Fe2O3/CoFe2O4复合光催化剂的制备及性能研究

本文以硝酸钴和氯化铁为主要原料制备了Fe₂O₃∕CoFe₂O₄复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-VIS)对样品的结构和光吸收性能进行了表征。并在可见光照射下,通过催化降解罗丹明B(RHB)溶液考察各催化材料的催化效果。结果表明,制备的复合催化材料是以CoFe₂O₄为主的面心立方尖晶石结构。在反应时间为8.5 h、反应温度为135℃和煅烧温度为500℃时,制备的Fe₂O₃复合量为3%的复合催化剂性能最好,光催化降解2 h后,罗丹明B降解率可达到96.62%。     

磁性纳米Fe3O4@TiO2可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)

通过溶胶-凝胶法、水热法和煅烧法,成功制备出具有光催化活性的Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料,将超顺磁性的Fe₃O₄与TiO₂复合,实现材料的快速回收与可见光响应能力的结合。进一步将Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料应用于Cr(Ⅵ)的去除,实验结果表明,在可见光照射下Fe₃O₄@TiO₂对Cr(Ⅵ)的去除能力是P25的1.96倍。并深入探究了Fe₃O₄@TiO₂中TiO₂含量、Cr(Ⅵ)溶液的pH以及空穴去除剂对Fe₃O₄@TiO₂可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)能力的影响,实验表明当Fe₃O₄@TiO₂中TiO₂含量为1.0 g/g,添加甲酸作为空穴去除剂并且溶液pH=2时Fe₃O₄@TiO₂对Cr(Ⅵ)的去除能力最佳,此条件下Cr(Ⅵ)的去除率达到99.85%,重复使用4次,催化能力依然保持较高水平。此外,Fe₃O₄@TiO₂对5~500 mg/L浓度范围内的Cr(Ⅵ)都具有良好的去除能力。Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料对Cr(Ⅵ)具备优异的去除能力,具有良好的应用前景。     

g-C3N4/MIL-125(Ti)磁性复合材料制备及其去除罗丹明B

为解决能源短缺和环境污染等问题,探究半导体光催化材料去除有机污染物,以MIL-125(Ti)为光催化剂载体,g-C₃N₄为有机半导体,Fe₃O₄@SiO₂为磁性载体,通过溶剂热法合成了一系列不同质量配比的可见光响应型MIL-125(Ti)复合材料。通过傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、热重分析仪等对复合材料的样品组成、结构、形貌及光学性能等进行表征分析。进一步通过正交试验评价该复合材料去除罗丹明B的性能。研究结果表明,最适宜去除罗丹明B的操作工艺条件为：光催化时间为4.0h,g-C₃N₄与MIL-125(Ti)的质量配比为1∶20,催化剂投加量为0.01g,罗丹明B溶液的浓度为10.0mg/L。在该条件下罗丹明B的去除率可达到96.57%。经过4次循环实验后,去除率仍能达到86.52%。g-C₃N₄/MIL-125(Ti)磁性复合材料的制备工艺和去除有机染料机理可为相关研究提供借鉴。     

双金属MOFs固载TiO2的合成及光催化性能研究

采用一锅水热法合成了Ti O₂@Ce-Zr BTC复合材料，用于光催化降解罗丹明B(Rh B)溶液。在可见光的照射下，将0.05g的Ti O₂@Ce-Zr BTC投入50m L质量浓度为40mg·L^-1的Rh B溶液中，反应100min时，其降解率为96.6%，且该光催化剂循环降解4次后，降解率仍达79.9%。     

Ag@AgCl/TiO2/GO催化剂制备及其光催化性能

以AgNO₃、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、钛酸四正丁酯、石墨烯等为原料，利用溶剂热法合成AgCl/TiO₂/GO复合光催化剂，经紫外光照还原得到Ag@AgCl/TiO₂/GO,并将其应用于罗丹明B的太阳光催化降解反应中。结果表明，该催化剂具有较高的光催化活性和稳定性。在100 mL 3 mg·L^-1罗丹明B溶液中，投加0.5 g·L^-1的Ag@AgCl/TiO₂/GO催化剂，光照75 min后，罗丹明B降解率高达98%以上。     

H3PW12O40/TiO2-SiO2光催化降解甲基红

采用溶胶-凝胶法制备TiO₂-SiO₂,用浸渍法将H₂PW₁₂O₄₀负载在TiO₂-SiO₂上,制得H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂-SiO₂光催化剂。探究在模拟自然光条件下,光照时间、甲基红溶液初始浓度、催化剂用量和溶液pH对甲基红可见光催化降解的的影响。实验结果显示,在光照时间为15min.甲基红溶液初始浓度为15mg/L.催化剂用量为1.8g/L以及pH为2的优化条件下,甲基红的光降解率高达99.7%。光催化降解甲基红溶液为一级动力学反应。     

