納米介孔氧化鐵的制備、表征及表面吸附性質(zhì)研究.pdf

1、近年來，納米氧化鐵的許多優(yōu)異性能使其在吸附、催化、磁性存儲、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值，有關(guān)納米氧化鐵的制備方法及表面性質(zhì)研究受到廣泛重視。其中介孔納米氧化鐵是近年來納米介孔材料研究中一個比較新的熱點領(lǐng)域，有關(guān)形態(tài)，粒徑，晶型的納米介孔氧化鐵已陸續(xù)被報道。比表面，孔徑，孔容等參數(shù)是影響介孔材料性質(zhì)的決定因素，因此如何有效控制這些因素引起人們很大的興趣。雖然有關(guān)大比表面及不同孔壁結(jié)構(gòu)的介孔氧化鐵已有文獻報道，但至今尚未見關(guān)于制備孔徑

2、可調(diào)介孔氧化鐵及有關(guān)介孔氧化鐵應(yīng)用方面的報道。本文首先綜述了納米及介孔氧化鐵的制備進展。在此基礎(chǔ)上，分別利用水熱和超聲的方法，使用混合模板劑，制備出了一系列不同形貌和孔徑的納米和介孔氧化鐵顆粒，并通過透射電鏡、粉末X射線衍射、熱重、N2吸附脫附等分析方法對合成顆粒的性質(zhì)進行了表征，對于合成的機理進行了初步探討。結(jié)果表明:采用水熱法，通過改變時間及溫度可有效地控制產(chǎn)物的組成和形貌。以六次四甲基胺和不同的鐵源作為原材料，分別得到棒狀和球狀a

3、-Fe2O3納米粒子。通過調(diào)節(jié)不同鏈長的烷基胺實現(xiàn)了介孔氧化鐵孔徑的可調(diào)性。其中以正庚胺，十二胺，十六胺混合聚乙二醇6000分別制得孔徑為14.3 nm，16.8 nm，19.4nm的介孔氧化鐵納米顆粒，推測其合成過程主要是:首先Fe3+和PEG6000通過絡(luò)合作用形成絡(luò)合物，該絡(luò)合物和烷基胺中的氨基發(fā)生物理吸附，并通過氫鍵等作用自組裝形成膠束。 氧化鐵許多表面過程受其表面酸堿反應(yīng)控制。本文采用自動電位滴定的方法研究了不同形貌納

4、米氧化鐵表面酸堿性質(zhì)，通過繪制Ht-pH圖和Gran圖，首次研究了棒狀和球狀納米口α-Fe2O3的表面酸堿性質(zhì)，并利用原子吸收光譜法對重金屬離子(Cu2+、pb2+、Zn2+)在氧化鐵表面的吸附行為作了研究。實驗結(jié)果表明:不同形貌的氧化鐵在水溶液中酸堿性質(zhì)有明顯的不同；在相同質(zhì)量濃度下，根據(jù)樣品的表面濃度計算出棒狀和球狀納米氧化鐵表面吸附的H+數(shù)分別為11.1和8.1個/nm2。用WINSGW、FITEQL、MEDUSA等計算機程序來分

5、析處理數(shù)據(jù)。實驗結(jié)果表明，納米介孔氧化鐵在pH4-6范圍內(nèi)對重金屬離子都有很好的吸附；使用WINSGw軟件構(gòu)建了Fe2O3表面優(yōu)勢組分分布圖，并模擬出氧化鐵單一納米礦物體系的表面對重會屬離子(Cu2+,Pb2+，Zn2+)吸附平衡常數(shù)分別為10-4.7、10-5.7、10-6.2，所對應(yīng)電容參數(shù)分別為20、20、10 F/m2。 作者還研究了環(huán)境污染物赤泥的表面改性吸附性質(zhì)，本文通過加熱，水洗，酸洗等物理化學(xué)手段對赤泥的表面進行