球形fe3o4微纳分级结构的合成及性能研究【字数：11245】
球形分级结构由于其优异的物理、化学性能,获得科研工作者的广泛关注。但目前球形分级结构的获得常常需要极端的工艺条件,且难以实现大量制备,从而限制了其应用。本课题以PVP作为表面活性剂，乙二醇作为反应源，用醇盐法制备Fe3O4。采用XRD，SEM,TEM,BET等表征手段对样品进行分析，结果表明样品的结构为微纳结构，是由10 nm到20 nm的小颗粒堆叠而成的尺寸为600 nm到800 nm之间的球形结构，样品的比表面积为60.1914 m2g-1，孔体积为0.166912 cm3g-1，这就使得样品有良好的吸附性能。实验测试了不同的样品质量，不同的温度条件和不同的时间对样品吸附性能的影响。样品对刚果红溶液的吸附性能最好时，去除率为50.2800%，吸附量为94.0125 mg/g。又因为样品是磁性Fe3O4分级结构，所以有利于样品的回收。
目 录
1.绪论 1
1.1 引言 1
1.2 球形分级结构的基本特征 2
1.3 球形分级结构的制备方法 2
1.3.1 模板法 2
1.3.2 水热/溶剂热法 5
1.3.3 其他制备方法 5
1.4 四氧化三铁的概述 6
1.5 本课题研究目的及主要内容 6
1.5.1 研究目的 6
1.5.2 主要内容 7
2.实验部分 8
2.1 主要试剂和仪器设备 8
2.2 球形Fe3O4微纳分级结构的制备研究 9
2.2.1 确定最佳合成工艺 9
2.2.2 实验制备过程 9
2.2.3 测试样品对有机污染物Congo red的吸附能力 9
2.2.4 双光束紫外可见分光光度计 10
3. 结果与讨论 11
3.1 结构与形貌表征 11
3.1.1 X射线衍射 11
3.1.2 扫描电镜(SEM) 12
3.1.3 透射电镜(TEM) 13
3.1.4 比表面积与孔体积 14
3.2 吸附性能分析 15
4.结论 20
参考文献 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
致 谢 22
1.绪论
1.1 引言
据报道我国如今每天都有多于五百万立方米的染料废水被排放，同时随着工业化与城镇化进程的加速，染料废水排放量还会继续增加。各种合成染料引起染料，造纸，塑料等工业的工业废水。在印染废水中的有机染料可以吸收太阳光，阻碍光合作用，破坏动植物微生物的生存环境，减少破坏自然环境水体的自净能力。其中，大量的苯酚和刚果红有机染料的不容易降解，由于其化学结构稳定，所以他们会在环境中存在很长一段时间，从而造成环境污染。同时，它会通过食物链进入人体，导致癌症和危害人体健康。由于大多数染料是有毒或致癌，他们可能对人体健康构成威胁。因此,去除染料污染是必要的。CR是典型的阴离子重氮染料，是由纺织品、纸张、橡胶塑料制成等行业产生的。由于CR结构的稳定性，所以很难生物降解。然而，利用物理化学或化学过程处理这些废水是可能的，其中吸附已被证明是一个非常好的方法，因为其效率高，设计简单，操作方便。但是，一些关于吸附的报道也有一些不足之处，比如吸附速率慢和吸附能力低。因此,为了处理废水，寻找对阴离子染料有良好的选择性和较好的吸附能力的新型吸附剂很重要。为了实现可持续发展，确保国家安全以及将人民生活质量提高，解决当前严重的水污染问题迫在眉睫，这是一项科技上的难题，需要科研工作者们投入研究解决水污染问题。在现在的科学研究领域，想办法有效去除污水中的有机染料的成为了热点。
