化學工程與化工論文

1、畢 業(yè) 論 文 題 目：e34磁性納米粒子的制備及其光催 化性能的研究 學 院： 化學化工學院 專 業(yè)： 化學工程與工藝 0701 學生姓名： 盧 波 學 號： 9 指導老師： 傅 昕 完成日期： 2011 年 6 月 10 日 誠 信 聲 明 本人聲明： 1、本人所呈交的畢業(yè)設計（論文）是在老師指導下進行 的研究工作及取得的研究成果； 2、據(jù)查證，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，畢 業(yè)設計（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果， 也不包含為獲得其他教育機構(gòu)的學位而使用過的材料； 3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設計（論文）中的所有內(nèi)容 均真實、可信。 作者簽名： 日期： 年 月 日 畢

2、畢業(yè)業(yè)設設計計（論論文文）任任務務書書 題目： e34磁性納米粒子的制備及其光催化性能的研究 姓名 盧 波 學院化學化工 專業(yè) 化學工程與工藝 班級 化工 0701 學號 9 指導老師 傅 昕 職稱 講 師 教研室主任 陳 立 新 一、基本任務及要求： 1、通過查閱文獻資料，掌握查閱資料的途徑與方法，撰寫文獻綜述，提出實驗方案，提交 符合要求開題報告； 2、了解可控粒徑e34磁性納米粒子合成方法，了解可控粒徑e34磁性納米粒子催化 性能的研究； 3、研究可控粒徑e34磁性納米粒子合成方法，并進行有關(guān)催化性能的研究。 4、撰寫畢業(yè)論文，要求格式規(guī)范，字數(shù)符合。 二、進度安排及完成時間： 3 月

3、1 日-3 月 13 日， 查閱文獻資料； 3 月 14 日-3 月 27 日， 撰寫文獻綜述和開題報告； 3 月 28 日-4 月 3 日， 上交文獻綜述及開題報告，領取實驗儀器，做好實驗準備工作； 4 月 4 日- 4 月 15 日，可控粒徑e34磁性納米粒子合成； 4 月 16 日-5 月 20 日，可控粒徑e34磁性納米粒子催化性能的研究 ； 5 月 21 日-5 月 25 日，實驗總結(jié)掃尾階段，整理實驗數(shù)據(jù)，補充實驗數(shù)據(jù)； 5 月 26 日-5 月 29 日，學生撰寫畢業(yè)論文，補充實驗，歸還儀器，離開實驗室； 5 月 30 日-6 月 3 日，檢查畢業(yè)論文，修改畢業(yè)論文； 6 月 4

4、 日-6 月 10 日， 制作修改幻燈片，準備答辯； 6 月 10 日-6 月 15 日，畢業(yè)答辯，準備畢業(yè)論文資料 ； 6 月 16 日-6 月 20 日，修改畢業(yè)論文 ， 提交畢業(yè)論文資料； Comment U1: 修改頁碼，另外三級 標題也要寫進去 目錄目錄 1 前言前言.錯誤！未定義書簽。 1.1 離子液體的介紹.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 1.2 離子液體雙水相體系簡介.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 1.3 離子液體雙水相體系的應用.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 1.4 染料的介紹.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 1.5 本文的研究內(nèi)容及意義.錯誤！未

5、定義書簽。錯誤！未定義書簽。 2 實驗部分實驗部分.錯誤！未定義書簽。 2.1 實驗儀器.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 2.2 試劑.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 2.3 離子液體及中間體的合成.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 2.4 結(jié)果與討論.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 2.5 產(chǎn)物的物化性質(zhì).錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 2.6 結(jié)論.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 3 離子液體萃取染料的研究離子液體萃取染料的研究.錯誤！未定義書簽。 3.1 實驗部分.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 3.2 結(jié)果與討論.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書

