纳米介孔氧化铁的制备、表征及表面吸附性质研究

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1、济南大学硕士论文摘要近年来，纳米氧化铁的许多优异性能使其在吸附、催化、磁性存储、生物医学等领域具有重要的应用价值，有关纳米氧化铁的制备方法及表面性质研究受到广泛重视。其中介孔纳米氧化铁是近年来纳米介孔材料研究中一个比较新的热点领域，有关形态，粒径，晶型的纳米介孔氧化铁已陆续被报道。比表面，孔径，孔容等参数是影响介孔材料性质的决定因素，因此如何有效控制这些因素引起人们很大的兴趣。虽然有关大比表面及不同孔壁结构的介孔氧化铁已有文献报道，但至今尚未见关于制备孔径可调介孔氧化铁及有关介孑L氧化铁应用方面的报道。本

2、文首先综述了纳米及介孔氧化铁的制备进展。在此基础上，分别利用水热和超声的方法，使用混合模板剂，制备出了一系列不同形貌和孔径的纳米和介孔氧化铁颗粒，并通过透射电镜、粉末X射线衍射、热重、N2吸附脱附等分析方法对合成颗粒的性质进行了表征，对于合成的机理进行了初步探讨。结果表明：采用水热法，通过改变时间及温度可有效地控制产物的组成和形貌。以六次四甲基胺和不同的铁源作为原材料，分别得到棒状和球状a．Fe203纳米粒子。通过调节不同链长的烷基胺实现了介孔氧化铁孔径的可调性。其中以正庚胺，十二胺，十六胺混合聚乙二醇6

3、000分别制得孔径为14．3nm，16．8nnl，19．4nm的介孔氧化铁纳米颗粒，推测其合成过程主要是：首先Fe3+和PEG6000通过络合作用形成络合物，该络合物和烷基胺中的氨基发生物理吸附，并通过氢键等作用自组装形成胶束。氧化铁许多表面过程受其表面酸碱反应控制。本文采用自动电位滴定的方法研究了不同形貌纳米氧化铁表面酸碱性质，通过绘制Ht．pH图和Gran图，首次研究了棒状和球状纳米口．Fe203的表面酸碱性质，并利用原子吸收光谱法对重金属离子(Cu2+、Pb“、Zn“)在氧化铁表面的吸附行为作了研究

4、。实验结果表明：不同形貌的氧化铁在水溶液中酸碱性质有明显的不同；在相同质量浓度下，根据样品的表面浓度计算出棒状和球状纳米氧化铁表面吸附的H+数分别为11．1和8．1个／nm2。用WINSGW、FITEQL、MEDUSA等计算机程序来分析处理数据。实验结果表明，纳米介孔氧化铁在pH4-6范围内对重金属离子都有很好的吸附；使用WINSGW软件构建了Fe203表面优势组分分布图，并模拟出氧化铁单一纳米矿物体系的表面对重会属离子(Cu“，Pb“，Zn2+)吸附平衡常数分别为10‘4一、10矗7、10矗2，所对应电

5、容参数分别为20、20、纳米介孔氧化铁的制备、表征及表面吸附性质研究10F／m2。作者还研究了环境污染物赤泥的表面改性吸附性质，本文通过加热，水洗，酸洗等物理化学手段对赤泥的表面进行改性，并研究了亚甲基兰在改性赤泥表面的吸附行为。考查了溶液pH值，赤泥剂量，亚甲基兰初始浓度等，对其吸附能力的影响。结果表明改性的赤泥对亚甲基兰有很强的吸附能力，各影响因素都存在最佳值，当溶液pH值为2时，吸附率为60％左右；水洗赤泥和酸洗赤泥在吸附效果上明显好于加热的赤泥，赤泥可以作为处理废水的一种有效吸附质。关键词I纳米材

6、料介孑L氧化铁表面酸碱性质重金属赤泥济南大学硕士论文AbstractWithextraordinarycharacteristicsironoxidenanoparticleshaveextensiveapplicationsinmagneticdatastorage，biomedical，sorbentsandcatalysts．Thestudiesonthesynthesisandcharacteristicsofironoxidenanoparticleshaveattractedmuchatten

7、tionworldwide．Mesoporousironoxideisanewfiledinnanoandmesoporousmaterialandthenanoandmesoporousironoxiedwithdifferentshape，size，andcrystalstructurehavebeenreportedinrecentyears．Thepropertiesofmesoporousmaterialsdependonthesurfacearea，poresizeandporevolume．

8、Thus，ithasattractedgreatinterestinhowtocontrolthesefactors．Althoughthemesoporousironoxidewithlargesurfaceareaanddifferentporouswallshavebeenreported，thereisnoreportonthesynthesisofmesoporousironoxidewithtunablepores