化學(xué)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(xué) 院： 化學(xué)化工學(xué)院 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 0701 學(xué)生姓名： 盧 波 學(xué) 號(hào)： 200706010129 指導(dǎo)老師： 傅 昕 完成日期： 2011 年 6 月 10 日 誠(chéng) 信 聲 明 本人聲明： 1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在老師指導(dǎo)下進(jìn)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(biāo)注和致謝的地方外，畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過(guò)的研究成果， 也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過(guò)的材料； 3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的所有內(nèi)容 均真實(shí)、可信。 作者簽名：

2、 日期： 年 月 日 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（論論文文）任任務(wù)務(wù)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(xué)院化學(xué)化工 專業(yè) 化學(xué)工程與工藝 班級(jí) 化工 0701 學(xué)號(hào) 200706010129 指導(dǎo)老師 傅 昕 職稱 講 師 教研室主任 陳 立 新 一、基本任務(wù)及要求： 1、通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料，掌握查閱資料的途徑與方法，撰寫文獻(xiàn)綜述，提出實(shí)驗(yàn)方案，提交 符合要求開題報(bào)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(jìn)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，

3、字?jǐn)?shù)符合。 二、進(jìn)度安排及完成時(shí)間： 3 月 1 日-3 月 13 日， 查閱文獻(xiàn)資料； 3 月 14 日-3 月 27 日， 撰寫文獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告； 3 月 28 日-4 月 3 日， 上交文獻(xiàn)綜述及開題報(bào)告，領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)儀器，做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)總結(jié)掃尾階段，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)； 5 月 26 日-5 月 29 日，學(xué)生撰寫畢業(yè)論文，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，歸還儀器，離開實(shí)驗(yàn)室； 5 月 30 日-6 月 3

4、 日，檢查畢業(yè)論文，修改畢業(yè)論文； 6 月 4 日-6 月 10 日， 制作修改幻燈片，準(zhǔn)備答辯； 6 月 10 日-6 月 15 日，畢業(yè)答辯，準(zhǔn)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(yè)碼，另外三級(jí) 標(biāo)題也要寫進(jìn)去 目錄目錄 1 前言前言.錯(cuò)誤！未定義書簽。 1.1 離子液體的介紹.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 1.2 離子液體雙水相體系簡(jiǎn)介.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 1.3 離子液體雙水相體系的應(yīng)用.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 1.4 染料的介紹.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義

5、書簽。 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容及意義.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 2 實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分.錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.2 試劑.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.3 離子液體及中間體的合成.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.4 結(jié)果與討論.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.5 產(chǎn)物的物化性質(zhì).錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.6 結(jié)論.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)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(cuò)誤！未定義書簽。 3.1 實(shí)驗(yàn)部分.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 3.2

6、 結(jié)果與討論.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 3.3 不同物質(zhì)的加入量對(duì)萃取率的影響.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 3.4 結(jié)論.錯(cuò)誤！未定義書簽。錯(cuò)誤！未定義書簽。 4. 離子液體萃取機(jī)理的初步探索離子液體萃取機(jī)理的初步探索.錯(cuò)誤！未定義書簽。 5 總結(jié)總結(jié).錯(cuò)誤！未定義書簽。 6 參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：.錯(cuò)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(xì)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(guò)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(tuán)，因此它 們既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的

7、宏觀系統(tǒng)?？梢灶A(yù)見，納米粒子應(yīng)具有一 些新異的物理化學(xué)特性。納米粒子區(qū)別于宏觀物體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，它表面積 占很大比重，而表面原子既無(wú)長(zhǎng)程序又無(wú)短程序的非晶層?？梢哉J(rèn)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(dǎo)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(gè)方面的效應(yīng)： 體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)。在過(guò)去短短的幾 十年里，已經(jīng)吸引了全世界愈來(lái)愈多的科學(xué)工作者加入到這一研究領(lǐng)域。 隨著科學(xué)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