Z型异质结Fe3O4@MoS2@SDS光催化降解抗生素的研究

通过超声的方法将十二烷基硫酸钠(SDS)修饰至Fe₃O₄@MoS₂表面，得到Z型异质结Fe₃O₄@MoS₂@SDS光催化剂，考察了Fe₃O₄@MoS₂@SDS光催化降解四环素(TC)的降解率。结果表明，在光照2 h后，Fe₃O₄@MoS₂@SDS对TC的去除率达到89.7%,远高于Fe₃O₄@MoS₂(57.6%)、MoS₂(43.4%)、Fe₃O₄(26.7%);Fe₃O₄@MoS₂@SDS对TC的光降解过程符合一级动力学。在TC的光降解过程中h⁺、·O^-₂、·OH...     

菌渣生物炭负载四氧化三铁催化降解罗丹明B

考虑到催化剂载体的高成本，寻求廉价的载体制备方案合成催化剂具有重要意义。通过热解青霉素菌渣制备多孔生物炭载体，以共沉淀法负载四氧化三铁，合成催化剂Fe₃O₄@PRBC。通过SEM、XRD、FT-IR和孔隙结构分析对催化剂进行表征，并以罗丹明B(Rh B)为目标降解污染物，考察了不同体系、催化剂用量、双氧水用量、溶液pH和RhB浓度对处理效果的影响。结果显示，四氧化三铁成功负载于生物炭上，Fe₃O₄@PRBC表面呈粗糙多孔状，比表面积达到1 210.54 m²/g。其中H₂O₂/Fe₃O₄@PRBC体系表现出突出的催化性能，当Fe₃O₄@PRBC用量为0.8 g/L、双氧水用量为30 mmol/L时、在pH=3～11时，Rh B的降解率均超过90%。催化循环4次，降解率仍能达到90%。自由基淬灭实验显示，催化降解Rh B的主要活性物质为·OH和·O<...     

无定形态H3PW12O40/TiO2光催化剂降解有机染料

以钛酸丁酯和磷钨酸为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂光催化剂,采用红外光谱、X射线衍射、热重分析和比表面分析对光催化剂进行表征。结果表明,H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂光催化剂为无定形态,比表面积202 m²·g^-1,杂多阴离子保持了Keggin骨架结构。在TiO₂中掺杂H₃PW₁₂O₄₀,使催化剂的光响应范围扩展到可见光区,从而提高光催化活性。光催化剂对甲基橙、酸性红、罗丹明B和亚甲基蓝均有较好的光催化降解活性,催化剂易于分离,重复使用稳定性较好。对甲基橙降解的适宜条件为：1.7×10-5 mol·L^-1甲基橙溶液50 mL,H₃PW₁₂O₄₀/TiO2光催化剂用量0.03 g,500 W碘钨灯照射60 min,此条件下,甲基橙脱色率可达到96%。     

Fe3O4/SnS2复合材料在染料降解中的应用研究

建立了基于光芬顿技术的染料去除方法,该方法采用Fe₃O₄/SnS₂作为光芬顿催化剂构建反应体系,研究了Fe₃O₄/SnS₂复合材料中的最佳Fe/Sn比,并对所构建反应的机理进行探究。结果表明,在Fe/Sn比为1.0时,制备得到的Fe₃O₄/SnS₂复合材料对亚甲基蓝(MB)的去除效率最高。基于Fe₃O₄/SnS₂复合材料所构建的复合材料对于亚甲基橙和罗丹明B也均具有出色的降解能力。同时即使经过5次循环使用,Fe₃O₄/SnS₂复合材料对MB的降解依然可以维持在80%以上。所建立的方法有助于实现水环境中染料的高效去除,具有实际应用的潜力。     

Preparation of novel magnetic nanoparticles as draw solutes in forward osmosis desalination