正是因为有了去除污水中有机染料的需求，而具有层状结构的空心球又对有机染料又良好的吸附性能。所以近年来，具有层状结构的空心球广受人们关注。因为其密度低、比表面积大、输送能力强、表面渗透率高，所以适合作为吸附材料。我的实验是制备其中的球形Fe3O4分级结构，采用的方法是醇盐法，研究的目的是研究原料比例，反应时间，反应温度对产物形貌，结构的影响，确定最佳合成工艺，并且测试研究不同形貌结构的球形Fe3O4对有机污染物Congo red的吸附能力。
1.2 球形分级结构的基本特征
现代社会中材料的应用非常广泛，其中材料的结构和形态多种多样，这给材料的性能添加的很多优势。因此人们在制备材料时会想着如何将材料的尺寸和形貌在可控的范围内尽可能的优化[1]。一段时间以来，二氧化钛微纳米球在人们眼中成为了材料中的焦点，因为其具有可控的三维形貌。近些年来，球形分级结构的氧化物也引起了科研工作者们的重视，因为球形分级结构的氧化物具有延展性优良、滑动摩擦系数很低、光散射性能良好等特点。由粒径纳米级氧化物一级微结构构成的微米级球形二级结构，与我们所了解到的金属氧化物球形分级结构的微纳二级结构中的一种相符合，纳米颗粒、纳米管、纳米棒、纳米线、纳米薄片等都有可能是氧化物一级微结构[2]。
1.3 球形分级结构的制备方法
科研工作者们为了能将球形分级结构的氧化物的性能进一步提高，一直在努力研究，科研工作者们的努力主要是为了提升球形分级结构的比表面积和散射性能。为了提升球形分级结构的性能，那么改善制备方法是必不可少的。球形分级结构的制备方法主要有模板法、水热/溶剂热法以及其他的制备方法。在此我们详细的介绍一下模板法和水热/溶剂热法，还有一些其它的制备方法会一笔带过。
1.3.1 模板法
模板法是制备球形分级结构的一种重要方法，也是球形分级结构研究中应用最广泛的方法。随着科学技术的发展，现在制备球形分级结构可以先通过给氧化物制作相应微结构模板，然后将模板取代成为材料，用来制备纳米晶粒多孔微球，聚合物胶束、液晶、微乳液滴、无机化合物粒子都是用来制作模板的材料的，比如TiO2，SiO2，ZnO，Fe2O3和CN等球形分级结构的制备：先进行核制备，然后通过相应的吸附作用和一些化学反应，最后采用烧结的方法或者溶剂腐蚀的方法达到将模板去除的效果，从而得到球形分级结构。根据模板的特点，模板法主要可以分为硬模板和软模板两种[3]。
目 录
1.绪论 1
1.1 引言 1
1.2 球形分级结构的基本特征 2
1.3 球形分级结构的制备方法 2
1.3.1 模板法 2
1.3.2 水热/溶剂热法 5
1.3.3 其他制备方法 5
1.4 四氧化三铁的概述 6
1.5 本课题研究目的及主要内容 6
1.5.1 研究目的 6
1.5.2 主要内容 7
2.实验部分 8
2.1 主要试剂和仪器设备 8
2.2 球形Fe3O4微纳分级结构的制备研究 9
2.2.1 确定最佳合成工艺 9
2.2.2 实验制备过程 9
2.2.3 测试样品对有机污染物Congo red的吸附能力 9
2.2.4 双光束紫外可见分光光度计 10
3. 结果与讨论 11
3.1 结构与形貌表征 11
3.1.1 X射线衍射 11
3.1.2 扫描电镜(SEM) 12
3.1.3 透射电镜(TEM) 13
3.1.4 比表面积与孔体积 14
3.2 吸附性能分析 15
4.结论 20
参考文献 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
致 谢 22
1.绪论
1.1 引言