8、出來(lái)。特別是納米技術(shù)與磁學(xué)的結(jié)合制備出了一種全新的 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(diǎn)。 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(yīng)之外，還具有一 些新奇的特性，如：超順磁性、高場(chǎng)不可逆性及高飽和場(chǎng)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，fe304磁 性納米顆粒常被選來(lái)用作磁性復(fù)合材料中的磁性顆粒

9、，在許多領(lǐng)域有著良好 的應(yīng)用前景。 1.2 fe3o4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(qiáng)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(shí)控制顆粒的生長(zhǎng)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(yán)格控制晶 核的生長(zhǎng)過(guò)程，阻止顆粒凝聚長(zhǎng)大，這主要通過(guò)在溶液中采用某些特殊的反應(yīng) 條件，控制化學(xué)反應(yīng)的速率來(lái)完成。所用主要措施包括：（1）控制反應(yīng)條件， 如反應(yīng)溫度，溶液 ph，反應(yīng)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(zhǎng)速

10、率，最終調(diào)控粒徑的大小。（2）控制反應(yīng)物（或生 成物）得濃度。這可改變沉淀的過(guò)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(tuán)聚。以下 為制備納米 fe3o4的幾種方法： 1.2.1 共沉淀法 反應(yīng)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(guò)量 nh3h20，或用 naoh 溶液調(diào)節(jié) ph=10，高

11、速攪拌進(jìn)行沉淀反應(yīng)直至沉淀幾乎不再增加為止。將沉淀洗滌、過(guò) 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(xué)特性不同會(huì)對(duì)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(dá)到過(guò)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(jiǎn)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(yīng)為：6fe2+ +12oh-+o2=2fe

12、3o4+6h20 (ph7，t500) 6l。 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(guò)其表面活性劑作用對(duì) fe3o4 微 粒起到保護(hù)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(gè)電極的一端固定 在1 moll nac1 或 kc1 電解液中，另一個(gè)電極的末端與電解液周期性地瞬間 接觸。電弧在強(qiáng)烈交流放電過(guò)程中產(chǎn)生的大量熱使鐵絲熔化。形成黑色沉淀。

13、 經(jīng)過(guò)濾、蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，然后在真空下干燥，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(qiáng)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(dāng) ph 升高到 6-7 時(shí)，開始生成納米 fe3o4 晶粒，一般最 后將ph調(diào)到 10 左右。通過(guò)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(yīng)介質(zhì)，通過(guò)對(duì)反應(yīng)容器加熱，創(chuàng)造一 個(gè)

14、高溫、高壓的反應(yīng)環(huán)境，使得通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解、反應(yīng)、重結(jié)晶而 得到理想產(chǎn)物的過(guò)程。利用此法制備納米 fe3o4 時(shí)，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(yīng) 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(yīng)器，放入溫度約為 60 的水 熱反應(yīng)釜中反應(yīng) 5 h。經(jīng)過(guò)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(yīng)用 18 fe3o4磁性納米材料在生物、醫(yī)學(xué)、能源、化工環(huán)境中都有著非常廣泛的應(yīng) 用

15、。比如：在一些特殊行業(yè)的密封和潤(rùn)滑中，常常采用 fe3o4 納米晶制備的磁 流體做密封材料或潤(rùn)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(duì)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(yīng)用價(jià)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(qiáng)，顆粒表面處于亞 穩(wěn)態(tài)的原子可以加快化學(xué)反應(yīng)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

16、條件下苯酚和苯胺均能完全除去，fe3o4 納米顆粒呈現(xiàn)良好的穩(wěn)定性和重復(fù)使用性，重復(fù)使用 8 次后，對(duì)苯酚的降解率 超過(guò) 80，toc(總有機(jī)碳)去除效率由 39.56-28.83，加之其特有的磁性， 應(yīng)用中加以外部磁場(chǎng)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(gè)應(yīng)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(chǎng)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(yīng)過(guò)程中易流失 等難題。如 ao等通過(guò)將 tio2 裹覆在磁性fe3o4表面包有活性炭的 fe3o4/ac 載

