【摘 要】
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造纸、皮革以及食品等工业生产会产生大量的有机染料,因此高效处理有机染料废水是环境保护的重大治理问题。贵金属近年来成为有机反应的一种高效催化剂,但使用时存在分散性差,稳定性差,回收困难等缺点。由其纳米级贵金属颗粒越小越易团聚,虽然粒径越小越有更多活性位点,可使催化效率有很大提升,但是易团聚的缺点使其催化活性逐渐降低。因此本论文在前人的工作基础上,以磁性材料为载体,将贵金属以配位或者螯合的作用负载在载
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造纸、皮革以及食品等工业生产会产生大量的有机染料,因此高效处理有机染料废水是环境保护的重大治理问题。贵金属近年来成为有机反应的一种高效催化剂,但使用时存在分散性差,稳定性差,回收困难等缺点。由其纳米级贵金属颗粒越小越易团聚,虽然粒径越小越有更多活性位点,可使催化效率有很大提升,但是易团聚的缺点使其催化活性逐渐降低。因此本论文在前人的工作基础上,以磁性材料为载体,将贵金属以配位或者螯合的作用负载在载体上。借助磁力作用使得催化剂能够在反应后能够有效脱离反应体系,达到可循环回收利用的效果。通过有机聚合物和硅烷偶联剂的修饰,负载后使得贵金属的配位性增强,难以从载体上脱落,提高了催化剂的分散性。在此基础之上,采用不同的修饰方法制备三种磁性核壳型复合贵金属的纳米粒子,对其催化性能进行了深入研究并推测可能的催化机理,并分别将三个材料循环五次做催化产氢实验,结果显示复合磁性纳米粒子仍然有很高的稳定性和可回收性。(1)采用溶剂热法制备磁性CoFe2O4亚微球,在碱性条件下以CoFe2O4为磁性载体将多巴胺(DA)聚合在其表面,多巴胺含有丰富的氨基和羟基官能团,用乙二醇和聚多巴胺(PDA)具有还原性的多个羟基,用原位还原法将Pt负载在CoFe2O4@PDA表面合成纳米核壳型CoFe2O4@PDA@Pt复合材料。利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和X射线光电子能谱分析(XPS)对样品形貌,结构和晶型等进行表征。以无机染料铁氰酸钾和有机染料对硝基苯酚为目标污染物探究其催化活性,结果表明2 min内,对铁氰酸钾降解率为95%以上,对硝基苯酚降解率约99.3%。(2)同样用溶剂热法制备了三氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)改性的尖晶石结构CuFe2O4磁性纳米粒子。乙二醇用作还原剂原位还原贵金属Pd。CuFe2O4表面含有Cu(0)可与贵金属Pd形成协同作用。采用XRD、XPS、TEM和VSM等手段对样品的形貌、结构和晶型进行表征。探索以对硝基苯酚(4-NP)和甲基橙作为有机染料模型的催化性能。这两种染料在10 min内几乎完全降解。结果表明磁性CuFe2O4@NH2@Pd复合材料是降解水溶液中有机物的有效催化剂。(3)以Fe Cl3·6H2O和Cu Cl2·6H2O为原料,采用溶剂热法制备尖晶石型磁性材料CuFe2O4纳米颗粒,用三氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对其进行改性,通过氨基的配位吸附性吸附约为3 nm的金溶胶来合成了CuFe2O4@NH2@Au。利用TEM、XRD、XPS和VSM等对样品结构,形貌和磁性等进行表征。分别比较了CuFe2O4与官能化后的CuFe2O4@NH2、Au纳米粒子(NPs)以及CuFe2O4@NH2@Au的催化效果,以甲基橙和曙红为有机反应模型评价催化性能,结果表明甲基橙和曙红在15 min内的降解率分别达到98.1%和95.7%。
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