据报道我国如今每天都有多于五百万立方米的染料废水被排放，同时随着工业化与城镇化进程的加速，染料废水排放量还会继续增加。各种合成染料引起染料，造纸，塑料等工业的工业废水。在印染废水中的有机染料可以吸收太阳光，阻碍光合作用，破坏动植物微生物的生存环境，减少破坏自然环境水体的自净能力。其中，大量的苯酚和刚果红有机染料的不容易降解，由于其化学结构稳定，所以他们会在环境中存在很长一段时间，从而造成环境污染。同时，它会通过食物链进入人体，导致癌症和危害人体健康。由于大多数染料是有毒或致癌，他们可能对人体健康构成威胁。因此,去除染料污染是必要的。CR是典型的阴离子重氮染料，是由纺织品、纸张、橡胶塑料制成等行业产生的。由于CR结构的稳定性，所以很难生物降解。然而，利用物理化学或化学过程处理这些废水是可能的，其中吸附已被证明是一个非常好的方法，因为其效率高，设计简单，操作方便。但是，一些关于吸附的报道也有一些不足之处，比如吸附速率慢和吸附能力低。因此,为了处理废水，寻找对阴离子染料有良好的选择性和较好的吸附能力的新型吸附剂很重要。为了实现可持续发展，确保国家安全以及将人民生活质量提高，解决当前严重的水污染问题迫在眉睫，这是一项科技上的难题，需要科研工作者们投入研究解决水污染问题。在现在的科学研究领域，想办法有效去除污水中的有机染料的成为了热点。
正是因为有了去除污水中有机染料的需求，而具有层状结构的空心球又对有机染料又良好的吸附性能。所以近年来，具有层状结构的空心球广受人们关注。因为其密度低、比表面积大、输送能力强、表面渗透率高，所以适合作为吸附材料。我的实验是制备其中的球形Fe3O4分级结构，采用的方法是醇盐法，研究的目的是研究原料比例，反应时间，反应温度对产物形貌，结构的影响，确定最佳合成工艺，并且测试研究不同形貌结构的球形Fe3O4对有机污染物Congo red的吸附能力。
1.2 球形分级结构的基本特征
现代社会中材料的应用非常广泛，其中材料的结构和形态多种多样，这给材料的性能添加的很多优势。因此人们在制备材料时会想着如何将材料的尺寸和形貌在可控的范围内尽可能的优化[1]。一段时间以来，二氧化钛微纳米球在人们眼中成为了材料中的焦点，因为其具有可控的三维形貌。近些年来，球形分级结构的氧化物也引起了科研工作者们的重视，因为球形分级结构的氧化物具有延展性优良、滑动摩擦系数很低、光散射性能良好等特点。由粒径纳米级氧化物一级微结构构成的微米级球形二级结构，与我们所了解到的金属氧化物球形分级结构的微纳二级结构中的一种相符合，纳米颗粒、纳米管、纳米棒、纳米线、纳米薄片等都有可能是氧化物一级微结构[2]。
1.3 球形分级结构的制备方法
科研工作者们为了能将球形分级结构的氧化物的性能进一步提高，一直在努力研究，科研工作者们的努力主要是为了提升球形分级结构的比表面积和散射性能。为了提升球形分级结构的性能，那么改善制备方法是必不可少的。球形分级结构的制备方法主要有模板法、水热/溶剂热法以及其他的制备方法。在此我们详细的介绍一下模板法和水热/溶剂热法，还有一些其它的制备方法会一笔带过。
1.3.1 模板法
模板法是制备球形分级结构的一种重要方法，也是球形分级结构研究中应用最广泛的方法。随着科学技术的发展，现在制备球形分级结构可以先通过给氧化物制作相应微结构模板，然后将模板取代成为材料，用来制备纳米晶粒多孔微球，聚合物胶束、液晶、微乳液滴、无机化合物粒子都是用来制作模板的材料的，比如TiO2，SiO2，ZnO，Fe2O3和CN等球形分级结构的制备：先进行核制备，然后通过相应的吸附作用和一些化学反应，最后采用烧结的方法或者溶剂腐蚀的方法达到将模板去除的效果，从而得到球形分级结构。根据模板的特点，模板法主要可以分为硬模板和软模板两种[3]。
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