氧化鐵納米微粒的制備及應用研究.pdf

1、鐵系氧化物廣泛存在于土壤、礦物和水體沉積物等自然環(huán)境中，鐵氧化物/水界面是地表環(huán)境中影響污染物環(huán)境行為的重要微界面之一，在影響污染物的環(huán)境行為方面發(fā)揮著重要的作用。由于鐵的化學性質較為活潑，其在環(huán)境中存在多種二級礦物相，如磁赤鐵礦(γ-Fe2O3)，赤鐵礦(α-Fe2O3)，纖鐵礦(γ-FeOOH)，針鐵礦(α-FeOOH)，水合氧化鐵(Fe5HO8·4H2O)及磁鐵礦(Fe3O4)等。鐵氧化物的種類不同，結構各異，加之天然的鐵氧化物很

2、少以純相形式存在，通常包含著多種金屬雜質，如:鋁、硅、錳等，致使其性質特別是界面性質存在很大差異。因此，研究不同環(huán)境下形成的鐵氧化物的界面性質以及其對污染物的吸附、解吸和降解規(guī)律具有重要的理論意義和實際應用價值，所得結果不僅可以為客觀評價鐵系氧化物在環(huán)境自凈化方面的作用提供理論和實驗數據，而且還可以為開發(fā)鐵氧化物在污水處理方面的應用提供有益參考。
　　本課題組一直開展各種鐵氧化物的液相合成及其在污水處理中應用的系列研究，基于之前的

3、研究基礎和上述分析，本論文分別選擇赤鐵礦(α-Fe2O3)和磁赤鐵礦(γ-Fe2O3)構建研究體系，分別對其界面性質及在污水處理方面的應用進行研究，主要研究內容及成果包括:
　　(1)通過共沉淀法制備系列不同摻鋁量的α-Fe2O3，探究鋁的摻雜對α-Fe2O3樣品晶體結構、磁性及界面性能的影響，結果表明鋁離子是通過同晶替代的方式進入α-Fe2O3的晶體結構中，粒子尺寸隨鋁含量的增加而減小，比表面積隨鋁含量的增加而增加。與純相α-F

4、e2O3或α-Al2O3相比，摻鋁α-Fe2O3樣品不僅具有更好的吸附性能，且隨著鋁摻雜量的增加，吸附劑與污染物之間的結合力增大，表明其具有更強的鎖定污染物的能力。
　　(2)通過共沉淀(CP)和連續(xù)沉淀(SP)兩種制備方法制備系列α-Fe2-xAlxO3納米微粒。重點探究相同摻鋁量下不同制備方法對α-Fex（Al）2-xO3產物的結構、顆粒大小及吸附性能等性質的影響，結果表明連續(xù)沉淀法所得產物中鋁離子同樣是通過同晶替代的方式進入

5、α-Fe2O3晶體中。共沉淀法制備產物表面具有更高的鋁鐵比，共沉淀法制備產物比連續(xù)沉淀法所得產物具有更小的尺寸和更大的比表面積。共沉淀法制備產物比連續(xù)沉淀法所得產物具有更好的吸附性能和更強的結合力。
　　(3)通過亞鐵離子氧化和煅燒法制得伐狀γ-Fe2O3納米微粒，以γ-Fe2O3為催化劑，AB74為受試污染物，在可見光下探究其降解過程及降解機制，結果表明以γ-Fe2O3/H2O2/可見光構建的降解體系對有機染料AB74具有較高的

6、降解效率。100mg/L的AB74在γ-Fe2O3/H2O2/可見光體系作用下首先被氧化為酸性靛紅，酸性靛紅進一步被氧化為小分子的脂肪酸如甲酸，乙酸及丁二酸，還有一部分完全礦化為二氧化碳和其他小分子。循環(huán)實驗6次后，γ-Fe2O3的重復利用率仍近乎為100％。
　　(4)以(3)中所述方法制備的γ-Fe2O3納米微粒為催化劑，以苯酚為受試污染物，探究γ-Fe2O3納米微粒對苯酚的催化降解過程，結果表明苯酚在實驗體系下被直接降解成二