铁酸铜_凹凸棒石纳米复合材料的制备及其在水处理中的应用

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1、学号：12102108常州大学硕士学位论文铁酸铜/凹凸棒石纳米复合材料的制备及其在水处理中的应用研究生张珊姚超指导教师教授学科、专业名称无机化学研究方向纳米复合材料的制备及其应用2015年5月PreparationofCopperFerrite/AttapulgiteNanocompositeandItsApplicationinWaterTreatmentADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByZhangShan(InorganicChemistry)DissertationSupervisor:Prof.Ya

2、oChaoMay，2015常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被

3、查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要尖晶石型铁酸铜(CuFe2O4)具有良好的物理和化学性质，在磁学、气敏、吸附和催化等方面均已得到研究与应用，并且其制备与应用技术正在不断的发展。凹凸棒石(ATP)是一种天然的一维纳米材料，因其丰富的储量及低廉的成本而在水处理、催化等领域得到了广泛应用。由于凹凸棒石的晶体结构以

4、及特殊性能，所以常作为催化剂载体、模板剂、吸附剂以及补强剂等而被广泛地研究。本论文用化学共沉淀法以及水热法成功制备出铁酸铜/凹凸棒石纳米复合材料，并分别应用于弱酸性黄G的吸附、活性红X-3B的催化降解以及对硝基苯酚的催化还原，并对其潜在的应用性能进行评价。具体研究内容如下：1.以硝酸铜、硝酸铁为主要原料，采用化学共沉淀法制备了铁酸铜/凹凸棒石（CuFe2O4/ATP）纳米复合材料。通过静态吸附法，研究了不同条件下如pH值，吸附时间，初始浓度，考察了CuFe2O4/ATP纳米复合材料对弱酸性嫩黄G的吸附特性，并对此复合材料进行了TEM，XRD，FTIR和BET等结

5、构表征。结果表明：CuFe2O4较均匀地负载于ATP的表面，相比于纯ATP和CuFe2O4，CuFe2O4/ATP纳米复合材料对弱酸性嫩黄G具有更优异的吸附性能。30mg的CuFe2O4/ATP吸附剂在200mL浓度为40mg/L的弱酸性嫩黄G溶液中，吸附容量可以达到195.09mg/g，中性条件更有利于吸附且具有较快的吸附速度，吸附动力学数据符合准二级动力学方程，吸附模型符合Langmuir吸附等温方程。2.将化学共沉淀法所制备的铁酸铜/凹凸棒石纳米复合材料应用于基于硫酸根自由基的高级氧化技术的非均相体系中，以CuFe2O4/ATP纳米复合材料作为催化剂，并用

6、其降解水中的偶氮染料活性红X-3B，系统考察了催化剂添加量，氧化剂用量，COD去除率和温度等因素对降解性-4能的影响以及催化剂循环稳定性测试。结果表明，在2×10mol/L的活性红X-3B溶液，0.100g/L的CuFe2O4/ATP纳米复合材料，0.004mol/L的氧化剂PMS，室温，碳酸氢钠调节pH约中性的条件下，活性红X-3B在12min内能被完全降解。同时，随着氧化剂用量的提高，在一定的时间内，COD去除率增加。CuFe2O4/ATP拥有很好的催化活性和循环稳定性。3.以氯化铜、三氯化铁、乙二醇为主要原料，采用水热法制备了铁酸铜/凹凸棒石（CuFe2O

7、4/ATP）纳米复合材料。通过TEM、EDS、XRD、FTIR、BET等对所制备的复合材料进行表征；将制备好的CuFe2O4/ATP纳米复合材料作为催化剂应用于硼氢化钠还原对硝基苯酚生成对氨基苯酚的反应，系统探讨了不同催化剂，CuFe2O4的包覆量和催化剂的用量等因素对硼氢化钠还原对硝基苯酚的影响。催化结果可知，负载量为50%的CuFe2O4/ATP纳米复合材料具有较高的催化活性，催化剂用量为5mg时，反应可以在7min内完成。所制备的CuFe2O4/ATP纳米复合材料拥有较好的磁分离性能且可以回收再利用。拟一级动力学方程可描述催化还原在NaBH4存在的对硝基苯

8、酚反应溶液的情况。关键词