負(fù)載硼的鐵鋁氧化物的結(jié)構(gòu)和性能的研究.pdf

1、本文以人工合成針鐵礦（Goethite簡寫為G）和鋁氧化物（Alhydroxide）為對照，以其含硼負(fù)載體為研究對象，其中，人工合成針鐵礦經(jīng)硼砂溶液吸附處理后稱為硼吸附態(tài)針鐵礦（Goethite adsorbed boron簡寫為ad-B-Goethite或ad-B-G），針鐵礦和鋁氧化物在合成過程中加入硼酸經(jīng)沉淀后得到的硼負(fù)載體分別稱硼包被態(tài)針鐵礦（Goethite occluded boron簡寫為oc-B-Goethite或oc-

2、B-G）和硼包被態(tài)鋁氧化物（Aluminium hydroxide occluded boron簡寫為oc-B-Alhydroxide），探討其化學(xué)組成、晶體結(jié)構(gòu)形貌、光學(xué)和電學(xué)等性能；研究普通針鐵礦及其兩種硼負(fù)載體對鋁離子的吸附特性，鋁氧化物及硼包被態(tài)負(fù)載體對錳離子的吸附特點，以及針鐵礦及其含硼負(fù)載體對苯胺的吸附降解特性，主要研究結(jié)果如下：
　　 1）IR光譜中，硼負(fù)載體針鐵礦較之普通針鐵礦，F(xiàn)e-OH-Fe表面羥基彎曲振動、

3、表面Fe-OH彎曲振動及游離羥基峰均減弱，且硼吸附態(tài)針鐵礦和硼包被態(tài)針鐵礦出現(xiàn)了與BO3和B（O，OH）4的彎曲振動有關(guān)的吸收峰。
　　 2）X-射線衍射譜分析表明，硼吸附態(tài)針鐵礦的晶形與普通針鐵礦相似，而硼包被態(tài)針鐵礦的衍射吸收峰的位置、個數(shù)和相對強度都發(fā)生了變化；XPS表征發(fā)現(xiàn)，B負(fù)載在針鐵礦中引起礦物的O1S、Fe3S、Fe3p、Fe2p的XPS精細(xì)譜發(fā)生變化；TEM照片及比表面積的數(shù)據(jù)說明在合成針鐵礦中加入硼會影響晶體的

4、生長，晶體的結(jié)晶性較差，晶體較小，均支持在硼包被態(tài)針鐵礦中，硼進(jìn)入了針鐵礦晶格的假設(shè)。
　　 3）針鐵礦、硼吸附態(tài)針鐵礦和硼包被態(tài)針鐵礦對Al3+的等溫吸附屬于單分子層吸附，吸附反應(yīng)的吸附熱分別是：27.56 KJ/mol、23.18 kJ/mol和49.93 kJ/mol。隨著溶液pH逐漸升高，G、ad-B-G和oc-B-G等3種鐵氧化物吸附Al3+離子的吸附量增加速率呈現(xiàn)先快后慢的趨勢。在相同條件下，硼包被態(tài)針鐵礦對鋁的吸附

5、量和吸附后體系的pH均明顯大于硼吸附態(tài)針鐵礦和普通針鐵礦，說明硼包被態(tài)針鐵礦能吸附更多的鋁，如果將其應(yīng)用到酸性土壤，可以緩解土壤酸化。
　　 4）鐵氧化物對苯胺存在專性吸附，吸附主要是單分子層的吸附，符合Langmuir方程，負(fù)載硼的針鐵礦對苯胺的吸附量大于普通針鐵礦?？梢姽?鐵氧化物體系中苯胺降解反應(yīng)能用一級動力學(xué)方程很好地擬合，鐵氧化物可見光催化降解苯胺的活性的順序為：硼包被態(tài)針鐵礦>硼吸附態(tài)針鐵礦>普通針鐵礦；升高溫度或增

6、大苯胺的濃度均有利于苯胺的降解；降解在pH為5左右效果最好。苯胺在可見光/H2O2/鐵氧化物體系中降解大于其在可見光/鐵氧化物體系中的降解。紫外光/鐵氧化物體系中苯胺降解具有一級反應(yīng)動力學(xué)特征；相同條件下其降解能力的順序是：硼包被態(tài)針鐵礦>普通針鐵礦>硼吸附態(tài)針鐵礦；苯胺紫外光降解的中間產(chǎn)物主要有偶氮苯、硝基苯、4-硝基-6-醛基己酸和氨基酚。
　　 5）本研究合成的鋁氧化物是弱晶質(zhì)的一水軟鋁石，負(fù)載硼的鋁氧化物無序化程度更高。

7、TEM照片顯示，前者是纖維狀團(tuán)聚合體，后者是球狀團(tuán)聚合體。TEM和XRD都證實了負(fù)載硼的氧化物粒子較小。負(fù)載硼的鋁氧化物的比表面積較普通鋁氧化物的大。負(fù)載硼的鋁氧化物中表面Al-OH的IR吸收峰（1074 cm-1）變?nèi)?，說明硼酸根與鋁氧化物的表面Al-OH發(fā)生了反應(yīng)。XPS定量分析可知，負(fù)載硼的鋁氧化物表面原子Al：O：B的個數(shù)比為29.56：66.9：3.45，有少量的B進(jìn)入了鋁氧化物晶格中。負(fù)載硼的鋁氧化物比普通的鋁氧化物能吸附更