6、簽。 3.3 不同物質(zhì)的加入量對萃取率的影響.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 3.4 結(jié)論.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 4. 離子液體萃取機理的初步探索離子液體萃取機理的初步探索.錯誤！未定義書簽。 5 總結(jié)總結(jié).錯誤！未定義書簽。 6 參考文獻：參考文獻：.錯誤！未定義書簽。 1 前言前言 納米粒子是指粒度在 1-100nm之間的粒子 1l（納米粒子又稱超細微粒）。 屬于膠體粒子大小的范疇。它們處于原子簇和宏觀物體之間的過度區(qū)，處于 微觀體系和宏觀體系之間，是由數(shù)目不多的原子或分子組成的集團，因此它 們既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)?？梢灶A見，納米粒子應具有一 些新異的

7、物理化學特性。納米粒子區(qū)別于宏觀物體結(jié)構(gòu)的特點是，它表面積 占很大比重，而表面原子既無長程序又無短程序的非晶層?？梢哉J為納米粒 子表面原子的狀態(tài)更接近氣態(tài)，而粒子內(nèi)部的原子可能呈有序的排列。即使 如此，由于粒徑小，表面曲率大，內(nèi)部產(chǎn)生很高的 Gillis壓力，能導致內(nèi)部 結(jié)構(gòu)的某種變形。納米粒子的這種結(jié)構(gòu)特征使它具有下列四個方面的效應： 體積效應、表面效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應。在過去短短的幾 十年里，已經(jīng)吸引了全世界愈來愈多的科學工作者加入到這一研究領域。 隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和材料制備新技術(shù)的不斷開發(fā)，各種尺度上的 新材料相繼被制備出來。特別是納米技術(shù)與磁學的結(jié)合制備出了一種全

8、新的 納米材料磁性納米材料，這種磁性納米材料具有許多新的特征，現(xiàn)已成為全 球科技界研究的熱點。 1.1 磁性納米顆粒及其特性 磁性納米顆粒除了具有和普通納米材料一樣的物理效應之外，還具有一 些新奇的特性，如：超順磁性、高場不可逆性及高飽和場特性等等。合成的 磁性納米顆粒種類很多，主要有： Fe 和Co 等金屬納米顆粒， Fe3O4、y- Fe203 和 CoFe204 金屬氧化物和鐵氧體納米顆粒以及 CoPt3 和 FeCo 等金 屬合金納米顆粒。綜合考慮磁性能、穩(wěn)定性、成本以及毒副作用，F(xiàn)e304磁 性納米顆粒常被選來用作磁性復合材料中的磁性顆粒，在許多領域有著良好 的應用前景。 1.2 F

9、e3O4磁性納米粒子的制備方法 Fe3O4磁性納米粒子 的制備方法有許多，主要有兩種基本思路：一是將大 塊固體粉碎為納米粒子，主要手段為強化粉末方法（超聲波粉碎法，高能球磨 法等）；二是在形成沉淀顆粒時控制顆粒的生長速率，使其維持在納米尺寸 3l。后一種方法制備納米粒子與制備常規(guī)物質(zhì)的最大不同在于必須嚴格控制晶 核的生長過程，阻止顆粒凝聚長大，這主要通過在溶液中采用某些特殊的反應 條件，控制化學反應的速率來完成。所用主要措施包括：（1）控制反應條件， 如反應溫度，溶液 pH，反應物的滴加順序及速率，攪拌速率等。這可調(diào)節(jié)晶體 的生核速率及晶核的生長速率，最終調(diào)控粒徑的大小。（2）控制反應物（或生

10、 成物）得濃度。這可改變沉淀的過飽和度及瞬間成核的數(shù)目及顆粒大小，防止 顆粒的聚集加劇。（3）添加穩(wěn)定劑或表面活性劑作分散劑。原理是大分子可以 吸附在沉淀粒子表面，削弱粒子間的相互吸引力，從而減小粒子的團聚。以下 為制備納米 Fe3O4的幾種方法： 1.2.1 共沉淀法 反應原理為 Fe2+ + 2Fe3+ + 8 OH- = Fe3O4 + 4 H2O。通常把 Fe2+ 和 Fe3+ 的 硫酸鹽或氯化物以 2：3 的比例混合溶于適宜的溶劑中，再加入少量分散劑 或穩(wěn)定劑。在一定溫度下，加入過量 NH3H20，或用 NaOH 溶液調(diào)節(jié) pH=10，高速攪拌進行沉淀反應直至沉淀幾乎不再增加為止。將

