2024年6月6日发(作者：聂念之)
第
３０
卷第
２
期
２０１９
年
６
月
JournalofChinaUniversitfMetrolo
y
o
gy
中国计量大学学报
Vol．３０No．２
Jun．２０１９
():/
文章编号
】
２０９６Ｇ２８３５２０１９０２Ｇ０２３５Ｇ０８ DOI１０．３９６９．issn．２０９６Ｇ２８３５．２０１９．０２．０１７
【
j
CuＧFeO
３４
磁性纳米复合材料的制备
与催化性能研究
蒋恺迪
,
杨艳婷
()
中国计量大学材料科学与工程学院
,
浙江杭州
３１００１８
通过改变投料比改变
CFeu
的负载量
.
使用硼氢化钠浸泡法对催化剂进行预处理活
３
O
４
磁性纳米复合材料
,
化
.
结果
:
制得了不同
C
其催化所需时长越短
,
催化速率越高
.
本实验所用
u
负载量的样品
,
Cu
负载量越多
,
论
:
Cu
负载量与催化剂的催化性能成正比
.
硼氢化钠浸泡的预处理活化方法对提高催化剂的催化活性有显
著效果
.
【
摘
要
】
研究一种可磁分离的高效催化剂用于催化还原对硝基苯酚
.
方法
:
采用水热法合成
C
目的
:
uＧ
的催化剂预处理活化方法显著提高了催化剂的催化活性
,
经活化后的催化剂催化速率普遍高于已有报道
.
结
【
关键词
】
对硝基苯酚
;
磁分离
;
催化
计量
;
【
中图分类号
】
文献标志码
】
TB９９
【
A
Prearationandcataltic
p
erformanceof
py
CuＧFe
Oaneticnanocomosites
３４
m
gp
(,,
H
)
ColleeofMaterialsScienceandEnineerinChinaJilianniversitanzhou３１００１８
,
China
gggg
U
yg
,
JIANGKaidiYANGYantin
g
:
Creductionof
p
Ｇnitrohenol．MethodsuＧFeaneticnanocomositesweresnthesizedbhe
pgpyy
t
３
O
４
m
hdrothermalmethod
,
andtheloadinfCuwaschanedbhaninhefeedratio．Pretreatmentactivation
yg
o
gy
c
gg
t
,
obtained．ThemoreCuloadinastheshorterthecatalticdurationandthehiherthecatalticrateofthe
g
w
ygy
:
Vwasdonetothecatalstbodiumborohdrideimmersion．ResultsariousCuloadinamleswere
yy
s
yg
s
p
[]
A
:
T
Abstract
imshis
p
aerstudiesamaneticallearablehihＧefficiencatalstforthecataltic
pgy
s
pgy
c
yy
,
catalst．The
p
retreatmentsinificantlmrovedtheactivitfthecatalstandthecatalticrateofthe
ygy
i
py
o
yy
:
Cactivatedcatalstwashiherthanthereorted．Conclusionsuloadins
p
roortionaltothecataltic
ygpg
i
py
erformanceofthecatalst．The
p
retreatmentactivationmethodofsodiumborohdrideimmersionsinificantl
pyygy
imrovescatalticactivit．
pyy
[];;
m
;
Keords
measurement
Ｇnitrohenol
aneticsearationcatalsis
p
gpy
p
y
w
【
收稿日期
】
中国计量大学学报
»
网址
:
２０１９Ｇ０４Ｇ０９
«
zl．cbt．cnki．net
gjp
【
)
基金项目
】
国家自然科学基金项目
(
No．５１６７１１７７
,
５１５０１１７４
【
通信作者
】
杨艳婷
(
１９８５
),:
女
,
讲师
,
博士
,
主要研究方向为磁性纳米材料的物性调控
.
EＧmailanantin１１＠１６３．com
ygyg
２３６
中
国
计
量
大
学
学
报第
３０
卷
大量工业废水被排放
随着工业的飞速发展
,
到环境水体中
,
导致水体质量严重下降
,
对我们的
生产生活造成了巨大的影响
,
威胁着我们的生命
,
硝基苯酚
(
是一种主要的
４Ｇ４Ｇnitrohenol４ＧNP
)
p
水体污染物
.
