毕业设计（论文）-Ｆe3Ｏ4磁性纳米粒子的制备及其光催化性能的研究.doc

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1、 毕 业 论 文 题 目：e34磁性纳米粒子的制备及其光催 化性能的研究 学 院： 化学化工学院 专 业： 化学工程与工艺 0701 学生姓名： 学 号： 指导老师： 完成日期： 2011 年 6 月 10 日 诚 信 声 明 本人声明： 1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研 究工作及取得的研究成果； 2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业 设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包 含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真 实、可信。 作者签名： 日期： 年 月 日 毕毕业业设设计计（论

2、论文文）任任务务书书 题目： e34磁性纳米粒子的制备及其光催化性能的研究 姓名 卢 波 学院化学化工 专业 化学工程与工艺 班级 化工 0701 学号 200706010129 指导老师 职称 讲 师 教研室主任 陈 立 新 一、基本任务及要求： 1、通过查阅文献资料，掌握查阅资料的途径与方法，撰写文献综述，提出实验方案，提交 符合要求开题报告； 2、了解可控粒径e34磁性纳米粒子合成方法，了解可控粒径e34磁性纳米粒子催化 性能的研究； 3、研究可控粒径e34磁性纳米粒子合成方法，并进行有关催化性能的研究。 4、撰写毕业论文，要求格式规范，字数符合。 二、进度安排及完成时间： 3 月 1

3、日-3 月 13 日， 查阅文献资料； 3 月 14 日-3 月 27 日， 撰写文献综述和开题报告； 3 月 28 日-4 月 3 日， 上交文献综述及开题报告，领取实验仪器，做好实验准备工作； 4 月 4 日- 4 月 15 日，可控粒径e34磁性纳米粒子合成； 4 月 16 日-5 月 20 日，可控粒径e34磁性纳米粒子催化性能的研究 ； 5 月 21 日-5 月 25 日，实验总结扫尾阶段，整理实验数据，补充实验数据； 5 月 26 日-5 月 29 日，学生撰写毕业论文，补充实验，归还仪器，离开实验室； 5 月 30 日-6 月 3 日，检查毕业论文，修改毕业论文； 6 月 4 日

4、-6 月 10 日， 制作修改幻灯片，准备答辩； 6 月 10 日-6 月 15 日，毕业答辩，准备毕业论文资料 ； 6 月 16 日-6 月 20 日，修改毕业论文 ， 提交毕业论文资料； 目录目录 1 前言前言错误！未定义书签。 1.1 离子液体的介绍错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.2 离子液体双水相体系简介错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.3 离子液体双水相体系的应用错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.4 染料的介绍错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.5 本文的研究内容及意义错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2 实验部分实验部分.错误！未定义书签。 2.

5、1 实验仪器错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.2 试剂错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.3 离子液体及中间体的合成错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.4 结果与讨论错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.5 产物的物化性质错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.6 结论错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3 离子液体萃取染料的研究离子液体萃取染料的研究错误！未定义书签。 3.1 实验部分错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.2 结果与讨论错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.3 不同物质的加入量对萃取率的影响错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.4 结论

6、错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4. 离子液体萃取机理的初步探索离子液体萃取机理的初步探索.错误！未定义书签。 5 总结总结.错误！未定义书签。 6 参考文献：参考文献：错误！未定义书签。 1 前言前言 纳米粒子是指粒度在 1-100nm之间的粒子 1l（纳米粒子又称超细微粒）。 属于胶体粒子大小的范畴。它们处于原子簇和宏观物体之间的过度区，处于 微观体系和宏观体系之间，是由数目不多的原子或分子组成的集团，因此它 们既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统。可以预见，纳米粒子应具有一 些新异的物理化学特性。纳米粒子区别于宏观物体结构的特点是，它表面积 占很大比重，而表面原子既无长程序又无短程

7、序的非晶层。可以认为纳米粒 子表面原子的状态更接近气态，而粒子内部的原子可能呈有序的排列。即使 如此，由于粒径小，表面曲率大，内部产生很高的 Gillis压力，能导致内部 结构的某种变形。纳米粒子的这种结构特征使它具有下列四个方面的效应： 体积效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。在过去短短的几 十年里，已经吸引了全世界愈来愈多的科学工作者加入到这一研究领域。 随着科学技术的不断发展和材料制备新技术的不断开发，各种尺度上的 新材料相继被制备出来。特别是纳米技术与磁学的结合制备出了一种全新的 纳米材料磁性纳米材料，这种磁性纳米材料具有许多新的特征，现已成为全 球科技界研究的热点。 1.