11、沉淀洗滌、過 濾、干燥、烘干，可制得粒度為 810 nm 的 Fe3O4 微粒4。采用的分散體系 和溶劑體系的化學特性不同會對磁性粒子的性能產(chǎn)生影響。例如，在共沉淀 水溶液中加入低介電常數(shù)物質(zhì)(如正丙醇)能夠改變生成物的溶解能力和溶解度， 使之易達到過飽和而成核，從而減小粒子的粒徑及其分布范圍5。該法制備納 米 Fe3O4 操作簡單、成本低廉、能大規(guī)模生產(chǎn)，因而得到廣泛采用。 1.2.2 氧化沉淀法 在堿性條件下，向 Fe(OH)2 懸浮液中通入O2或加入其他氧化劑，將部分 Fe2+ 氧化為 Fe3+，反應為：6Fe2+ +12OH-+O2=2Fe3O4+6H20 (pH7，T500) 6l。

12、 可以根據(jù)需要添加合適的分散劑(如聚乙二醇)，調(diào)節(jié)顆粒的大小和性能。 1.2.3 還原沉淀法 使用還原劑將部分 Fe3+ 還原成 Fe2+，再用堿液將它們沉淀生成 Fe3O4 粒 子?？梢约尤敫叻肿咏橘|(zhì)(如聚丙烯酸鈉)，通過其表面活性劑作用對 Fe3O4 微 粒起到保護和分散作用，有效地防止微粒聚集7l。 1.2.4 交流電沉淀法 以相同直徑的鐵絲作為電極，與交流電源相連，其中一個電極的一端固定 在1 molL NaC1 或 KC1 電解液中，另一個電極的末端與電解液周期性地瞬間 接觸。電弧在強烈交流放電過程中產(chǎn)生的大量熱使鐵絲熔化。形成黑色沉淀。 經(jīng)過濾、蒸餾水和無水乙醇洗滌，然后在真空下干

13、燥，即可制得納米 Fe3O4 微 粒8l。 1.2.5 水解法 水解法主要有兩種：Massart水解法9和滴定水解法。前者是將鐵鹽混合溶 液加入到強堿溶液中，鐵鹽迅速水解結(jié)晶形成納米 Fe3O4 晶粒。后者恰恰相 反是將稀堿溶液緩緩加入到摩爾比為 1:2 的 Fe2+ 與 Fe3+ 混合溶液中，使溶 液的 pH逐漸升高。當 pH 升高到 6-7 時，開始生成納米 Fe3O4 晶粒，一般最 后將PH調(diào)到 10 左右。通過控制溶液的酸堿性可得到不同形態(tài)的納米粒子。 1.2.6 水熱法 水熱法指在高壓釜里。用水作為反應介質(zhì)，通過對反應容器加熱，創(chuàng)造一 個高溫、高壓的反應環(huán)境，使得通常難溶或不溶的物質(zhì)

14、溶解、反應、重結(jié)晶而 得到理想產(chǎn)物的過程。利用此法制備納米 Fe3O4 時，可先將 FeC13 和 FeC12 溶于蒸餾水中攪拌均勻。于 60 水浴恒溫及攪拌下，快速滴加濃氨水至溶液 pH 為6.5 左右，再緩慢滴加濃氨水至溶液 pH 為 9-14。反應 0.5 h，制得納米 Fe3O4的前驅(qū)物。將前驅(qū)物轉(zhuǎn)入到聚四氟乙烯反應器，放入溫度約為 60 的水 熱反應釜中反應 5 h。經(jīng)過洗滌、干燥，即得干燥的納米 Fe3O4 粒子10。 1.3 Fe3O4磁性納米粒子的應用 18 Fe3O4磁性納米材料在生物、醫(yī)學、能源、化工環(huán)境中都有著非常廣泛的應 用。比如：在一些特殊行業(yè)的密封和潤滑中，常常采用