４
冶金
、
染料
ＧNP
主要来源于石化
、
等产业
,
是一种毒性较大的污染物
,
具有三致效
]
２
、
应
.
现有的污水处理手段主要有物理法
[
化学
３
]
４
]
.
物理法成本较高且易造成二次
法
[
和生物法
[
]
１
,
健康
.
根据我国水中优先控制污染物黑名单
[
性
.
因为它们之间存在协同作用
,
不同组分的催
化剂之间可以在表面稳定性
,
电子交换
,
电荷转移
等方面产生互补
,
从而得到远超均相催化剂的催
化性能
.
,,、
氨基苯酚
(
４Ｇ４Ｇaminohenol４ＧAP
)
AuPt
等贵
p
]
１４Ｇ１５
金属催化剂
[
往往是优先的选择
.
虽然此类贵
金属催化剂的催化效果出色
,
但是在实际应用中
,
贵金属的价格高昂
,
在大规模的工业应用中不具
催化
４ＧNP
还原反应中
,
４ＧNP
被催化还原为
污染
,
生物法可处理的污染物种类与浓度都受到
一定的限制
.
因此
,
化学法往往被作为一种主要
的处理和预处理的手段
,
其中化学催化法因为近
代各类纳米催化剂的发现而受到越来越多的
关注
.
近年来
,
纳米催化剂受到了人们的广泛关注
.
因为纳米材料的比表面积大
,
表面能高
,
所以纳米
催化剂具有比一般催化剂更高的催化活性
.
但正
是由于纳米催化剂尺寸小
,
表面能高的特点
,
在使
用时往往会产生严重团聚现象
,
导致催化性能降
低乃至催化剂失活
.
并且
,
极小的尺寸也导致纳
米催化剂难以从反应体系中分离
.
这一方面造成
了催化剂大量损失
,
成本提高
;
另一方面
,
产物的
纯化也是一个昂贵且耗时的过程
.
因此这也成为
了制约纳米催化剂发展的重要因素
,
于是制备一
种易分离且回收率高的可循环使用的催化剂就具
有很大的研究价值
.
在研究中
,
将纳米催化剂负载在支撑材料上
制备成纳米复合材料是一种常见且有效的方
法
[
５
][
二氧化硅
.
常用的支撑材料有石墨烯
６
]
、
碳纳米管
[
７
]
[
８
]
、
氧化锌
[
９
]
等
.
这类非磁性支撑材料
、
制得的复合催化剂多用离心
、
过滤的方式分离
.
这种分离的办法耗时相对较长
,
且往往会在离心
管
、
滤膜上残留催化剂
,
回收率较低
.
相比较而
言
,
料
,
F
因为其优秀的磁分离能力而受到了广泛关注
e
３
O
４
磁性纳米颗粒作为一种新型的支撑材
.
通过磁分离回收催化剂
,
耗时短且回收率高
,
几乎
无损失且清洗方便
.
顺磁性
、
磁化率高
、
磁分离效果好
Fe
３
O
４
磁性纳米颗粒具有超
,
且无剩磁和矫
顽力
,
撤去磁场后不会产生团聚问题
.
据报道
[
１０
]
e
３
O
４
磁性纳米颗粒本身也具有一定的催化效
果
.
同时
,
许多研究
[
１１Ｇ１３
]
证明非均相纳米催化剂
往往比他们各自的单相催化剂具有更高的催化活
有可行性
.
鉴于
对芳香族化合物的高催化性
Cu
催化剂在乌尔曼偶联反应中
[
１６
]
Cu
代替贵金属催化剂用于催化
,
４Ｇ
可以考虑用纳米
NP
还原
.
综上所述
,
本实验用
磁性纳米颗粒作为载体
,
使用水热法
Cu
作为催化剂
,
[
１０
]
一步制备
Fe
３
O
４
CuＧFe
３
O
４
磁性复合纳米催化剂
.