8、1 磁性纳米颗粒及其特性 磁性纳米颗粒除了具有和普通纳米材料一样的物理效应之外，还具有一 些新奇的特性，如：超顺磁性、高场不可逆性及高饱和场特性等等。合成的 磁性纳米颗粒种类很多，主要有： Fe 和Co 等金属纳米颗粒， Fe3O4、y- Fe203 和 CoFe204 金属氧化物和铁氧体纳米颗粒以及 CoPt3 和 FeCo 等金 属合金纳米颗粒。综合考虑磁性能、稳定性、成本以及毒副作用，Fe304磁 性纳米颗粒常被选来用作磁性复合材料中的磁性颗粒，在许多领域有着良好 的应用前景。 1.2 Fe3O4磁性纳米粒子的制备方法 Fe3O4磁性纳米粒子 的制备方法有许多，主要有两种基本思路：一是将

9、大 块固体粉碎为纳米粒子，主要手段为强化粉末方法（超声波粉碎法，高能球磨 法等）；二是在形成沉淀颗粒时控制颗粒的生长速率，使其维持在纳米尺寸 3l。后一种方法制备纳米粒子与制备常规物质的最大不同在于必须严格控制晶 核的生长过程，阻止颗粒凝聚长大，这主要通过在溶液中采用某些特殊的反应 条件，控制化学反应的速率来完成。所用主要措施包括：（1）控制反应条件， 如反应温度，溶液 pH，反应物的滴加顺序及速率，搅拌速率等。这可调节晶体 的生核速率及晶核的生长速率，最终调控粒径的大小。（2）控制反应物（或生 成物）得浓度。这可改变沉淀的过饱和度及瞬间成核的数目及颗粒大小，防止 颗粒的聚集加剧。（3）添加稳

10、定剂或表面活性剂作分散剂。原理是大分子可以 吸附在沉淀粒子表面，削弱粒子间的相互吸引力，从而减小粒子的团聚。以下 为制备纳米 Fe3O4的几种方法： 1.2.1 共沉淀法 反应原理为 Fe2+ + 2Fe3+ + 8 OH- = Fe3O4 + 4 H2O。通常把 Fe2+ 和 Fe3+ 的 硫酸盐或氯化物以 2：3 的比例混合溶于适宜的溶剂中，再加入少量分散剂 或稳定剂。在一定温度下，加入过量 NH3H20，或用 NaOH 溶液调节 pH=10，高速搅拌进行沉淀反应直至沉淀几乎不再增加为止。将沉淀洗涤、过 滤、干燥、烘干，可制得粒度为 810 nm 的 Fe3O4 微粒4。采用的分散体系 和

11、溶剂体系的化学特性不同会对磁性粒子的性能产生影响。例如，在共沉淀 水溶液中加入低介电常数物质(如正丙醇)能够改变生成物的溶解能力和溶解度， 使之易达到过饱和而成核，从而减小粒子的粒径及其分布范围5。该法制备纳 米 Fe3O4 操作简单、成本低廉、能大规模生产，因而得到广泛采用。 1.2.2 氧化沉淀法 在碱性条件下，向 Fe(OH)2 悬浮液中通入O2或加入其他氧化剂，将部分 Fe2+ 氧化为 Fe3+，反应为：6Fe2+ +12OH-+O2=2Fe3O4+6H20 (pH7，T500) 6l。 可以根据需要添加合适的分散剂(如聚乙二醇)，调节颗粒的大小和性能。 1.2.3 还原沉淀法 使用还

12、原剂将部分 Fe3+ 还原成 Fe2+，再用碱液将它们沉淀生成 Fe3O4 粒 子。可以加入高分子介质(如聚丙烯酸钠)，通过其表面活性剂作用对 Fe3O4 微 粒起到保护和分散作用，有效地防止微粒聚集7l。 1.2.4 交流电沉淀法 以相同直径的铁丝作为电极，与交流电源相连，其中一个电极的一端固定 在1 molL NaC1 或 KC1 电解液中，另一个电极的末端与电解液周期性地瞬间 接触。电弧在强烈交流放电过程中产生的大量热使铁丝熔化。形成黑色沉淀。 经过滤、蒸馏水和无水乙醇洗涤，然后在真空下干燥，即可制得纳米 Fe3O4 微 粒8l。 1.2.5 水解法 水解法主要有两种：Massart水解