17、體上，制得了磁性 fe3o4/ac/tio2 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(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c意義 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(lái)越受到 重視19。納米催化劑由于其相對(duì)于傳統(tǒng)催化劑的獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，受到了眾 多研究者越來(lái)越多的關(guān)注。許多發(fā)達(dá)國(guó)家投人了大量的人力和財(cái)力開展納米粒 子作為高性能催化劑的研究。如美國(guó)納米技術(shù)防備中心、日本科學(xué)技術(shù)政策委 員會(huì)均將納米催化劑的研究列為重點(diǎn)開發(fā)項(xiàng)目。我國(guó)對(duì)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(yīng)用又帶來(lái)了分離 難的問(wèn)題。將具有優(yōu)異磁學(xué)性能的磁性納米材料

18、與催化活性組分相結(jié)合制備的 磁性催化劑，可以在外加磁場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單分離，為納米催化劑的分離提供 了新的思路，是未來(lái)催化劑發(fā)展的重要領(lǐng)域。磁性納米催化劑是一種典型的負(fù) 載型納米催化劑，它是以磁性物質(zhì)或經(jīng)過(guò)修飾的磁性物質(zhì)為載體，在其表面負(fù) 載納米量級(jí)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(duì)催 化劑的穩(wěn)定性也有很大意義。于是，fe3o4 納米晶粒在納米催化領(lǐng)域有著較廣 的應(yīng)用前景。本次試驗(yàn)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(jī)染料亞甲基藍(lán)和羅丹明為模型反 應(yīng)，考察不同方法制備出的 fe3o4 納米粒子光催化活性，以及反應(yīng)過(guò)程

19、中各 因素對(duì)反應(yīng)性能的影響，以獲得更好的磁性fe3o4 納米粒子的制備方法 20。 2 實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分 2.1 試劑 fecl36h2o （分析純） ，feso47h2o（分析純） ，nh3h2o （分析純） ，亞 甲基藍(lán)，羅丹明 g 均購(gòu)買于湘潭市雨湖區(qū)寶慶器材銷售部，實(shí)驗(yàn)用水為二次 去離子水。其它所用試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純?cè)噭?2.2 儀器 721可見分光光度計(jì)(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-101

20、s集熱式恒溫加熱磁力攪拌 器（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司） ，xyj80-1型電動(dòng)離心機(jī)(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(jì)，磁鐵， cl-2磁力攪拌器（鞏義市予華儀器有限責(zé)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(zé)任公司） 。 2.3 標(biāo)準(zhǔn)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 na

21、oh溶液的配置:稱取0.1092gnaoh固體顆粒，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

22、 feso47h2o 加適量 蒸餾水溶解，配制成溶液。 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(jī)染料的配制 亞甲基藍(lán)溶液的配制：稱取0.0186g 亞甲基藍(lán)，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。

23、2.4 磁性納米 fe3o4粒子的制備 2.4.1 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(qiáng)堿溶液中，鐵鹽迅速水

24、解結(jié)晶形成納米 fe3o4 晶粒。 然后把溶液的 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(shí)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(yīng) 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

25、合液倒入 250ml 三頸燒瓶中， 把0.5689mol/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(shí)開始攪拌，使滴加的 naoh 溶液與鐵 鹽快速充分反應(yīng)。隨著 naoh 溶液的不斷加入，溶液由紅色逐漸變黑，這時(shí) 開始生成納米 fe3o4 顆粒，當(dāng)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(jìn)行分析，將

26、樣品粒子經(jīng)無(wú)水乙醇稀釋數(shù)倍后超聲處理，取一滴滴入鍍 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(diǎn)定量的磁性納米 fe3o4，加入到有機(jī)染料中，在太陽(yáng)光或外光條件 下放一段時(shí)間，用 722 可見分光光度計(jì)測(cè)其吸光度，記錄不同時(shí)間的吸光度， 計(jì)算其降解率。以 a/a0( a 為 t 時(shí)的吸光度，a0 為 t0 的吸光度)隨時(shí)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(jì)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

