铁氧化物腐殖质络合态表征及对γ-HCH光催化降解研究

摘要

利用铁盐强制水解法制备三种铁氧化物α-Fe<,2>O<,3>、α-FeOOH、β-FeOOH,通过透射电镜(TEM)扫描,发现产物分别为椭球形、针形和棒形晶体,傅力叶红外光谱(FTIR)和X射线衍射光谱(XRD)证明所得产物为目标物.利用FTIR、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)对铁氧化物与腐殖质络合物进行表征.FTIR光谱表明,当腐殖质与α-Fe<,2>O<,3>作用之后,在1384 cm<'-1>出现一个强吸收峰,而1700cm<'-1>处的-COOH特征峰变弱或消失,表明腐殖质通过-COOH官能团和铁氧化物表面点(□-FeOH<'2+>,□-FeOH)通过配位基交换发生络合反应.α-Fe<,2>O<,3>络合能力最强,主要形成内球形络合物;α-FeOOH次之;β-FeOOH络合能力最差,主要形成外球形络合物.随着pH的升高,铁氧化物络合能力明显下降.光化学实验表明,在高压汞灯照射下,γ-HCH能够直接分解.α-Fe<,2>O<,3>对γ-HCH的光催化能力最强,α-FeOOH次之,而β-FeOOH几乎不能光催化分解γ-HCH.α-Fe<,2>O<,3>光催化γ-HCH反应符合准一级动力学.随着pH的升高,α-Fe<,2>O<,3>催化能力明显下降.腐殖质明显减慢了γ-HCH的光分解.腐殖酸(HA)较富里酸(FA)而言,对γ-HCH光解速率的影响更为明显.当α-Fe<,2>O<,3>表面形成腐殖质络合物后,在不同的pH下,α-Fe<,2>O<,3>催化能力都有轻微的提高.通过原子吸收光谱监测溶液总铁含量,发现表面存在络合物的情况下,α-Fe<,2>O<,3>光致溶解的速率大大提高.利用透射电镜观察α-Fe<,2>O<,3>表面,发现晶体变薄,存在明显溶解现象.综上所述,在腐殖质与铁氧化物共存的天然水系统中,腐殖质对特定污染物的光分解可能存在双重角色.当腐殖质浓度较高时,由于其与污染物分子竞争光量子或与污染物分子发生离子交换、静电或疏水分配等作用,从而减慢甚至屏蔽铁氧化物的光催化能力;而当腐殖质浓度较低时,可以通过配位基交换在铁氧化物表面形成络合物,吸收光子后形成一个从配位基到氧化物表面金属原子(Fe)的电子转移,并引发一系列自由基反应,从而促进了铁氧化物的光催化.

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章Fe(Ⅲ)光化学行为研究进展

1.1半导体光催化降解有机物研究概述

1.2铁盐及铁氧化物光催化研究进展

1.2.1 Fe(Ⅲ)-OH络合物光化学性质及其对有机物的光降解作用

1.2.2 Fe(Ⅲ)-小分子有机酸络合物光化学性质及对有机物光催化降解

1.2.3铁氧化物光化学性质及对有机物的光催化降解

参考文献

第二章腐殖质光化学行为研究进展

2.1腐殖质的来源、结构和性质

2.2腐殖质光化学研究进展

2.2.1腐殖质与天然水体中活性物种的关系

2.2.2腐殖质对有机化合物光解的影响

2.2.3腐殖质对半导体光催化剂的影响

2.2.4腐殖质作用下的矿物质光致溶解

参考文献

第三章本论文研究内容和意义

3.1研究背景

3.2选题和研究意义

3.3研究目的和内容

3.3.1研究目的

3.3.2研究内容

参考文献

第四章铁氧化物的制备和表征

4.1材料与方法

4.1.1实验材料及仪器

4.1.2实验方法

4.2结果与讨论

4.2.1表征结果

4.2.2铁氧化物的结构及在自然界中赋存状态

4.3小结

参考文献

第五章腐殖质的提取和表征

5.1材料与方法

5.1.1腐殖质来源及提取方法

5.1.2实验仪器

5.1.3实验方法

5.2结果和讨论

5.2.1傅力叶红外光谱(FTIR)

5.2.2紫外-可见光谱(UV-Vis)

5.2.3荧光光谱

5.2.4原子力扫描电镜

5.3小结

参考文献

第六章铁氧化物与腐殖质络合态表征

6.1材料与方法

6.1.1实验材料及仪器

6.1.2实验方法

6.2结果和讨论

6.2.1HA3与α-Fe2O3络合产物表征

6.2.2HA3和HA1与α-Fe2O3络合产物FTIR表征

6.2.3FA与α-Fe2O3络合产物在不同条件下FTIR表征

6.2.4FA与α-Fe2O3、α-FeOOH和β-FeOOH三种铁氧化物络合态表征

6.3小结

参考文献

第七章铁氧化物对γ-HCH光催化降解研究

7.1材料与方法

7.1.1实验材料

7.1.2实验方法

7.2结果与讨论

7.2.1分析方法

7.2.2γ-HCH直接光解

7.2.3不同类型铁氧化物对γ-HCH光降解的影响

7.2.4不同条件下α-Fe2O3对γ-HCH光降解的影响

7.2.5 γ-HCH光降解中间产物鉴定

7.3小结

参考文献

第八章腐殖质及α-Fe2O3腐殖质络合态对γ-HCH光解影响

8.1材料与方法

8.1.1实验材料

8.1.2实验仪器

8.1.3实验方法

8.2实验结果

8.2.1腐殖质对γ-HCH光分解的影响

8.2.2腐殖质对α-Fe2O3催化能力的影响

8.2.3 α-Fe2O3腐殖质络合态对γ-HCH光分解

8.3讨论

8.3.1腐殖质对γ-HCH光分解的影响

8.3.2腐殖质对α-Fe2O3催化能力的影响

8.3.3 α-Fe2O3腐殖质络合态对γ-HCH光分解影响

8.3.4铁氧化物与腐殖质络合物结构研究

8.4小结

参考文献

第九章结论、创新点和建议

9.1结论

9.2创新点

9.3建议

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