13、法9和滴定水解法。前者是将铁盐混合溶 液加入到强碱溶液中，铁盐迅速水解结晶形成纳米 Fe3O4 晶粒。后者恰恰相 反是将稀碱溶液缓缓加入到摩尔比为 1:2 的 Fe2+ 与 Fe3+ 混合溶液中，使溶 液的 pH逐渐升高。当 pH 升高到 6-7 时，开始生成纳米 Fe3O4 晶粒，一般最 后将PH调到 10 左右。通过控制溶液的酸碱性可得到不同形态的纳米粒子。 1.2.6 水热法 水热法指在高压釜里。用水作为反应介质，通过对反应容器加热，创造一 个高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解、反应、重结晶而 得到理想产物的过程。利用此法制备纳米 Fe3O4 时，可先将 FeC13 和

14、FeC12 溶于蒸馏水中搅拌均匀。于 60 水浴恒温及搅拌下，快速滴加浓氨水至溶液 pH 为6.5 左右，再缓慢滴加浓氨水至溶液 pH 为 9-14。反应 0.5 h，制得纳米 Fe3O4的前驱物。将前驱物转入到聚四氟乙烯反应器，放入温度约为 60 的水 热反应釜中反应 5 h。经过洗涤、干燥，即得干燥的纳米 Fe3O4 粒子10。 1.3 Fe3O4磁性纳米粒子的应用 18 Fe3O4磁性纳米材料在生物、医学、能源、化工环境中都有着非常广泛的应 用。比如：在一些特殊行业的密封和润滑中，常常采用 Fe3O4 纳米晶制备的磁 流体做密封材料或润滑材料；纳米 Fe3O4 在电磁波吸收方面也具有很好

15、的发展 潜力；Fe3O4 还可以作为纳米吸附剂，用作贵金属离子的吸附剂，这对贵金属 的回收利用具有重大意义。 磁性纳米 Fe3O4 在催化剂方面更有着不可忽视的应用价值。纳米 Fe3O4 颗 粒具有高的表面能，比表面积大、表面活性高、吸附能力强，颗粒表面处于亚 稳态的原子可以加快化学反应速度，提高催化活性。例如，Cai 等用共沉淀法 成功合成 10 nm 左右的 Fe3O4 纳米颗粒并用作催化剂，催化氧化除去水溶液 中的苯酚和苯胺。结果显示，在优化的条件下苯酚和苯胺均能完全除去，Fe3O4 纳米颗粒呈现良好的稳定性和重复使用性，重复使用 8 次后，对苯酚的降解率 超过 80，TOC(总有机碳)

16、去除效率由 39.56-28.83，加之其特有的磁性， 应用中加以外部磁场使得其很容易从溶液中分离。磁性 Fe3O4 纳米晶在催化中 的另一个应用是作为载体制备磁性光催化剂，例如利用 TiO2 包覆磁性 Fe3O4 纳米晶制得的磁性光催化剂，在废水处理后靠外加磁场的作用可方便的使得催 化剂回收再利用，可有效解决纳米Ti02作光催化剂在光催化反应过程中易流失 等难题。如 Ao等通过将 TiO2 裹覆在磁性Fe3O4表面包有活性炭的 Fe3O4/AC 载体上，制得了磁性 Fe3O4/AC/TiO2 光催化剂，发现其光催化效率大大优于纯 TiO2 作光催化剂的效率。 1.4 实验目的与意义 随着社会

17、经济的发展和环保要求的提高，开发更有效的催化剂越来越受到 重视19。纳米催化剂由于其相对于传统催化剂的独特的结构和性能，受到了众 多研究者越来越多的关注。许多发达国家投人了大量的人力和财力开展纳米粒 子作为高性能催化剂的研究。如美国纳米技术防备中心、日本科学技术政策委 员会均将纳米催化剂的研究列为重点开发项目。我国对纳米材料的研究也给予 了高度重视，并取得了可喜的成果19。但是，纳米催化剂的应用又带来了分离 难的问题。将具有优异磁学性能的磁性纳米材料与催化活性组分相结合制备的 磁性催化剂，可以在外加磁场作用下实现简单分离，为纳米催化剂的分离提供 了新的思路，是未来催化剂发展的重要领域。磁性纳米

18、催化剂是一种典型的负 载型纳米催化剂，它是以磁性物质或经过修饰的磁性物质为载体，在其表面负 载纳米量级活性组分制备得到的催化剂。这样将利于催化剂的分离回收，对催 化剂的稳定性也有很大意义。于是，Fe3O4 纳米晶粒在纳米催化领域有着较广 的应用前景。本次试验的目的主要是用不同的制备方法合成磁性纳米 Fe3O4 粒 子以及其催化降解性能发的研究，并用有机染料亚甲基蓝和罗丹明为模型反 应，考察不同方法制备出的 Fe3O4 纳米粒子光催化活性，以及反应过程中各 因素对反应性能的影响，以获得更好的磁性Fe3O4 纳米粒子的制备方法 20。 2 实验部分实验部分 2.1 试剂 FeCl36H2O （分析

