【摘要】：利用鐵鹽強(qiáng)制水解法制備三種鐵氧化物α-Fe_2O_3、α-FeOOH、β-FeOOH,通過透射電鏡(TEM)掃描,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物分別為橢球形、針形和棒形晶體,傅力葉紅外光譜(FTIR)和X射線衍射光譜(XRD)證明所得產(chǎn)物為目標(biāo)物。 利用FTIR、掃描電鏡(SEM)、紫外-可見光譜(UV-Vis)對鐵氧化物與腐殖質(zhì)絡(luò)合物進(jìn)行表征。FTIR光譜表明,當(dāng)腐殖質(zhì)與α-Fe_2O_3作用之后,在1384cm~(-1)出現(xiàn)一個強(qiáng)吸收峰,而1700cm~(-1)處的-COOH特征峰變?nèi)趸蛳?表明腐殖質(zhì)通過-COOH官能團(tuán)和鐵氧化物表面點(diǎn)(□-FeOH~(2+),□-FeOH)通過配位基交換發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。α-Fe_2O_3絡(luò)合能力最強(qiáng),主要形成內(nèi)球形絡(luò)合物:α-FeOOH次之;β-FeOOH絡(luò)合能力最差,主要形成外球形絡(luò)合物。隨著pH的升高,鐵氧化物絡(luò)合能力明顯下降。 光化學(xué)實驗表明,在高壓汞燈照射下,γ-HCH能夠直接分解。α-Fe_2O_3對γ-HCH的光催化能力最強(qiáng),α-FeOOH次之,而β-FeOOH幾乎不能光催化分解γ-HCH。α-Fe_2O_3光催化γ-HCH反應(yīng)符合準(zhǔn)一級動力學(xué)。隨著pH的升高,α-Fe_2O_3催化能力明顯下降。不同α-Fe_2O_3裝載量實驗表明,250μM/L的α-Fe_2O_3對初始濃度為1 mg/L γ-HCH溶液具有最佳的光催化效果。在短紫外光輻射下(λ≥220 nm),α-Fe_2O_3具有更強(qiáng)的催化能力。 腐殖質(zhì)明顯減慢了γ-HCH的光分解。腐殖酸(HA)較富里酸(FA)而言,對γ-HCH光解速率的影響更為明顯。這可能是由于溶液中一部分γ-HCH分子與腐殖分子由于疏水分配作用,γ-HCH周圍積聚更多的腐殖分子,從而減慢了其光解速率。 當(dāng)α-Fe_2O_3表面形成腐殖質(zhì)絡(luò)合物后,在不同的pH下,α-Fe_2O_3催化能力都有輕微的提高。通過原子吸收光譜監(jiān)測溶液總鐵含量,發(fā)現(xiàn)表面存在絡(luò)合物的情況下,α-Fe_2O_3光致溶解的速率大大提高。利用透射電鏡觀察α-Fe_2O_3表面,發(fā)現(xiàn)晶體變薄,存在明顯溶解現(xiàn)象。我們推測,溶液中γ-HCH光分解與α-Fe_2O_3表面絡(luò)合物的存在密切相關(guān)。當(dāng)表面絡(luò)合物吸收光子后,躍遷到激發(fā)態(tài),從而引發(fā)一系列的自由基反應(yīng),這個過程產(chǎn)生·OH自由基,并伴隨著α-Fe_2O_3的溶解。可能是·OH等強(qiáng)氧化性自由 人連理工人學(xué)博l學(xué)位論義 從’、Y一HCH分子反應(yīng),使其分解。顯然,這一與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光催化理論小同 綜仁所述,在腐殖質(zhì)與鐵氧化物共存的天然水系統(tǒng)中,腐殖質(zhì)對特定污染物的 光分解可能存在雙重角色。當(dāng)腐殖質(zhì)濃度較高時,由于其與污染物分子競爭光{}{_J’、,父 與污染物分子發(fā)生離子交換、靜電或疏水分配等作用,從而減慢甚至屏蔽鐵軟化物的 光催化能力;血、與腐殖質(zhì)濃度較低時,可以通過配位基交換在鐵氧化物表向形)J以各合 物,吸收光r后形成一個從配位基到氧化物表面金屬原子(Fe)的電子轉(zhuǎn)移,井引發(fā) 系列自山基反應(yīng),從而促進(jìn)了鐵氧化物的光催化。 關(guān)鍵詞:鐵氧化物;腐殖質(zhì);表征;丫一HCH;絡(luò)合物;光降解
【圖文】：

.42.1表征結(jié)果(I)透射電鏡(TEM)從‘fEM圖像(圖4一)l可以發(fā)現(xiàn)a一Fe20:、a一FeooH和p一:eIo0H幾種鐵認(rèn)化物的品型明顯不同:a一F2e0:為橢圓形的顆粒，顆粒大小小均一，最大的顆粒長軸，Jl以達(dá)至lj300nm;a一FeOOH為針型晶體，長度為l一2林m;p一FeooH為兩頭尖的林形品體，長度為400nm左右。在圖4一IA中，可以發(fā)現(xiàn)一些針狀的雜質(zhì)，這是溶液熟化過程，1，產(chǎn)產(chǎn)仁的a一FeOOH。(2)X射線衍射光譜(XRD)。一比20:、。一;el0OH和p一Feo0H:種鐵氧化物的XRD譜圖如圖4一2所下通過比較XRD譜圖和標(biāo)準(zhǔn)卡片，證明制備的鐵氧化物為目標(biāo)氧化物。XRD潛圖中尖銳少t1]_對稱的峰表明大顆粒晶體的存在。在a一FeZO:XRD譜圖中，最強(qiáng)的_個嶺石2.7()、2.52不[11.69人

和一OH官能團(tuán)是去質(zhì)子化的，，鄰近基團(tuán)之間由于帶有相同的負(fù)電荷而相互排斥，因而分子內(nèi)宮能團(tuán)之間的斥力使腐殖大分子結(jié)構(gòu)變得松散，分子結(jié)構(gòu)呈舒張的狀態(tài)。而a一Fe203的存在，抑制了HA3的“漂移”(圖6一ZB)，也就是抑制了腐殖分子的質(zhì)子/去質(zhì)子化效應(yīng)�？梢酝茰y，這可能是由于腐殖分子吸附在鐵氧化物表面，從而隔離或減弱了腐殖分子之間的相互作用;也可能由于鐵氧化物的表面點(diǎn)與腐殖分子的這些活性官能團(tuán)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)引起的。這需要通過進(jìn)一步的實驗證明。在不同的混合時間(圖6一ZB)，紫外-可見吸收光譜有輕微的不同，這說明a一FeZO:與HA3發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。據(jù)文獻(xiàn)報道
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：X132

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本文編號：2702501