15、 Fe3O4 納米晶制備的磁 流體做密封材料或潤滑材料；納米 Fe3O4 在電磁波吸收方面也具有很好的發(fā)展 潛力；Fe3O4 還可以作為納米吸附劑，用作貴金屬離子的吸附劑，這對貴金屬 的回收利用具有重大意義。 磁性納米 Fe3O4 在催化劑方面更有著不可忽視的應用價值。納米 Fe3O4 顆 粒具有高的表面能，比表面積大、表面活性高、吸附能力強，顆粒表面處于亞 穩(wěn)態(tài)的原子可以加快化學反應速度，提高催化活性。例如，Cai 等用共沉淀法 成功合成 10 nm 左右的 Fe3O4 納米顆粒并用作催化劑，催化氧化除去水溶液 中的苯酚和苯胺。結(jié)果顯示，在優(yōu)化的條件下苯酚和苯胺均能完全除去，F(xiàn)e3O4 納米

16、顆粒呈現(xiàn)良好的穩(wěn)定性和重復使用性，重復使用 8 次后，對苯酚的降解率 超過 80，TOC(總有機碳)去除效率由 39.56-28.83，加之其特有的磁性， 應用中加以外部磁場使得其很容易從溶液中分離。磁性 Fe3O4 納米晶在催化中 的另一個應用是作為載體制備磁性光催化劑，例如利用 TiO2 包覆磁性 Fe3O4 納米晶制得的磁性光催化劑，在廢水處理后靠外加磁場的作用可方便的使得催 化劑回收再利用，可有效解決納米Ti02作光催化劑在光催化反應過程中易流失 等難題。如 Ao等通過將 TiO2 裹覆在磁性Fe3O4表面包有活性炭的 Fe3O4/AC 載體上，制得了磁性 Fe3O4/AC/TiO2

17、光催化劑，發(fā)現(xiàn)其光催化效率大大優(yōu)于純 TiO2 作光催化劑的效率。 1.4 實驗目的與意義 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和環(huán)保要求的提高，開發(fā)更有效的催化劑越來越受到 重視19。納米催化劑由于其相對于傳統(tǒng)催化劑的獨特的結(jié)構(gòu)和性能，受到了眾 多研究者越來越多的關(guān)注。許多發(fā)達國家投人了大量的人力和財力開展納米粒 子作為高性能催化劑的研究。如美國納米技術(shù)防備中心、日本科學技術(shù)政策委 員會均將納米催化劑的研究列為重點開發(fā)項目。我國對納米材料的研究也給予 了高度重視，并取得了可喜的成果19。但是，納米催化劑的應用又帶來了分離 難的問題。將具有優(yōu)異磁學性能的磁性納米材料與催化活性組分相結(jié)合制備的 磁性催化劑，可以在

18、外加磁場作用下實現(xiàn)簡單分離，為納米催化劑的分離提供 了新的思路，是未來催化劑發(fā)展的重要領域。磁性納米催化劑是一種典型的負 載型納米催化劑，它是以磁性物質(zhì)或經(jīng)過修飾的磁性物質(zhì)為載體，在其表面負 載納米量級活性組分制備得到的催化劑。這樣將利于催化劑的分離回收，對催 化劑的穩(wěn)定性也有很大意義。于是，F(xiàn)e3O4 納米晶粒在納米催化領域有著較廣 的應用前景。本次試驗的目的主要是用不同的制備方法合成磁性納米 Fe3O4 粒 子以及其催化降解性能發(fā)的研究，并用有機染料亞甲基藍和羅丹明為模型反 應，考察不同方法制備出的 Fe3O4 納米粒子光催化活性，以及反應過程中各 因素對反應性能的影響，以獲得更好的磁性F

19、e3O4 納米粒子的制備方法 20。 2 實驗部分實驗部分 2.1 試劑 FeCl36H2O （分析純） ，F(xiàn)eSO47H2O（分析純） ，NH3H2O （分析純） ，亞 甲基藍，羅丹明 G 均購買于湘潭市雨湖區(qū)寶慶器材銷售部，實驗用水為二次 去離子水。其它所用試劑均為國產(chǎn)分析純試劑。 2.2 儀器 721可見分光光度計(上海菁華科技儀器有限公司)，日本 HITACHI 公司生 產(chǎn)的 H-600 型透射電子顯微鏡（Transmission electron microscopy，TEM），電 子天平（上海梅特勒-托利多儀器有限公司） ，DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌 器（鞏義市予華儀器有

