鐵基氧化物降解DDT性能的研究.pdf

1、以DDT(雙對(duì)氯苯基三氯乙烷)為代表的有機(jī)農(nóng)藥的廣泛使用滿足了人們對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的追求，而且DDT作為一種控制以蚊蟲為傳播媒介的傳染病的有效農(nóng)藥，曾經(jīng)幫助人類成功防治了瘧疾等疫病。然而，由于DDT分子的穩(wěn)定性，長(zhǎng)期大規(guī)模的使用造成了DDT在自然界中大量的累積。DDT親脂性的特點(diǎn)使其在食物鏈中發(fā)生富集效應(yīng)并最終累積于食物鏈頂端的高等動(dòng)物體內(nèi)，直接威脅人類的身體健康。由于DDT對(duì)人類生存環(huán)境造成的諸多危害，近年來，國(guó)內(nèi)外許多研究者就DDT

2、的降解方法及機(jī)理進(jìn)行了研究。在本論文中，我們?cè)O(shè)計(jì)并合成了三種鐵基化合物及其復(fù)合物材料，探究這三類材料在催化降解DDT方面的性能以及機(jī)理。主要內(nèi)容如下:
　　(1)通過簡(jiǎn)單的水熱法，以FeC13·6H2O為前驅(qū)體合成了Fe3O4微球，然后通過不同溫度的熱處理，分別得到了α-Fe2O3，γ-Fe2O3與α-/γ-Fe2O3兩相共存的納米結(jié)構(gòu)復(fù)合物。XRD和HRTEM結(jié)果證明所合成的復(fù)相氧化鐵樣品為α與γ，兩相氧化鐵復(fù)合而成。在相同的催

3、化降解條件下，α-Fe2O3或者γ-Fe2O3僅能降解～20％的DDT分子，而由α-和γ-Fe2O3組成的兩相納米復(fù)合物則能夠?qū)⒔到饴曙@著地提高到65％。這是由于兩相相互作用導(dǎo)致的畸變會(huì)形成高反應(yīng)活性區(qū)域，非常適合作為催化反應(yīng)的活性位點(diǎn)來支撐DDT的催化降解。此外，通過氣相色譜，質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)一步分析了降解產(chǎn)物的組成，并由此推測(cè)α-/γ-Fe2O3納米復(fù)合物催化降解DDT可能通過脫氯作用與脫氯化氫作用兩個(gè)途徑進(jìn)行。
　　(2)通過水

4、熱法合成了花狀的鐵醇鹽前驅(qū)體，然后通過熱處理和表面羥基化的方法，分別得到了花狀的α-Fe2O3/γ-Fe2O3納米復(fù)合物和γ-FeOOH，將后者經(jīng)過進(jìn)一步熱處理得到了γ-Fe2O3樣品。通過三者的降解性能的比較，研究了不同因素對(duì)催化性能的影響。在相同的降解條件下，α-Fe2O3/γ-Fe2O3可以降解70％的DDT，略高于γ-FeOOH樣品(65％)，而表面羥基濃度較低的γ-Fe2O3僅降解了15％。這充分說明了兩相界面和表面羥基濃度對(duì)

5、催化降解DDT具有非常明顯的促進(jìn)作用。此外，花狀結(jié)構(gòu)的大比表面積使得材料的活性位置得到更充分的利用，進(jìn)一步提高了催化活性。降解產(chǎn)物的分析表明花狀α-/γ-Fe2O3納米復(fù)合物催化降解DDT主要為脫氯作用，而脫氯化氫作用在本降解體系中受到了抑制。
　　(3)通過溶劑交換的方法，獲得了大比表面積的CoFe2O4凝膠，之后通過液相還原的方法，在CoFe2O4凝膠基體上原位還原獲得Co單質(zhì)顆粒形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，之后采用SEM、XRD、TEM、