摻Ni2+錳鋅鐵氧體制備及其催化降解性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、有機廢水嚴重污染環(huán)境,而光催化劑對廢水中有機物的降解優(yōu)勢明顯;但催化劑存有易中毒、回收難等問題,制約光催化劑的應用。本文采用化學共沉淀法制備兼具磁性能及催化性能的錳鋅鐵氧體,利用均勻設計法優(yōu)化獲得錳鋅鐵氧體制備的煅燒時間、pH值、煅燒溫度等適宜條件。為提高錳鋅鐵氧體的磁性能和催化性能,本文分別考察La3+、Ce3+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Ti4+摻雜對錳鋅鐵氧體性能的影響,運用VSM、UV-VIS分析獲得摻雜催化劑磁性能及對紫外

2、可見光的吸收能力,運用SEM、XRD、BET、FT-IR等方法表征物相結構及形貌,并通過催化降解亞甲基藍,優(yōu)選出Ni2+摻雜為優(yōu)勢催化劑。為進一步探明Ni2+摻雜對錳鋅鐵氧體性能的影響,本文研究了Ni2+不同摻雜量制備錳鋅鐵氧體的磁性能、催化性能以及物相結構,以亞甲基藍的降解為探針評價其光催化性能、以苯胺的降解評價其熱催化性能,并以重慶優(yōu)勢生物質(zhì)資源金銀花葉為原料,研究其催化液化性能,為錳鋅鐵氧體性能的提高及其應用提供實驗基礎。實驗結論

3、如下:
  (1)通過均勻設計法優(yōu)選得出錳鋅鐵氧體適宜制備工藝條件為:當pH值為7.1,煅燒溫度為1140℃,煅燒時間為3.0h時,制備的錳鋅鐵氧體為粒徑62.65nm的具有尖晶石結構的納米粉體,其組分結構為Mn3Zn2Fe5O12.5,表面含有M金屬-O以及H-O等官能團,其磁化強度為11.37emu/g,在300-600nm范圍內(nèi)具有強吸收峰,表明制備錳鋅鐵氧體是兼具可見光響應和磁性能的納米粉體。
  (2)比較不同離子

4、摻雜對錳鋅鐵氧體性能影響結果表明:金屬離子摻雜不影響錳鋅鐵氧體晶型結構,對紫外可見光吸收能力依次為Ni2+(1.424)>Ti4+(1.415)>Co2+(1.398)>Cu2+(1.381)>Ce3+(1.343)>La3+(1.283),光催化降解亞甲基藍的降解率及其大小依次為Ni2+(49.85%)>Ti4+(48.66%)>Co2+(46.22%)>Cu2+(45.57%)>Ce3+(38.55%)>La3+(35.51%);制

5、備粉體比表面積大小為Ni2+(1.8492 m2·g-1)>Ti4+(1.7702 m2·g-1)>Cu2+(1.6936 m2·g-1)>La3+(1.5879m2· g-1)>Co2+(1.5853 m2· g-1)>Ce3+(1.4514m2· g-1),晶粒粒徑大小為Ti4+(43.55nm)<Ni2+(49.18 nm)<Co2+(49.98 nm)<Ce3+(51.13 nm)<La3+(57.57nm)<Cu2+(63.1

6、8nm),飽和磁化強度依次為Ti4+(11.17emu/g)>La3+(11.06emu/g)>Co2+(10.11 emu/g)>Ce3+(9.52 emu/g)>Ni2+(9.24 emu/g)>Cu2+(9.20emu/g); Ni2+摻雜表現(xiàn)出較好的催化及磁性能,催化降解亞甲基藍溶液中其殘留Mn2+、Fe3+、Zn2+分別為0.03mg/L、0.98mg/L、0.03mg/L,表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。
  (3) Ni2+摻雜

7、制備錳鋅鐵氧體結果表明:不同Ni2+摻雜量影響錳鋅鐵氧體的磁性能,但摻雜量為0.40%時,制備錳鋅鐵氧體表現(xiàn)出良好的性能;當摻雜量為0.40%時,制各樣品紫外可見光吸收能力最強,催化降解亞甲基藍1.0h后,亞甲基藍降解率可達54.23%,其飽和磁化強度為15.10emu/g略低于最大值(15.88emu/g),其粒徑為52.58nm,是摻雜中粒徑最小的。
  (4)摻Ni2+(0.40%)錳鋅鐵氧體光催化降解亞甲基藍溶液結果表明:

8、當投加量為0.100g時,光催化降解50ml初始濃度為10mg/L亞甲基藍溶液3.0h后,亞甲基藍降解率可達63.11%,比未加催化劑的降解率提高1.17倍,是不摻雜錳鋅鐵氧體光催化的1.28倍;5次回收使用催化劑反復催化降解初始濃度為10mg/L的亞甲基藍2h后,亞甲基藍降解率仍達57.06%,說明制備催化劑具備良好且穩(wěn)定的催化性能,且光催化降解亞甲基藍滿足一級動力學方程。
  (5)摻Ni2+(0.40%)錳鋅鐵氧體熱催化降解

9、苯胺結果表明:在一定溫度下,催化劑有助于苯胺的降解,且苯胺的降解隨著溫度及時間的增加而增大;投加0.100g催化劑,反應釜溫度為130℃,熱催化降解40ml初始濃度為75mg/L苯胺2h后,苯胺降解率可達67.55%,是未加催化劑的苯胺降解率的1.68倍,是不摻雜錳鋅鐵氧體熱催化的1.54倍;且熱催化苯胺滿足一級動力學方程。
  (6)摻Ni2+(0.40%)錳鋅鐵氧體催化液化金銀花葉結果表明:錳鋅鐵氧體能催化液化金銀花葉植物組織

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