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近年来,磁性碳纳米复合材料在染料污水处理及催化剂领域已经展露出极大优势。这是由于磁性的负载可使材料在外磁场的作用下迅速与反应体系分离。另外,碳材料拥有较大比表面积,物化性质稳定,且碳层易于通过杂原子的掺杂或官能团的修饰来改变表面电位,使其具有优异的吸附性能和特殊的催化活性。有研究表明,N掺杂的碳材料具有催化还原4-硝基酚(4-NP)的能力。因此,为了兼顾工业生产价值及环境保护的必要性,制备一种高效、廉价、环保的磁性碳纳米复合材料来作为染料吸附剂以及4-硝基酚加氢还原催化剂成为本文的主要研究动机和方向。但从目前来看,磁性碳纳米复合材料在合成及应用方面还存在诸多问题。例如:(1)磁性纳米颗粒负载碳材料的方法大多繁复,且大多为外部附着型,而非内部包覆型,暴露在外的磁性纳米颗粒在强氧化性或酸性条件下不稳定。(2)碳材料的表面修饰大多是在浓硝酸等极端条件进行的,易造成碳层结构坍塌,比表面积降低;(3)N掺杂含量低,复合材料饱和磁化强度低等问题。本文采用一步煅烧法,将镍钴合金纳米粒封装进类竹节状碳纳米管的空腔内,制备出一种比表面积较大、N掺杂含量高、磁性能优异的碳纳米管纳米复合材料(NiCo/BCNTs)。该材料可用作吸附剂和非金属催化剂,具有高效的亚甲基蓝(MB)吸附能力和优异的4-NP催化活性。亚甲基蓝染料吸附实验结果表明:MB可以快速有效地从水溶液中去除,其达到吸附平衡的时间仅为15 min;另外,NiCo/BCNTs拥有优异的耐酸性,甚至在pH=3的MB溶液中,其吸附效率依然达到惊人的84.2%。通过动力学及吸附平衡等温线分析,发现其吸附过程符合准一级动力学方程和朗缪尔吸附模型,我们推测其吸附过程应由物理吸附和化学吸附共同控制的。4-硝基酚催化还原实验结果表明:NiCo/BCNTs展现出良好的4-NP催化加氢性能,大约在22 min后催化反应结束,4-NP完全转化成4-氨基酚。为了探究催化反应的机理,催化动力学的分析结果表明,其催化过程遵循准一级动力学方程。此外,由于其具有优异的磁学性能,该磁性NiCo/BCNTs还解决了实际应用过程中分离难、可重用性差、不环保等问题。另外,不同煅烧温度对产物NiCo/BCNTs的性能影响也被研究。