铁基非晶纳米晶合金制备纳米多孔结构及其偶氮染料降解性能的研究

摘要

印染工业中偶氮染料的大量排放，导致水资源污染严重。在现有的方法中，零价铁材料降解偶氮染料因为成本低廉、资源丰富、无毒而被广泛利用。但是目前使用的一些零价铁材料易腐蚀会导致其降解速率快速衰退，而限制了零价铁的应用。因此本课题的目的是对零价铁材料进行改性，通过脱合金化制备纳米多孔结构材料，提高比表面积，进而提高其降解速率。据此，本文具体开展了以下工作: (1)采用单铜辊甩带法得到Fe76Si9B10P5非晶合金条带，并通过不同温度(773K，793K，813K和833K)热处理得到铁基非晶纳米晶条带。在室温298K下，将不同温度热处理后得到的铁基非晶纳米晶条带在0.05M H2SO4溶液中进行脱合金化，时间为1h。研究发现经过脱合金化，样品表面形成了均匀一致的多孔结构，孔径随着热处理温度的上升而增大。 (2)研究了脱合金化过程中溶液浓度及脱合金化时间对多孔结构微观形貌的影响，将773K热处理过后的条带，浸泡在不同浓度的H2SO4溶液中，脱合金的时间为10-60min，发现随着浓度的上升，得到多孔结构所需的时间越短;随着时间的增加，孔的数量越多。通过SEM观察其微观形貌，并对脱合金化机理进行了探索。 (3)研究了多孔粉对偶氮染料的降解行为，并与铁粉和铁基非晶粉进行了对比，紫外可见吸收光谱分析的结果表明，在相同的降解条件下，多孔粉对直接蓝和甲基橙溶液的降解效率优于铁粉和铁基非晶粉。 (4)进一步探索了多孔粉降解偶氮染料过程中的降解动力学，探讨多孔粉在降解过程中的褪色机理。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1课题背景

1．2纳米多孔金属材料的制备方法

1．2．1金属粉体烧结法

1．2．2模板法

1．2．3沉积法

1．2．4脱合金化法

1．3纳米多孔金属材料的应用

1．3．1催化载体领域

1．3．2电催化领域

1．3．3新能源领域

1．4零价铁降解偶氮染料的现状与进展

1．4．1零价铁的降解机理

1．4．2零价铁的改性研究

1．4．3零价铁在污水处理中的应用

1．5课题的研究意义和研究内容

2实验内容及测试方法

2．1实验仪器

2．2实验流程图

2．3实验方法

2．3．1铁基非晶合金条带的制备

2．3．2热处理法制备铁基非晶纳米晶合金

2．3．3脱合金化法制备纳米多孔Fe-Si-B-P

2．3．4降解偶氮染料实验过程

2．4材料的物性表征

2．4．2差示扫描量热仪(DSC)

2．4．3透射显微镜(TEM)

2．4．5 X射线光电子能谱分析(XPS)

2．4．6电化学性能测试

2．4．7紫外可见分光光度计

3脱合金化法制备Fe-Si-B-P纳米多孔材料及脱合金化机理研究

3．1引言

3．2结果与讨论

3．2．1 Fe76Si9B10P5非晶纳米晶合金的结构分析

3．2．2脱合金化后Fe-Si-B-P条带的结构表征

3．2．3溶液浓度及脱合金化时间对多孔形貌及表面成分的影响

3．3脱合金化机理讨论

3．4本章小结

4 Fe-Si-B-P多孔粉对偶氮染料的降解行为研究

4．1引言

4．2结果与讨论

4．2．1三种材料的结构表征

4．2．2 Fe-Si-B-P多孔粉对偶氮染料的降解行为

4．2．3多孔粉对偶氮染料的降解反应动力学

4．2．4多孔粉的添加量对偶氮染料的降解效率的影响

4．3本章小结

5 Fe-Si-B-P多孔粉降解偶氮染料机理探究

5．1引言

5．2结果与讨论

5．2．1多孔粉降解偶氮染料溶液的活化能

5．2．2多孔粉在降解偶氮染料中的电化学活性

5．2．3降解后多孔粉的表面形貌及元素分析

5．3本章小结

6结论

致谢

参考文献

附录