納米零價(jià)鐵-介孔碳復(fù)合體的制備及其還原性能的研究.pdf

1、納米零價(jià)鐵(nZVI)由于具有高的反應(yīng)活性，能夠有效的修復(fù)水體和土壤、治理有毒污染物，成為目前環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域一個(gè)非?；钴S的熱門(mén)技術(shù)。納米零價(jià)鐵是指粒子的三維尺度中至少有一維處于1-100nm之間的零價(jià)鐵，由于納米零價(jià)鐵的比表面積大，粒子粒徑小，表面原子占原子總數(shù)比例高，展現(xiàn)出量子化效應(yīng)，由此在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出特有的卓越性能。但納米零價(jià)鐵在應(yīng)用過(guò)程中容易出現(xiàn)團(tuán)聚和表面氧化失活的難題，從而在應(yīng)用過(guò)程中受到限制。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本文提出了以有

2、序介孔碳為碳基載體負(fù)載納米零價(jià)鐵的研究思路。
　　本文分別以浸漬法和共澆鑄法碳熱還原制備納米零價(jià)鐵/有序介孔碳(OMCs)復(fù)合材料，納米零價(jià)鐵能夠均勻的負(fù)載在有序介孔碳的孔道和表面上，復(fù)合物可以保持與載體材料一致的介孔結(jié)構(gòu)，同時(shí)具有較高的比表面積、分散性和穩(wěn)定性、吸附性能、反應(yīng)活性和重復(fù)利用能力。復(fù)合物在反應(yīng)前后或在空氣條件下保存15天，其化學(xué)性質(zhì)和晶態(tài)未發(fā)生變化。采用XRD、TEM、BET、TG等表征手段對(duì)復(fù)合物進(jìn)行表征，選擇重

3、金屬Cr(Ⅵ)和硝酸鹽為目標(biāo)污染物用來(lái)考察nZVI/OMCs復(fù)合物的還原能力。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)以SBA-15為模板劑硬模板法制備有序介孔碳材料，該材料的比表面積高達(dá)1277.91 m2/g，具有排列整齊的3.6 nm尺寸的均一孔徑。以共澆鑄法碳熱還原合成nZVI/OMCs復(fù)合物，研究發(fā)現(xiàn)，由于模板劑SBA-15的孔道限制效應(yīng)可以有效的控制nZVI納米粒子的粒徑，nZVI/OMCs復(fù)合物中含有少量γ-Fe2O3，說(shuō)明碳

4、熱還原不徹底。
　　(2)以浸漬法碳熱還原合成nZVI/OMCs復(fù)合物。研究發(fā)現(xiàn)，nZVI/OMCs復(fù)合物最佳合成條件為鐵碳前驅(qū)體投加量3∶1、N2氣氛下900℃焙燒。復(fù)合物中鐵的存在形態(tài)為分散的納米零價(jià)鐵，nZVI的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，并且隨著負(fù)載鐵含量的增加，復(fù)合物的比表面積下降，材料的有序性降低。
　　(3) nZVI/OMCs復(fù)合物對(duì)水中Cr(Ⅵ)和硝酸鹽的還原實(shí)驗(yàn)，研究表明 nZVI/OMCs復(fù)合物對(duì)Cr(Ⅵ)和硝酸鹽