27、的 fe3o4 透射電子顯微鏡照片，由圖可以看出 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(píng)價(jià) 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(lán)溶液到兩個(gè)燒杯中，編號(hào)為 1 和 2，并同時(shí)加入 0.2 g 納米 fe3o4 顆粒，測(cè)其吸光度。 在太陽(yáng)光條件下和紫外

28、燈照射下測(cè)得亞甲基藍(lán)指示劑溶液的吸光度隨時(shí)間 的變化見表 1、表 2： 表 1 太陽(yáng)光照射下不同時(shí)間亞甲基藍(lán)溶液的吸光度 時(shí)間/ h012345 吸光度/a0.8860.9050.8850.8690.8830.889 表 2 紫外燈照射下不同時(shí)間亞甲基藍(lán)溶液的吸光度 時(shí)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(shí)間對(duì)亞甲基 藍(lán)的吸光度的變化圖，由圖 2a 看出，亞甲基藍(lán)的吸光度沒(méi)有明顯變化，表明 用水解法制得的 fe3o4顆粒在太陽(yáng)光條件下亞基藍(lán)催化降解率基本為 0。圖 2b a

29、 a b b a a b b 是在紫外燈照射下，亞甲基藍(lán)的吸光度變化圖，可以看出其吸光度仍然沒(méi)有明 顯變化。由此我們可知用水解法制備出來(lái)的納米 fe3o4顆?；旧喜粚?duì)有機(jī)染 料催化降解。 圖2 不同光照時(shí)間甲基橙的吸光度變化圖（a）太陽(yáng)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(yáng)光條件下測(cè)得羅丹明g和亞甲基藍(lán)溶液的吸光度隨時(shí)間的變化如表 3、表4。 表 3 太陽(yáng)光照射下不同時(shí)間羅丹明 g 溶液的吸光度 時(shí)間/ h 00.514.512.516.5 吸光 度/a 1.7121.491.4421.1630.6660.545 0.87 0.875

30、 0.88 0.885 0.89 0.895 0.9 0.905 0123456 時(shí)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(shí)間/h 吸光度/a a b 表 4 太陽(yáng)光照射下不同時(shí)間亞甲基藍(lán)溶液的吸光度 時(shí)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(shí)間對(duì)兩種有機(jī)染 料吸光度的變化圖，由圖 3a 和圖 3b 可知，隨著降解時(shí)間的加長(zhǎng)，fe3o4顆

31、粒 作對(duì)亞甲基藍(lán)指示劑和羅丹明的降解率也有所提高，但并不是隨時(shí)間呈線性關(guān) 系，而是在開始時(shí)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(lái)的納米 fe3o4顆粒作催化劑催化降解亞甲基 藍(lán)指示劑，其降解率為 68.16%。而用低溫相轉(zhuǎn)化法制備出來(lái)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(shí)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(shí)間/h 吸光度/a a b 圖3

32、在太陽(yáng)光光照下不同物質(zhì)的吸光度變化圖（a）羅丹明 g；（b）亞甲基藍(lán) 3.2.3 用共沉淀法制得的 fe3o4顆粒的催化降解性能 在太陽(yáng)光條件下和紫外燈照射下測(cè)得亞甲基藍(lán)溶液的吸光度隨時(shí)間的變化 見表 5、表 6： 表 5 太陽(yáng)光照射下不同時(shí)間亞甲基藍(lán)溶液的吸光度 時(shí)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(shí)間亞甲基藍(lán)溶液的吸光度 時(shí)間/ h 01246 吸光度/a 0.8070.7850.7830.7790.776 圖4 不同光照時(shí)間甲基橙的吸光度變化

33、圖（a）太陽(yáng)光照射；（b）紫外燈照射 圖 4 為在共沉淀法制得的 fe3o4 顆粒催化下，不同光源下光照時(shí)間對(duì)亞 甲基藍(lán)溶液的吸光度變化圖，由圖可知，用共沉淀法制備出來(lái)的納米fe3o4 顆 粒的在太陽(yáng)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(lán)降解率達(dá)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(duì)降解有機(jī)染料的影響 我們還考察了納米 fe3o4 顆粒用量對(duì)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(shí)間對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的吸光度變 化圖。由圖可知，用共沉淀法制備出來(lái)的納米

34、fe3o4 顆粒，在太陽(yáng)光照射下光 催化亞甲基藍(lán)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(shí)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(shí)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(shí)間/h 吸光度/a 0.1304g納米fe3o4 0.2739g納米fe3o4 0.