Novel magnetic nanoparticles (MNPs), Fe₃O₄@SiO₂ and Fe₃O₄@SiO₂@PEG-(COOH)₂, were prepared by loading different amounts of SiO₂ or/and PEG-(COOH)₂ onto Fe₃O₄ nanoparticles, and their feasibility to be used as forward osmosis (FO) draw solutes was investigated. The characterization of the materials showed that, compared to normal Fe₃O₄ nanoparticles, the modified MNPs exhibited enhanced dispersity and high osmotic pressure in aqueous solution. The FO experiment indicated that the synthesized draw solutes could obtain a water flux as high as 10 L·m^-2·h^-1 with an aquaporin FO membrane. The optimal concentration of the added tetraethyl orthosilicate was 30% during the synthesis. The novel MNPs could be easily recovered from draw solutions by magnetic field, and the recovery rate of Fe₃O₄@SiO₂ and Fe₃O₄@SiO₂@PEG-(COOH)₂ was 83.95% and 63.37%, respectively. Moreover, after 5 recycles of reuse, the water flux of Fe₃O₄@SiO₂ and Fe₃O₄@SiO₂@PEG-(COOH)₂ as draw solutes still remained 64.36% and 85.26%, respectively. The experimental results demonstrated that the synthesized core–shell magnetic nanoparticles are promising draw solutes, and the Fe₃O₄@SiO₂@PEG-(COOH)₂ was more suitable to be used as draw solute in FO process.     

多巴胺包埋磁性SiO2固定化漆酶催化去除4-氯酚

以磁性纳米颗粒为载体,通过多巴胺(dopamine,DA)聚合原位包埋制备了磁性SiO₂固定化漆酶(Fe₃O₄@SiO₂-PDA-Lac)。结果显示纳米颗粒尺寸均匀,并且保持较高的饱和磁性。通过最优条件制备出的固定化漆酶在50℃放置6 h后,活性保持在63%,而游离酶仅保留18%。将固定化酶用于催化降解4-氯酚(4-CP),探究了溶液pH、漆酶浓度和ABTS[2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸铵)]对4-CP去除率的影响。固定化漆酶在反应最适pH时,4-CP去除率为84.3%,而游离酶仅为65.7%。当漆酶浓度为1.2 U·ml^-1时,反应8 h后,4-CP去除率可达95%,而游离酶的4-CP去除率仅82%。ABTS可促进固定化漆酶降解4-CP,当体系中加入50 μmol·L^-1 的ABTS,反应10 min后,固定化酶对4-CP去除率可达99%。固定化漆酶在重复使用10次后,4-CP去除率仍可达67%。     

功能性Fe3O4@SiO2核-壳纳米复合材料应用研究进展

Fe_3O_4@SiO_2是一种研究非常广泛的核壳纳米复合材料,为了拓展其应用范围,常采用化学键合、浸渍、沉积沉淀等方法对其表面进行修饰制备功能性Fe_3O_4@SiO_2。综述功能性Fe_3O_4@SiO_2核-壳纳米复合材料在药物缓释、催化、吸附、以及传感等相关应用领域中的最新研究进展。     

磁性光催化剂Fe3O4/SiO2/TiO2的制备及光催化降解苯酚

采用撞击流-旋转填料床辅助沉淀法连续制备Fe₃O₄磁性纳米颗粒,然后采用溶胶-凝胶法制备了具有磁性核壳结构Fe₃O₄/SiO₂/TiO₂颗粒,通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、热重分析仪（TGA）、振动样品磁强计（VSM）和紫外-可见漫反射光谱（UV-vis）等对材料的微观结构、形貌及性能进行了表征。考察了正硅酸乙酯添加量、铁钛比对Fe₃O₄/SiO₂/TiO₂磁性催化剂催化性能的影响。结果表明：制得的Fe₃O₄/SiO₂/TiO₂结晶度好,磁响应性高。当正硅酸乙酯添加量为20mL、铁钛比为1∶8时,制备的Fe₃O₄/SiO₂/TiO₂纳米光催化剂表现出较高的光催化活性和磁性能,紫外光照射2h后,苯酚水溶液降解效率高达86.7%。     

磁性颗粒负载磺酸功能化离子液体催化纤维素水解的研究

采用化学修饰法将磺酸功能化离子液体[SO₃H-（CH₂）₃-HIM][HSO₄]负载在磁性纳米颗粒Fe₃O₄表面,制备了一种磁性颗粒负载磺酸催化剂Fe₃O₄@SiO₂-IL,并将Fe₃O₄@SiO₂-IL用于催化纤维素水解反应。采用FT-IR和TEM对催化剂进行了表征,并考察了反应温度、反应时间、催化剂用量和水用量对纤维素水解还原糖产率的影响。Fe₃O₄@SiO₂-IL样品在FT-IR光谱中的—SO₃H吸收峰和咪唑环的峰,说明离子液体被成功地负载到Fe₃O₄@SiO₂表面;TEM分析显示,Fe₃O₄磁核的颗粒大小约为250 nm,经过包裹和离子液体修饰的磁性颗粒表面并无明显变化。当纤维素用量为0.1 g,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[Bmim]Cl）的用量为2.0 g,磁性催化剂用量为0.2 g,水用量为0.2 g,反应温度100 ℃,反应时间40 min时,纤维素水解还原糖产率可达52.5 %,并且磁性催化剂具有较好的磁性分离性能和重复使用性能,重复使用5次后,纤维素水解还原糖产率并无明显降低。     