通过改变投料
比
,
制备不同
Cu
负载量的催化剂并表征
.
将催
化剂研究了
Cu
负载量对催化性能的影响
,
并分
析了催化机理
.
１
实验部分
１．１
实验主要试剂
六水合氯化铁
(
化学试剂有限公司
,
F
二水柠檬酸钠
eCl
３
2024年6月6日发(作者：聂念之)
第
３０
卷第
２
期
２０１９
年
６
月
JournalofChinaUniversitfMetrolo
y
o
gy
中国计量大学学报
Vol．３０No．２
Jun．２０１９
():/
文章编号
】
２０９６Ｇ２８３５２０１９０２Ｇ０２３５Ｇ０８ DOI１０．３９６９．issn．２０９６Ｇ２８３５．２０１９．０２．０１７
【
j
CuＧFeO
３４
磁性纳米复合材料的制备
与催化性能研究
蒋恺迪
,
杨艳婷
()
中国计量大学材料科学与工程学院
,
浙江杭州
３１００１８
通过改变投料比改变
CFeu
的负载量
.
使用硼氢化钠浸泡法对催化剂进行预处理活
３
O
４
磁性纳米复合材料
,
化
.
结果
:
制得了不同
C
其催化所需时长越短
,
催化速率越高
.
本实验所用
u
负载量的样品
,
Cu
负载量越多
,
论
:
Cu
负载量与催化剂的催化性能成正比
.
硼氢化钠浸泡的预处理活化方法对提高催化剂的催化活性有显
著效果
.
【
摘
要
】
研究一种可磁分离的高效催化剂用于催化还原对硝基苯酚
.
方法
:
采用水热法合成
C
目的
:
uＧ
的催化剂预处理活化方法显著提高了催化剂的催化活性
,
经活化后的催化剂催化速率普遍高于已有报道
.
结
【
关键词
】
对硝基苯酚
;
磁分离
;
催化
计量
;
【
中图分类号
】
文献标志码
】
TB９９
【
A
Prearationandcataltic
p
erformanceof
py
CuＧFe
Oaneticnanocomosites
３４
m
gp
(,,
H
)
ColleeofMaterialsScienceandEnineerinChinaJilianniversitanzhou３１００１８
,
China
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yg
,
JIANGKaidiYANGYantin
g
:
Creductionof
p
Ｇnitrohenol．MethodsuＧFeaneticnanocomositesweresnthesizedbhe
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３
O
４
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,
andtheloadinfCuwaschanedbhaninhefeedratio．Pretreatmentactivation
yg
o
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t
,
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g
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A
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T
Abstract
imshis
p
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pgy
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p
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m
;
Keords
measurement
Ｇnitrohenol
aneticsearationcatalsis
p
gpy
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【
收稿日期
】
中国计量大学学报
»
网址
:
２０１９Ｇ０４Ｇ０９
«
zl．cbt．cnki．net
gjp
【
)
基金项目
】
国家自然科学基金项目
(
No．５１６７１１７７
,
５１５０１１７４
【
通信作者
】
杨艳婷
(
１９８５
),:
女
,
讲师
,
博士
,
主要研究方向为磁性纳米材料的物性调控
.
EＧmailanantin１１＠１６３．com
ygyg
２３６
中
国
计
量
大
学
学
报第
３０
卷
大量工业废水被排放
随着工业的飞速发展
,
到环境水体中
,
导致水体质量严重下降
,
对我们的
生产生活造成了巨大的影响
,
威胁着我们的生命
,
硝基苯酚
(
是一种主要的
４Ｇ４Ｇnitrohenol４ＧNP
)
p
水体污染物
.
４
冶金
、
染料
ＧNP
主要来源于石化
、
等产业
,
是一种毒性较大的污染物
,
具有三致效
]
２
、
应
.
现有的污水处理手段主要有物理法
[
化学
３
]
４
]
.