20、限責任公司） ，XYJ80-1型電動離心機(山東鄫城光華儀器 廠)，KQ-100B型超聲波清洗器 （上海必能信超聲有限公司），溫度計，磁鐵， CL-2磁力攪拌器（鞏義市予華儀器有限責任公司），DZF-6040真空干燥箱(鞏 義市英峪予華儀器廠)，ZF7三用紫外分析儀（鞏義市予華儀器有限責任公司） 。 2.3 標準溶液配制 2.3.1 不同濃度 NaOH 溶液的配置 6.005 mol/l NaOH溶液的配置:稱取24.0202gNaOH固體顆粒，用適量蒸餾水 溶解，然后轉(zhuǎn)入10000ml的容量瓶中，用蒸餾水定容，搖勻。 0.0109mol/l NaOH溶液的配置:稱取0.1092gNaOH固體

21、顆粒，用適量蒸餾水 溶解，然后轉(zhuǎn)入25000ml的容量瓶中，用蒸餾水定容，搖勻。 0.5689mol/l NaOH溶液的配置:稱取2.2756gNaOH固體顆粒，用適量蒸餾水 溶解，然后轉(zhuǎn)入10000ml的容量瓶中，用蒸餾水定容，搖勻。 3.0107mol/l NaOH溶液的配置:稱取6.0320gNaOH固體顆粒，用適量蒸餾水 溶解，然后轉(zhuǎn)入5000ml的容量瓶中，用蒸餾水定容，搖勻。 2.3.2 不同 n(Fe2+):n(Fe3+)配比的溶液配制 n(Fe2+):n(Fe3+)=1:2：稱取 5.3086g FeCl36H2O, 3.9350g FeSO47H2O 加適量 蒸餾水溶解，配制

22、成溶液。 n(Fe2+):n(Fe3+)=2：3：稱取 10.0000g FeCl36H2O, 7.2534g FeSO47H2O 加適 量蒸餾水溶解，配制成溶液。 n(Fe2+):n(Fe3+)=1.2：2：稱取 2.2053g FeCl36H2O, 3.5734g FeSO47H2O 加 適量蒸餾水溶解，配制成溶液。 2.3.3 有機染料的配制 亞甲基藍溶液的配制：稱取0.0186g 亞甲基藍，溶解，用1000mL的容量瓶 定容，然后移取10mL定容至50mL。 羅丹明 G 溶液的配制：稱取0.0526g羅丹明G，溶解，定容至1000 mL。 2.4 磁性納米 Fe3O4粒子的制備 2.4

23、.1 水解法制磁性納米 Fe3O4粒子 滴定水解法：取適量配制好的 n(Fe2+):n(Fe3+) 為 2：3 鐵鹽溶液放入干凈 的100 mL 的燒杯，慢慢滴加 0.0109mol/L 的NaOH溶液。隨著 NaOH 稀溶液 的不斷加入,燒杯中的溶液由紅色變成黑色，并不斷加深，最后把溶液的 pH 調(diào) 為 10左右，水洗即得納米 Fe3O4 粒子，最后放在真空干燥箱干燥 24 h。 Massart 水解法：將 n(Fe2+):n(Fe3+) 為 2：3 鐵鹽溶液加入到 30 mL 濃度 0.5689 mol/L 的 NaOH 強堿溶液中，鐵鹽迅速水解結(jié)晶形成納米 Fe3O4 晶粒。 然后把溶液

24、的 Ph 調(diào)制 10 左右，水洗即制得納米 Fe3O4 粒子。最后放在真空 干燥箱干燥 24 h。 2.4.2 低溫相轉(zhuǎn)化法制磁性納米 Fe3O4粒子 將 3.0107mol/L NaOH 溶液加入到 100mL 的燒杯中，水浴加熱至 60， 這時邊攪拌邊向 NaOH 溶液中加入 n(Fe2+):n(Fe3+) 為 1.2:2 的混合鐵鹽溶液， 調(diào)節(jié)溶液的 pH 值為 11 左右，最后在該溫度下恒溫反應 1 h，水洗得 Fe3O4 顆粒。 2.4.3 共沉淀法制磁性納米 Fe3O4 粒子 將適量 n(Fe2+):n(Fe3+) 為 2：3 鐵鹽的混合液倒入 250mL 三頸燒瓶中， 把0.56