Catalytic ozonation of thymol in reverse osmosis concentrate with core/shell Fe3O4@SiO2@Yb2O3 catalyst:Parameter optimization and degradation pathway

In this work, a novel catalyst of Fe_3O_4@SiO_2@Yb_2O_3 was prepared and the degradation of thymol in reverse osmosis concentrate using ozonation was explored. The operational parameters, such as ozone dosage(8–48 mg·min~(-1)),initial thymol concentration(20–100 mg·L~(-1)), initial pH value(3–11), and catalyst Fe_3O_4@SiO_2@Yb_2O_3dosage(0.2–1.0 g), were studied focusing on the thymol degradation and COD removal. The results indicated that the increase in ozone dosage, initial p H value, and Fe_3O_4@SiO_2@Yb_2O_3dosage accelerated the thymol degradation and COD removal, while the increase in initial thymol concentration hampered the effect of ozonation. A pathway of thymol degradation by catalytic ozonation was proposed based on the intermediates detected by gas chromatography-mass spectrometer and ion chromatography. This paper can provide basic data and technical alternative for pollutant removal from reverse osmosis concentrate by ozonation.     

超顺磁催化剂H3PW12O40/Fe3O4@SiO2的制备、结构表征及在汽油烷基化脱硫中的应用

采用改进Stöber法制备超顺磁Fe₃O₄@SiO₂复合粒子作为催化剂载体,再通过浸渍法将H₃PW₁₂O₄₀（HPW）负载在Fe₃O₄@SiO₂载体上,制备了一系列超顺磁负载型催化剂HPW/Fe₃O₄@SiO₂。并使用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外（FT-IR）、氨的程序升温脱附（NH₃-TPD）、扫描电镜（SEM）、N₂吸附-脱附和振动样品强磁计（VSM）对催化剂进行表征。结果表明,HPW固定并均匀分散在Fe₃O₄@SiO₂载体上,40% HPW/Fe₃O₄@SiO₂催化剂具有较高的饱和磁强度 （30.1 emu·g^-1）和较大的比表面积 （303.6 m²·g^-1）,并可用外加磁场进行分离。采用40% HPW/Fe₃O₄@SiO₂催化噻吩与1-辛烯组成的模拟汽油的烷基化脱硫反应,在160℃下反应2 h,噻吩转化率达到85.5%,有较好的催化脱硫性能,且可以多次循环利用。     

微波诱导Fe3O4/AC催化氧化降解邻苯二甲酸二甲酯

为了有效地提高活性炭在微波场中的催化活性和分离性,采用化学共沉淀法制备了磁性四氧化三铁/活性炭（Fe₃O₄/AC）催化剂,并结合微波辐射技术用于催化氧化降解水中邻苯二甲酸二甲酯（DMP）。利用BET、扫描电镜/能谱（SEM/EDS）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、红外光谱（FTIR）和振动样品磁强计（VSM）等手段对催化剂的微观结构、形貌和磁性能进行了表征。研究了不同反应体系对DMP的降解率及反应动力学的影响,探讨了催化剂用量、微波辐射功率和溶液初始pH等因素对微波诱导Fe₃O₄/AC催化氧化降解DMP的影响,考察了催化剂的重复使用性能。结果表明,所制备的铁氧化物主要以Fe₃O₄为主,并已成功负载于活性炭上。Fe₃O₄/AC具有超顺磁性,饱和磁化强度为21.2emu/g,可通过外加磁场作用快速地从溶液中分离出来。微波诱导催化反应体系对DMP的降解率大于单独吸附或单纯微波辐射反应体系,且反应速率均符合一级反应动力学。催化剂用量越多,降解率越高;微波辐射功率的增加可以提高降解效率;溶液初始pH对DMP的降解率影响非常显著,随着pH的增大,降解率明显提高。Fe₃O₄/AC具备良好的催化活性及稳定性,循环使用5次后DMP的降解率仍保持在83.5%。通过气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）分析,推断DMP在微波诱导Fe₃O₄/AC催化体系中的降解主要包括水解、异构化、羟基化、甲酸甲酯基的脱落和苯环三取代及苯环开环等5个途径。