低分子有機酸對鐵氧化物形成轉(zhuǎn)化的影響.pdf

1、赤鐵礦（α-Fe2O3）是鐵氧化物的一種，屬于n-型半導體材料，具有體積小、比表面積大、活化中心多等特點。赤鐵礦可以催化降解有機污染物，吸附Cr, As等重金屬，還可作為生物醫(yī)學材料等。環(huán)境中低分子有機酸對赤鐵礦的形成轉(zhuǎn)化有重要作用，尤其是具有還原性的有機酸可與Fe(Ⅲ)反應生成Fe(Ⅱ)促進赤鐵礦的形成。L-酒石酸(L-TA)、蘋果酸(MA)、丁二酸(SA)和檸檬酸(CA)具有不同酸性、羧基和羥基數(shù)目、碳鏈長度及其與三價鐵絡合穩(wěn)定常數(shù)

2、等，對鐵氧化物形成轉(zhuǎn)化的影響也不同。本文以這四種低分子有機酸為添加劑，運用X-射線衍射儀(XRD)、電子顯微鏡(SEM、TEM、HRTEM)以及傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)等現(xiàn)代分析手段研究了低分子有機酸對鐵氧化物形成轉(zhuǎn)化的影響，探討了不同形貌和尺寸赤鐵礦生成機制;在此基礎上，研究了合成產(chǎn)物對亞甲基藍(MB）的去除特點。實驗取得的主要結(jié)果有:
　　 1.L-TA是二元羧酸，含有兩個α-OH，具有還原性，它可作為還原劑和模板劑

3、促進赤鐵礦的形成。隨L-TA添加量增加，產(chǎn)物的特征衍射峰強度先增加后降低，在1.0％時峰強最強。產(chǎn)物形貌由0.5％ L-TA到1.0％ L-TA時產(chǎn)物形貌均未改變，為玉米棒狀，但顆粒變大，長徑比增加。最佳條件1.0％ L-TA時，赤鐵礦直徑為100-150 nm、長200-300 nm。L-TA可以選擇性吸附在赤鐵礦上，表面吸附L-TA的赤鐵礦小顆?？梢匝卮怪眂軸的(001)面通過定向聚集形成玉米棒狀。隨溫度升高L-TA促進作用越明顯;

4、隨反應時間延長，生成的赤鐵礦的結(jié)晶度均增強。體系pH對反應影響較大:L-TA在pH≦7以及pH≧10時均能生成純相赤鐵礦，初始pH=11時通過奧斯特瓦爾德熟化機制生成直徑100-200 nm表面光滑的圓球狀。
　　 2.MA是二元羧酸，僅含有一個α-OH，還原性比L-TA弱，它也可作為還原劑和模板劑促進赤鐵礦的形成，但促進作用較L-TA弱。MA在pH≦7能生成純相赤鐵礦，pH≧8時促進作用不明顯，其最佳控制赤鐵礦形貌的條件為:初

5、始pH=7、添加量為0.5％時20 h通過奧斯特瓦爾德熟化機制生成直徑100-150 nm表面粗糙的圓球狀赤鐵礦。
　　 3.SA是二元羧酸，但無α-OH，無還原性。CA為三元羧酸，僅含一個α-OH而且其相應的α-C無氫，其活性低于L-TA和MA。SA和CA的加入抑制晶質(zhì)鐵氧化物的形成。SA和CA均通過靜電作用或基團間的專性吸附作用吸附于水鐵礦表面，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的有機酸-水鐵礦配合體，占據(jù)了鐵氧化物鐵表面的溶解位，產(chǎn)生了空間阻滯

6、效應，顆粒直接接觸減少，對鐵氧化物的形成產(chǎn)生抑制作用。CA的α-OH活性較低，但其分子量相對較大，而且與Fe3+絡合穩(wěn)定常數(shù)最大，其形成的配位體穩(wěn)定性更高，使得鐵氧化物表面溶解更困難，而且其空間阻滯作用較大，不利于晶質(zhì)鐵氧化物的形成。
　　 4.1.0％ L-TA，pH=7條件下合成的玉米棒狀α-Fe2O3表面活性較高，比表面積較大，對MB的去除效果最顯著，且在堿性pH下對MB具有較高的去除率，為93.12％。α-Fe2O3去除