Cu(Fe、Co)2O4基纳米材料的制备及其催化性能研究

来源 :新疆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:funfzitm
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
尖晶石型Cu(Co、Fe)2O4因其独特的晶体结构而具有优良的亚铁磁性、热稳定性、催化性能且成本低廉。但金属纳米粒子高的表面能导致其易团聚从而降低了其作为催化材料的活性和稳定性,限制了其进一步应用。通过与其他材料复合,利用金属纳米粒子与载体的相互作用,促进其在载体上的分散,可以有效阻止金属纳米粒子的团聚,改善其催化性能。活性炭是一类具有高比表面积,良好热稳定性,易于大规模制备的碳材料,作为催化剂载体普遍应用于催化加氢,合成氨,生物质转化等领域。新疆煤炭资源丰富,本文以新疆库车煤为原料制备高性能、高质量的煤基活性炭(AC)。将所得活性炭作为载体,通过低热固相法,共沉淀法、共沉淀联合热解法制备Cu(Co、Fe)2O4基催化材料,用于催化还原对硝基苯酚(4-NP),亚甲基蓝(MB)和刚果红(CR)。结合材料分析测试技术,对复合材料的组成,形貌和结构进行了分析,探讨了材料制备条件对催化性能的影响,研究了催化反应机理。实验结果表明Cu(Co、Fe)2O4基材料,在催化还原反应中呈现出了优异的催化活性,所得性能最优的催化剂CuCo2O4/AC可在4min将4-NP完全催化还原,反应的表观反应速率常数(kapp)为1.087 min-1。该研究结果对于废水中有机染料的处理以及提高新疆煤炭资源的附加值具有重要意义。具体研究内容如下:(1)低热固相法制备Cu(Co、Fe)2O4基材料及其催化性能研究:以煤基活性炭为载体,采用低热固相法制备Cu(Co、Fe)2O4前驱体,并将其煅烧得到Cu(Co、Fe)2O4-AC纳米材料,分别对CuFe2O4-AC,CuCo2O4-AC,CuCoxFe2-xO4-AC催化4-NP,MB和CR的性能进行测试。考察了CuCoxFe2-x-x O4-AC中钴含量对催化4-NP的性能影响,结果表明当x=1时,催化效果最好(反应仅需9min)。CuCo2O4-AC,CuCoFe2O4-AC,CuFe2O4-AC催化还原4-NP反应的表观速率常数(kapp)分别是0.836 min-1(CuCo2O4-AC),0.342 min-1(CuCoFeO4-AC),0.212min-1(CuFe2O4-AC),其均具有良好的催化效果。同时三种催化剂对MB和CR也具有很好的催化效果。(2)共沉淀法快速高效制备Cu(Co、Fe)2O4/AC纳米复合材料并对其催化性能进行研究:以煤基活性炭为载体,采用共沉淀法一步制备了Cu(Co、Fe)2O4/AC纳米复合材料。分别对CuFe2O4/AC,CuCo2O4/AC,CuCoxFe2-xO4/AC催化4-NP和CR的性能进行测试。考察了CuCoxFe2-xO4/AC钴含量对催化4-NP性能的影响。结果表明当x=1时,催化效果好。探讨了AC添加量对催化4-NP性能的影响。当m(CuFe2O4):m(AC)=1:1,m(CuCo2O4):m(AC)=1:1,m(CuCoFeO4):m(AC)=1:1.5时催化4-NP效果优于其它AC添加量所制备的材料。AC作为金属纳米粒子载体,由于其高比表面积,多孔结构以及对金属颗粒的良好分散作用,可有效提高催化剂的催化活性以及循环稳定性。循环5次后,催化性能基本没有变化。(3)共沉淀联合热解法制备CuFe2O4/AC纳米复合材料及其催化性能研究:以煤基活性炭为载体,在柠檬酸钠(TSC)辅助下制备复合材料前驱体,经煅烧后得到CuFe2O4/AC纳米复合材料。通过调控煅烧温度,煅烧时间,AC添加量等因素,考察了材料制备工艺对催化性能的影响。在最佳实验条件:煅烧温度500oC,煅烧时间3.5h,AC添加量1:1.5时,催化还原4-NP反应时间最短,仅需5min。反应的表观反应速率常数(kapp)为0.950 min-1。此外,还发现CuFe2O4/AC纳米复合材料对催化降解CR染料非常有效,该催化剂具有磁性从而有利于磁场分离。
其他文献
创意产业园是今天时代发展的代表产物之一,是领先事物的集中体现,我们身处广东地区,对于在广州地区快速发展起来的此项产业,也积极关注。这项新事物的发展也预示着广州地区经济的
随着汽车工业的飞速发展,对车身覆盖件的需求量与日俱增。在车身覆盖件生产时,最重要的工序是拉深工序,而在覆盖件这种复杂型面的零件拉深成形时,经常遇到产品所要求的变形程度超
背景:我国是肝病大国,仅慢性HBV感染者就约有9300万人,其中慢性乙型肝炎患者约2000万例,而又约有12%~15%的慢性乙型肝炎患者在5年内发展到肝硬化。肝纤维化是各种慢性肝病发展
随着十九大的胜利闭幕,中国特色社会主义进入了一个崭新的历史发展阶段。中国共产党人紧密结合现时代实践发展背景,紧紧围绕"坚持和发展什么样的中国特色社会主义、怎样坚持和
随着我国经济的高速发展,对于城市空间的利用更加充分,高层建筑也进入一个井喷阶段。在岩溶地区建设高层建筑,基础选型至关重要。文章通过工程实例介绍一种安全可靠、经济合理的
本文以改善本钢冷轧厂1676mm酸洗—冷连轧联合机组的板带质量监测手段为目的,对冷轧带材厚度和板凸度的在线监测策略做了初步的研究与探讨,提出了采用虚拟仪器技术构成监测系
<正>齐长城西起济南市黄河河畔,东到青岛市黄海海滨,东西蜿蜒千余里,经实地测量齐长城全长1237.8华里,蜿蜒起伏在1518座山峰上,几乎把整个山东南北一分为二。此军事巨防,史称
<正>进入互联网时代以来,人们的生活已经无法与网络分开,诸多的网络产品伴随着人们的生活,如微博、微信等,同样也改变了人们的生活方式和思维。在这个时代中"微写作"蓬勃发展
焊缝跟踪技术是自动电弧焊接的一个重要研究领域,实现精确的焊缝跟踪对于提高焊接质量具有非常重要的作用。而要实现精确的焊缝跟踪,焊缝偏差(即焊缝中心与电弧的偏差)检测技术
本文采用三种铜基钎料(BCu50ZnMnNiSi、BCu60Zn和BCu70Zn)和三种增强体(WC,W2C,SiC),用感应钎焊工艺在45钢表面制备颗粒增强铜基耐磨复合材料涂层,通过金相显微分析、扫描电