25、89mol/L NaOH 溶液加滿到液漏斗中，入到中間帶有軟塞口中，在真空條 件下，然后慢慢滴加 NaOH 溶液，同時開始攪拌，使滴加的 NaOH 溶液與鐵 鹽快速充分反應。隨著 NaOH 溶液的不斷加入，溶液由紅色逐漸變黑，這時 開始生成納米 Fe3O4 顆粒，當溶液的 pH 為10 左右，停止滴加 NaOH 溶液。 把制得的納米 Fe3O4 水洗，真空干燥 24 h，研磨即得黑色的納米 Fe3O4 顆粒。 2.5 磁性納米 Fe3O4的表征 樣品粒子形態(tài)采用日本 HITACHI 公司生產(chǎn)的 H-600 型透射電子顯微鏡 (TEM) 進行分析，將樣品粒子經(jīng)無水乙醇稀釋數(shù)倍后超聲處理，取一滴滴

26、入鍍 有碳支持膜的銅網(wǎng)表面，并在其表面滴一滴纖維素薄膜，晾干后觀察。 2.6 磁性納米 Fe3O4催化降解性能的研究 取一點定量的磁性納米 Fe3O4，加入到有機染料中，在太陽光或外光條件 下放一段時間，用 722 可見分光光度計測其吸光度，記錄不同時間的吸光度， 計算其降解率。以 A/A0( A 為 t 時的吸光度，A0 為 t0 的吸光度)隨時間的變 化表征溶液降解后濃度的變化，光催化降解效率按下式計算。 降解效率=(A0-A)/A0*100% 3 結(jié)果與討論結(jié)果與討論 3.1 Fe3O4磁性納米粒子的 TEM 圖 圖 1A 是低溫相轉(zhuǎn)化法制得的 Fe3O4 透射電子顯微鏡照片，由圖可以看

27、出 納米粒子大小均一, 呈球形, 平均粒徑大約為 30 nm。而共沉淀法制得的 Fe3O4 納米粒子同樣大小均一, 呈球形, 但分散性更好，平均粒徑大約為 20 nm 左右 （圖1B）。 圖 1（A）低溫相轉(zhuǎn)化法制得的 Fe3O4 透射電子顯微鏡照片；（B）共沉淀法制得 的 Fe3O4 透射電子顯微鏡照片 3.2 Fe3O4顆粒的光催化性能評價 3.2.1 用水解法制得的 Fe3O4顆粒的催化降解性能 分別取 80 mL 亞甲基藍溶液到兩個燒杯中，編號為 1 和 2，并同時加入 0.2 g 納米 Fe3O4 顆粒，測其吸光度。 在太陽光條件下和紫外燈照射下測得亞甲基藍指示劑溶液的吸光度隨時間

28、的變化見表 1、表 2： 表 1 太陽光照射下不同時間亞甲基藍溶液的吸光度 時間/ h012345 吸光度/A0.8860.9050.8850.8690.8830.889 表 2 紫外燈照射下不同時間亞甲基藍溶液的吸光度 時間/ h012345 吸光度/A0.8880.8920.8800.8760.8960.901 圖 2 為用水解法制得的 Fe3O4顆粒為催化劑，不同光源下光照時間對亞甲基 藍的吸光度的變化圖，由圖 2A 看出，亞甲基藍的吸光度沒有明顯變化，表明 用水解法制得的 Fe3O4顆粒在太陽光條件下亞基藍催化降解率基本為 0。圖 2B A A B B A A B B 是在紫外燈照射下