35、5283g納米 fe3o4 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 051015202530 時(shí)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(lán)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(shí)間對(duì)亞甲基藍(lán)吸光度的影響 （a）太陽(yáng)光照射下； （b）紫外燈照射下 3.4 時(shí)間對(duì)納米 fe3o4 顆粒降解有機(jī)染料的影響 時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)有機(jī)染料的降解有著極為重要的影響。剛開始時(shí)有機(jī)染料基 本上不降解，但隨著時(shí)間的進(jìn)

36、行，其降解率能達(dá)到很高的水平，甚至高達(dá) 96%。從試驗(yàn)中我們不難發(fā)現(xiàn)，在開始的的一段時(shí)間內(nèi)，納米 fe3o4顆粒催化降 解有機(jī)染料的速率很快，但隨著時(shí)間的進(jìn)行，其降解速率慢慢的變緩，到后來(lái) 就基本上不在降解了。 3.5 光線對(duì)納米 fe3o4顆粒降解有機(jī)染料的影響 試驗(yàn)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(yáng)光和 紫外燈照射下，甚至不降解；而用太陽(yáng)光對(duì)亞甲基藍(lán)指示劑和羅丹明 g 進(jìn)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(duì) 其進(jìn)行表征。以光催化降解亞甲基藍(lán)和羅丹明溶

37、液為模型反應(yīng)，對(duì)其光催化活 性進(jìn)行了探討。試驗(yàn)制備出來(lái)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(lái)納米 fe3o4 顆粒的光催化活性 不同。用水解法制備出來(lái)的納米 fe3o4 顆粒的光催化活性最差，用這種方法制 備出來(lái)的納米 fe3o4 顆粒無(wú)論是在太陽(yáng)光條件還是在紫外光條件下都不能降解 甲基藍(lán)指示劑，這是由于條件過(guò)于簡(jiǎn)單，feso47h2o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(lái)的納米 fe3o4 顆粒的降解性能比較好，在太 陽(yáng)光條件下能降解亞甲基藍(lán)和羅丹明這兩種指示劑，其降解率達(dá)到70%-80%。 由于共沉淀法制備出的納米 f

38、e3o4 顆粒是在真空條件下完成的，所以用這種方 法制備出來(lái)的納米 fe3o4 顆粒的性能也是這三種方法最好的，制備出來(lái)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(yīng)過(guò)程中鐵鹽能與 naoh 充分迅速的反應(yīng)，這 都有利于細(xì)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(yáng)光條件下以這種方法制備出來(lái)的納米 fe3o4 顆粒 作催化劑其降解率高大 96%。 通過(guò)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

39、的特點(diǎn)也使其更易于分離回 收，具有良好的應(yīng)用前景。 參考文獻(xiàn) 1羅蕾加工原子的技術(shù)：納米材料m江西：江西科學(xué)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(xué)法制備及其應(yīng)用d無(wú)機(jī)鹽工業(yè)， 2007，39(10)：5-7 3朱文祥中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)m北京：高等教育出版社，2004：521 4胡雷納米粉末的制備與應(yīng)用中國(guó)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 stability for ferromagnetic fluidsjmamrchemphvs2000，66：6-9 7陳雷，揚(yáng)文軍，黃程等以高分子材料為介質(zhì)制備納米氧化鐵顆粒j高分子材料科學(xué) 與工程，1998，14(4)：53-55 8cywang，gmzhu，zychen et a1the preparation of magnetitefe304 and i