碳包覆Fe3O4复合材料的制备及性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuking
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纳米Fe3O4粒径小,比表面能大,粒子间存在偶极作用,如未做处理,极易团聚。目前碳包覆Fe3O4核壳材料已经引起了人们很大的兴趣,这是因为Fe3O4@C既能保持磁性材料的优异性能,又能增加碳层性能,对于复合材料的比表面积和孔结构具有很大的提升,发挥两者的协同作用,合成理想的复合材料。本论文采用高温喷雾热解法制备出Fe3O4@C复合材料,研究其材料性能,具体结果如下:  (1)电化学性能:考量反应温度从500-1000℃所合成的Fe3O4@C,发现在T=800℃所合成的复合材料,电化学性能最佳;碳酸钠的添加量从0-2mol所合成的Fe3O4@C,1mol碳酸钠的添加量,其电化学性能最佳。在最优条件下合成的Fe3O4@C复合材料的比表面积和总体积分别为55.96m2·g-1和0.133cm3·g-1,在0.2A电流密度下,经过50次的循环后,Fe3O4@C的放电比容量为825mAh·g-1远远超过纯Fe3O4以及纯碳的放电比容量,而在1A电流密度下,仍然能够保持在564mAh·g-1;  (2)吸油性能:反应条件为T=800℃,碳酸钠的添加量从0-2mol所合成的Fe3O4@C,0-1mol条件下所合成的Fe3O4@C对于油品的吸附增加,继续增加碳酸钠的添加量,吸附量反而下降。在温度高于650℃时,吸油性能上升,温度在800℃的条件下到达最佳;反之,亲水性能提升。最优条件下所合成的样品在外加磁场中能够快速分离,具有较好的吸油性能。吸附剂对于环己烷、苯、甲苯、玉米油、92#汽油和0#柴油的最大饱和吸附量分别达到6.448、9.532、8.262、8.881、8.912和8.71g·g-1;  (3)吸附染料性能:从500-1000℃所合成的Fe3O4@C材料,对于染料的吸附逐渐下降。反应条件为T=500℃,1mol Na2CO3的加入量时,所合成的Fe3O4@C具有良好的吸附染料的性能。与SiO2包覆Fe3O4相比,发现Fe3O4@C对于RhB和MB的最大饱和吸附量分别为165.9和300.8mg·g-1,大于Fe3O4@nSiO2@mSiO2对应的饱和吸附量(112.4和235.1mg·g-1)。表明Fe3O4@C吸附效果强于Fe3O4@nSiO2@mSiO2,简单再生后的再吸附实验表明,经过6次循环以后,吸附仍然能够到达初始的80%以上,说明Fe3O4@C具有较高的可循环使用性。
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