29、，亞甲基藍的吸光度變化圖，可以看出其吸光度仍然沒有明 顯變化。由此我們可知用水解法制備出來的納米 Fe3O4顆粒基本上不對有機染 料催化降解。 圖2 不同光照時間甲基橙的吸光度變化圖（A）太陽光照射；（B）紫外燈照射 3.2.2 用低溫相轉(zhuǎn)化法制得的 Fe3O4顆粒的催化降解性能 在太陽光條件下測得羅丹明G和亞甲基藍溶液的吸光度隨時間的變化如表 3、表4。 表 3 太陽光照射下不同時間羅丹明 G 溶液的吸光度 時間/ h 00.514.512.516.5 吸光 度/A 1.7121.491.4421.1630.6660.545 0.87 0.875 0.88 0.885 0.89 0.895

30、0.9 0.905 0123456 時間/h 吸光度/A 0.865 0.87 0.875 0.88 0.885 0.89 0.895 0.9 0.905 0.91 0123456 時間/h 吸光度/A A B 表 4 太陽光照射下不同時間亞甲基藍溶液的吸光度 時間/ h00.250.751.252.25512 吸光度 /A 0.8250.740.7340.6860.5950.3350.135 圖 3 為在低溫相轉(zhuǎn)化法制得的 Fe3O4顆粒催化下，光照時間對兩種有機染 料吸光度的變化圖，由圖 3A 和圖 3B 可知，隨著降解時間的加長，F(xiàn)e3O4顆粒 作對亞甲基藍指示劑和羅丹明的降解率也有所提

31、高，但并不是隨時間呈線性關(guān) 系，而是在開始時降解比較快，后面降解的速率比較慢，再到以后就基本上不 降解了。用低溫相轉(zhuǎn)化法制備出來的納米 Fe3O4顆粒作催化劑催化降解亞甲基 藍指示劑，其降解率為 68.16%。而用低溫相轉(zhuǎn)化法制備出來的納米 Fe3O4顆粒 作催化劑催化降解羅丹明指示劑，其降解率為 81.45%。 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 05101520 時間/h 吸光度/A 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 051015 時間/h 吸光度/A A B 圖3 在太陽光光照下不同物質(zhì)的吸光度變化圖（A）羅丹

32、明 G；（B）亞甲基藍 3.2.3 用共沉淀法制得的 Fe3O4顆粒的催化降解性能 在太陽光條件下和紫外燈照射下測得亞甲基藍溶液的吸光度隨時間的變化 見表 5、表 6： 表 5 太陽光照射下不同時間亞甲基藍溶液的吸光度 時間 /h 00.512468121824 吸光 度/A 0.8070.5570.5410.5110.4410.3680.2420.1810.1210.055 表 6 紫外燈照射下不同時間亞甲基藍溶液的吸光度 時間/ h 01246 吸光度/A 0.8070.7850.7830.7790.776 圖4 不同光照時間甲基橙的吸光度變化圖（A）太陽光照射；（B）紫外燈照射 圖 4

33、為在共沉淀法制得的 Fe3O4 顆粒催化下，不同光源下光照時間對亞 甲基藍溶液的吸光度變化圖，由圖可知，用共沉淀法制備出來的納米Fe3O4 顆 粒的在太陽光照射下光催化活性比水解法和低溫相轉(zhuǎn)化法制備的納米Fe3O4 顆 粒要高，亞甲基藍降解率達到了90%以上，但是在紫外燈照射下降解率只有 3.84%。 33 納米 Fe3O4顆粒用量對降解有機染料的影響 我們還考察了納米 Fe3O4 顆粒用量對光催化活性的影響。圖 5 為在共沉淀 法制得的 Fe3O4 顆粒催化下，不同光源下光照時間對亞甲基藍溶液的吸光度變 化圖。由圖可知，用共沉淀法制備出來的納米 Fe3O4 顆粒，在太陽光照射下光 催化亞甲基

34、藍的降解率比較高，并且所加入納米 Fe3O4 顆粒越多，降解效果越 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 051015202530 時間/h 吸光度 /A 0.77 0.775 0.78 0.785 0.79 0.795 0.8 0.805 0.81 01234567 時間/h 吸光度/A A B 0.76 0.765 0.77 0.775 0.78 0.785 0.79 0.795 0.8 0.805 0.81 02468 時間/h 吸光度/A 0.1304g納米Fe3O4 0.2739g納米Fe3O4 0.5283g納米 Fe3O4 0 0.1 0.2