物理法成本较高且易造成二次
法
[
和生物法
[
]
１
,
健康
.
根据我国水中优先控制污染物黑名单
[
性
.
因为它们之间存在协同作用
,
不同组分的催
化剂之间可以在表面稳定性
,
电子交换
,
电荷转移
等方面产生互补
,
从而得到远超均相催化剂的催
化性能
.
,,、
氨基苯酚
(
４Ｇ４Ｇaminohenol４ＧAP
)
AuPt
等贵
p
]
１４Ｇ１５
金属催化剂
[
往往是优先的选择
.
虽然此类贵
金属催化剂的催化效果出色
,
但是在实际应用中
,
贵金属的价格高昂
,
在大规模的工业应用中不具
催化
４ＧNP
还原反应中
,
４ＧNP
被催化还原为
污染
,
生物法可处理的污染物种类与浓度都受到
一定的限制
.
因此
,
化学法往往被作为一种主要
的处理和预处理的手段
,
其中化学催化法因为近
代各类纳米催化剂的发现而受到越来越多的
关注
.
近年来
,
纳米催化剂受到了人们的广泛关注
.
因为纳米材料的比表面积大
,
表面能高
,
所以纳米
催化剂具有比一般催化剂更高的催化活性
.
但正
是由于纳米催化剂尺寸小
,
表面能高的特点
,
在使
用时往往会产生严重团聚现象
,
导致催化性能降
低乃至催化剂失活
.
并且
,
极小的尺寸也导致纳
米催化剂难以从反应体系中分离
.
这一方面造成
了催化剂大量损失
,
成本提高
;
另一方面
,
产物的
纯化也是一个昂贵且耗时的过程
.
因此这也成为
了制约纳米催化剂发展的重要因素
,
于是制备一
种易分离且回收率高的可循环使用的催化剂就具
有很大的研究价值
.
在研究中
,
将纳米催化剂负载在支撑材料上
制备成纳米复合材料是一种常见且有效的方
法
[
５
][
二氧化硅
.
常用的支撑材料有石墨烯
６
]
、
碳纳米管
[
７
]
[
８
]
、
氧化锌
[
９
]
等
.
这类非磁性支撑材料
、
制得的复合催化剂多用离心
、
过滤的方式分离
.
这种分离的办法耗时相对较长
,
且往往会在离心
管
、
滤膜上残留催化剂
,
回收率较低
.
相比较而
言
,
料
,
F
因为其优秀的磁分离能力而受到了广泛关注
e
３
O
４
磁性纳米颗粒作为一种新型的支撑材
.
通过磁分离回收催化剂
,
耗时短且回收率高
,
几乎
无损失且清洗方便
.
顺磁性
、
磁化率高
、
磁分离效果好
Fe
３
O
４
磁性纳米颗粒具有超
,
且无剩磁和矫
顽力
,
撤去磁场后不会产生团聚问题
.
据报道
[
１０
]
e
３
O
４
磁性纳米颗粒本身也具有一定的催化效
果
.
同时
,
许多研究
[
１１Ｇ１３
]
证明非均相纳米催化剂
往往比他们各自的单相催化剂具有更高的催化活
有可行性
.
鉴于
对芳香族化合物的高催化性
Cu
催化剂在乌尔曼偶联反应中
[
１６
]
Cu
代替贵金属催化剂用于催化
,
４Ｇ
可以考虑用纳米
NP
还原
.
综上所述
,
本实验用
磁性纳米颗粒作为载体
,
使用水热法
Cu
作为催化剂
,
[
１０
]
一步制备
Fe
３
O
４
CuＧFe
３
O
４
磁性复合纳米催化剂
.
通过改变投料
比
,
制备不同
Cu
负载量的催化剂并表征
.
将催
化剂研究了
Cu
负载量对催化性能的影响
,
并分
析了催化机理
.
１
实验部分
１．１
实验主要试剂
六水合氯化铁
(
化学试剂有限公司
,
F
二水柠檬酸钠
eCl
３