磁性核壳纳米结构的可控制备和水污染处理应用研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 程 杨 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2010-05-30 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 崔平 ; 宋伟杰 |
| 关键词 | 磁性纳米核壳结构颗粒 光催化 重金属离子吸附 半导体异质结 |
| 中文摘要 | 进入二十一世纪以来，随着经济和贸易的全球化，环境污染特别是水污染已经成 为当今社会重点关注的热点问题。纳米材料和纳米结构具有多种新颖物理化学特性， 在光催化、吸附等领域已经展示了优异的性能，然而其不易回收的缺点极大的制约了 其产业化应用范围。具有较大磁性分离能力的纳米结构制备及其应用规律研究是当前 本领域的热点之一。 本论文工作系统研究了以导电聚合物聚吡咯为包覆层的磁性核壳纳米结构的可 控制备及其对水体污染中重金属离子Cr(Ⅵ)的吸附特性和对有机染料OrangeⅡ的光 催化降解特性。主要研究成果如下： 1. 通过改变溶剂热反应过程中的前驱体Fe3+浓度及表面活性剂的用量和分子量 实现了Fe3O4@SiO2 纳米核壳结构的可控制备和磁分离特性调控。所得核壳结构同时 具有较高的饱和磁化强度和极低的矫顽力，可实现快速高效磁分离。 2. 成功的制备了Fe3O4@SiO2@Polypyrrole 磁性核壳纳米结构颗粒并实现了 Cr2O7 2-的高效吸附。该复合核壳颗粒具有45.5 emu/g 的饱和磁化强度，较传统饱和磁 化强度为10 emu/g 的纳米核壳颗粒具有更好的磁响应和回收特性；该复合核壳颗粒 对Cr2O7 2-的饱和吸附容量为35.52 mg/g，具有一定的应用价值。 3. 发现并系统研究了Fe3O4@SiO2@Polypyrrole 磁性纳米核壳结构颗粒的对偶氮 类染料OrangeⅡ的光催化降解特性。结果表明：在紫外光照射条件下，常见的导电 聚合物聚吡咯对偶氮类染料OrangeⅡ具有一定的光催化降解能力。其降解过程主要 是通过光生空穴机理完成的，Fe3O4@SiO2@Polypyrrole 磁性纳米核壳结构对偶氮类染 料OrangeⅡ的光催化降解速率常数明显高于聚吡咯，且其降解过程主要是通过光生 电子机理完成的，光生电子的降解贡献率约为75%。尝试利用半导体/绝缘体/半导体 异质结理论解释了光催化降解途径转变的机理和该材料光致电荷的产生和自发分离 机制。 4. 系统研究了Fe3O4@SiO2@Polypyrrole 磁性纳米核壳结构颗粒与H2O2 协同光 催化氧化降解甲基橙的特性和机理。结果表明：虽然该磁性纳米核壳结构颗粒单独降 Click to buy NOW! PDF-XChange Viewer www.docu-track.com Click to buy NOW! PDF-XChange Viewer www.docu-track.com 磁性核壳纳米结构的可控制备和水污染处理应用研究 II 解甲基橙效果不明显，但它与H2O2 协同使用时可显著提高光催化氧化降解甲基橙的 速率，当体系中H2O2 浓度为1.5 wt%时其辅助光催化效果最好。后续机理研究表明 该磁性核壳纳米结构颗粒确实增进了甲基橙光催化氧化体系中超氧自由基和羟基自 由基等活性自由基的生成。 上述研究结果均未见文献报导。所取得的一系列研究结果为磁性核壳纳米结构颗 粒在水体系中的无机和有机污染物处理应用，具有一定的实用价值。特别是为光催化 体系的设计和应用提供了新的思路。同时，本文所发展的磁性核壳纳米结构颗粒在生 物医药、磁流变液等领域的研究和应用中也有一定的参考价值。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-07-21 |
| 源URL | [http://ir.nimte.ac.cn/handle/174433/541]  |
| 专题 | 宁波材料技术与工程研究所_硕/博士论文成果 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 程 杨. 磁性核壳纳米结构的可控制备和水污染处理应用研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：宁波材料技术与工程研究所
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