35、 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 051015202530 時間/h 吸光度/A 0.2g納米Fe3O4 0.4g納米Fe3O4 0.6g納米Fe3O4 好。而在紫外光照射下光催化亞甲基藍的降解率比較低，并且所加入納米 Fe3O4 顆粒越多，降解效果越好。 A B 圖 5 不同納米 Fe3O4 顆粒用量下光催化時間對亞甲基藍吸光度的影響 （A）太陽光照射下； （B）紫外燈照射下 3.4 時間對納米 Fe3O4 顆粒降解有機染料的影響 時間的長短對有機染料的降解有著極為重要的影響。剛開始時有機染料基 本上不降解，但隨著時間的進行，其降解率能達到很高的水平，甚至高達 96%

36、。從試驗中我們不難發(fā)現(xiàn)，在開始的的一段時間內(nèi)，納米 Fe3O4顆粒催化降 解有機染料的速率很快，但隨著時間的進行，其降解速率慢慢的變緩，到后來 就基本上不在降解了。 3.5 光線對納米 Fe3O4顆粒降解有機染料的影響 試驗中我們以不同方法制備出的納米 Fe3O4顆粒作為催化劑，用太陽光和 紫外燈照射下，甚至不降解；而用太陽光對亞甲基藍指示劑和羅丹明 G 進行 降解，結(jié)果表明其降解效果要比紫外光降解效果好得多。 4 結(jié)論結(jié)論 本文用三種方法制備了 Fe3O4 磁性納米顆粒，并利用透射電子顯微鏡(TEM)對 其進行表征。以光催化降解亞甲基藍和羅丹明溶液為模型反應，對其光催化活 性進行了探討。試驗

37、制備出來的納米 Fe3O4 顆粒具有良好的磁性能，在磁鐵的 吸引下能被磁鐵吸引。并且不同的方法制備出來納米 Fe3O4 顆粒的光催化活性 不同。用水解法制備出來的納米 Fe3O4 顆粒的光催化活性最差，用這種方法制 備出來的納米 Fe3O4 顆粒無論是在太陽光條件還是在紫外光條件下都不能降解 甲基藍指示劑，這是由于條件過于簡單，F(xiàn)eSO47H2O在空氣中很容易被氧化所 造成的。用低溫相轉(zhuǎn)化法制備出來的納米 Fe3O4 顆粒的降解性能比較好，在太 陽光條件下能降解亞甲基藍和羅丹明這兩種指示劑，其降解率達到70%-80%。 由于共沉淀法制備出的納米 Fe3O4 顆粒是在真空條件下完成的，所以用這種

38、方 法制備出來的納米 Fe3O4 顆粒的性能也是這三種方法最好的，制備出來的納米 Fe3O4 顆粒的粒經(jīng)也是最小的，這不僅是由于共沉淀法能保持 Fe2+ 能最小的被 空氣中的氧氣氧化，而且使反應過程中鐵鹽能與 NaOH 充分迅速的反應，這 都有利于細小顆粒 Fe3O4 的形成，制備出的納米 Fe3O4 顆粒的比表面積很大， 因此降解性能也最好。在太陽光條件下以這種方法制備出來的納米 Fe3O4 顆粒 作催化劑其降解率高大 96%。 通過比較可知，共沉淀法是制備 Fe3O4 磁性納米顆粒的一種優(yōu)異的方法， 有助于提高其光催化活性。該種光催化劑具有磁性的特點也使其更易于分離回 收，具有良好的應用前

39、景。 參考文獻 1羅蕾加工原子的技術(shù)：納米材料M江西：江西科學技術(shù)出版社。2002：6-7 2付佳，許啟明，李寧納米四氧化三鐵化學法制備及其應用D無機鹽工業(yè)， 2007，39(10)：5-7 3朱文祥中級無機化學M北京：高等教育出版社，2004：521 4胡雷納米粉末的制備與應用中國科技論文在線：http：/ 5周菊英，徐柳蘇，盤榮俊一種制備納米Fe3O4的新方法及其磁性能研究J電子元件 與材料。2007，26(7)：60-62 6QYLai，JzZheng，xYJiStuay of preparation and propertieson magnetization and stabilit

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