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尖晶石型鐵酸銅(CuFe2O4)具有良好的物理和化學性質(zhì)，在磁學、氣敏、吸附和催化等方面均已得到研究與應用，并且其制備與應用技術(shù)正在不斷的發(fā)展。凹凸棒石(ATP)是一種天然的一維納米材料，因其豐富的儲量及低廉的成本而在水處理、催化等領(lǐng)域得到了廣泛應用。由于凹凸棒石的晶體結(jié)構(gòu)以及特殊性能，所以常作為催化劑載體、模板劑、吸附劑以及補強劑等而被廣泛地研究。本論文用化學共沉淀法以及水熱法成功制備出鐵酸銅/凹凸棒石納米復合材料，并分別應用于弱酸性黃G的吸附、活性紅X-3B的催化降解以及對硝基苯酚的催化還原，并對其潛在的應用性能進行評價。具體研究內(nèi)容如下：
1.以硝酸銅、硝酸鐵為主要原料，采用化學共沉淀法制備了鐵酸銅/凹凸棒石（CuFe2O4/ATP）納米復合材料。通過靜態(tài)吸附法，研究了不同條件下如pH值，吸附時間，初始濃度，考察了CuFe2O4/ATP納米復合材料對弱酸性嫩黃G的吸附特性，并對此復合材料進行了TEM，XRD，F(xiàn)TIR和BET等結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明：CuFe2O4較均勻地負載于ATP的表面，相比于純ATP和CuFe2O4，CuFe2O4/ATP納米復合材料對弱酸性嫩黃 G具有更優(yōu)異的吸附性能。30 mg的CuFe2O4/ATP吸附劑在200 mL濃度為40 mg/L的弱酸性嫩黃G溶液中，吸附容量可以達到195.09 mg/g，中性條件更有利于吸附且具有較快的吸附速度，吸附動力學數(shù)據(jù)符合準二級動力學方程，吸附模型符合Langmuir吸附等溫方程。
2.將化學共沉淀法所制備的鐵酸銅/凹凸棒石納米復合材料應用于基于硫酸根自由基的高級氧化技術(shù)的非均相體系中，以 CuFe2O4/ATP納米復合材料作為催化劑，并用其降解水中的偶氮染料活性紅X-3B，系統(tǒng)考察了催化劑添加量，氧化劑用量，COD去除率和溫度等因素對降解性能的影響以及催化劑循環(huán)穩(wěn)定性測試。結(jié)果表明，在2×10-4 mol/L的活性紅X-3B溶液，0.100 g/L的CuFe2O4/ATP納米復合材料，0.004 mol/L的氧化劑PMS，室溫，碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH約中性的條件下，活性紅X-3B在12 min內(nèi)能被完全降解。同時，隨著氧化劑用量的提高，在一定的時間內(nèi)，COD去除率增加。CuFe2O4/ATP擁有很好的催化活性和循環(huán)穩(wěn)定性。
3.以氯化銅、三氯化鐵、乙二醇為主要原料，采用水熱法制備了鐵酸銅/凹凸棒石（CuFe2O4/ATP）納米復合材料。通過TEM、EDS、XRD、FTIR、BET等對所制備的復合材料進行表征；將制備好的CuFe2O4/ATP納米復合材料作為催化劑應用于硼氫化鈉還原對硝基苯酚生成對氨基苯酚的反應，系統(tǒng)探討了不同催化劑，CuFe2O4的包覆量和催化劑的用量等因素對硼氫化鈉還原對硝基苯酚的影響。催化結(jié)果可知，負載量為50％的CuFe2O4/ATP納米復合材料具有較高的催化活性，催化劑用量為5 mg時，反應可以在7 min內(nèi)完成。所制備的CuFe2O4/ATP納米復合材料擁有較好的磁分離性能且可以回收再利用。擬一級動力學方程可描述催化還原在NaBH4存在的對硝基苯酚反應溶液的情況。

    關(guān)鍵詞：
    納米復合材料 鐵酸銅 凹凸棒石 硝基苯酚 催化還原 水處理
    作者：
    張珊
    學位授予單位：
    常州大學
    授予學位：
    碩士
    學科專業(yè)：
    無機化學
    導師姓名：
    姚超
    學位年度：
    2015
    語種：
    中文
    分類號：
    X703.5 TB383
    在線出版日期：
    2016年05月03日（萬方平臺首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時間）