)錳鋅鐵氧體熱催化降解

9、苯胺結(jié)果表明:在一定溫度下，催化劑有助于苯胺的降解，且苯胺的降解隨著溫度及時(shí)間的增加而增大;投加0.100g催化劑，反應(yīng)釜溫度為130℃，熱催化降解40ml初始濃度為75mg/L苯胺2h后，苯胺降解率可達(dá)67.55％，是未加催化劑的苯胺降解率的1.68倍，是不摻雜錳鋅鐵氧體熱催化的1.54倍;且熱催化苯胺滿足一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。
　　(6)摻Ni2+(0.40％)錳鋅鐵氧體催化液化金銀花葉結(jié)果表明:錳鋅鐵氧體能催化液化金銀花葉植物組織