負載硼的鐵鋁氧化物的結構和性能的研究.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，以其含硼負載體為研究對象，其中，人工合成針鐵礦經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沉淀后得到的硼負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），探討其化學組成、晶體結構形貌、光學和電學等性能；研究普通針鐵礦及其兩種硼負載體對鋁離子的吸附特性，鋁氧化物及硼包被態(tài)負載體對錳離子的吸附特點，以及針鐵礦及其含硼負載體對苯胺的吸附降解特性，主要研究結果如下：
　　 1）IR光譜中，硼負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負載在針鐵礦中引起礦物的O1S、Fe3S、Fe3p、Fe2p的XPS精細譜發(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，晶體的結晶性較差，晶體較小，均支持在硼包被態(tài)針鐵礦中，硼進入了針鐵礦晶格的假設。
　　 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能用一級動力學方程很好地擬合，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動力學特征；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的一水軟鋁石，負載硼的鋁氧化物無序化程度更高。

7、TEM照片顯示，前者是纖維狀團聚合體，后者是球狀團聚合體。TEM和XRD都證實了負載硼的氧化物粒子較小。負載硼的鋁氧化物的比表面積較普通鋁氧化物的大。負載硼的鋁氧化物中表面Al-OH的IR吸收峰（1074 cm-1）變弱，說明硼酸根與鋁氧化物的表面Al-OH發(fā)生了反應。XPS定量分析可知，負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進入了鋁氧化物晶格中。負載硼的鋁氧化物比普通的鋁氧化物能吸附更