19、纯） ，FeSO47H2O（分析纯） ，NH3H2O （分析纯） ，亚 甲基蓝，罗丹明 G 均购买于湘潭市雨湖区宝庆器材销售部，实验用水为二次 去离子水。其它所用试剂均为国产分析纯试剂。 2.2 仪器 721可见分光光度计(上海菁华科技仪器有限公司)，日本 HITACHI 公司生 产的 H-600 型透射电子显微镜（Transmission electron microscopy，TEM），电 子天平（上海梅特勒-托利多仪器有限公司） ，DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌 器（巩义市予华仪器有限责任公司） ，XYJ80-1型电动离心机(山东鄫城光华仪器 厂)，KQ-100B型超声波清洗器 （

20、上海必能信超声有限公司），温度计，磁铁， CL-2磁力搅拌器（巩义市予华仪器有限责任公司），DZF-6040真空干燥箱(巩 义市英峪予华仪器厂)，ZF7三用紫外分析仪（巩义市予华仪器有限责任公司） 。 2.3 标准溶液配制 2.3.1 不同浓度 NaOH 溶液的配置 6.005 mol/l NaOH溶液的配置:称取24.0202gNaOH固体颗粒，用适量蒸馏水 溶解，然后转入10000ml的容量瓶中，用蒸馏水定容，摇匀。 0.0109mol/l NaOH溶液的配置:称取0.1092gNaOH固体颗粒，用适量蒸馏水 溶解，然后转入25000ml的容量瓶中，用蒸馏水定容，摇匀。 0.5689mol

21、/l NaOH溶液的配置:称取2.2756gNaOH固体颗粒，用适量蒸馏水 溶解，然后转入10000ml的容量瓶中，用蒸馏水定容，摇匀。 3.0107mol/l NaOH溶液的配置:称取6.0320gNaOH固体颗粒，用适量蒸馏水 溶解，然后转入5000ml的容量瓶中，用蒸馏水定容，摇匀。 2.3.2 不同 n(Fe2+):n(Fe3+)配比的溶液配制 n(Fe2+):n(Fe3+)=1:2：称取 5.3086g FeCl36H2O, 3.9350g FeSO47H2O 加适量 蒸馏水溶解，配制成溶液。 n(Fe2+):n(Fe3+)=2：3：称取 10.0000g FeCl36H2O, 7.

22、2534g FeSO47H2O 加适 量蒸馏水溶解，配制成溶液。 n(Fe2+):n(Fe3+)=1.2：2：称取 2.2053g FeCl36H2O, 3.5734g FeSO47H2O 加 适量蒸馏水溶解，配制成溶液。 2.3.3 有机染料的配制 亚甲基蓝溶液的配制：称取0.0186g 亚甲基蓝，溶解，用1000mL的容量瓶 定容，然后移取10mL定容至50mL。 罗丹明 G 溶液的配制：称取0.0526g罗丹明G，溶解，定容至1000 mL。 2.4 磁性纳米 Fe3O4粒子的制备 2.4.1 水解法制磁性纳米 Fe3O4粒子 滴定水解法：取适量配制好的 n(Fe2+):n(Fe3+)

23、为 2：3 铁盐溶液放入干净 的100 mL 的烧杯，慢慢滴加 0.0109mol/L 的NaOH溶液。随着 NaOH 稀溶液 的不断加入,烧杯中的溶液由红色变成黑色，并不断加深，最后把溶液的 pH 调 为 10左右，水洗即得纳米 Fe3O4 粒子，最后放在真空干燥箱干燥 24 h。 Massart 水解法：将 n(Fe2+):n(Fe3+) 为 2：3 铁盐溶液加入到 30 mL 浓度 0.5689 mol/L 的 NaOH 强碱溶液中，铁盐迅速水解结晶形成纳米 Fe3O4 晶粒。 然后把溶液的 Ph 调制 10 左右，水洗即制得纳米 Fe3O4 粒子。最后放在真空 干燥箱干燥 24 h。

24、2.4.2 低温相转化法制磁性纳米 Fe3O4粒子 将 3.0107mol/L NaOH 溶液加入到 100mL 的烧杯中，水浴加热至 60， 这时边搅拌边向 NaOH 溶液中加入 n(Fe2+):n(Fe3+) 为 1.2:2 的混合铁盐溶液， 调节溶液的 pH 值为 11 左右，最后在该温度下恒温反应 1 h，水洗得 Fe3O4 颗粒。 2.4.3 共沉淀法制磁性纳米 Fe3O4 粒子 将适量 n(Fe2+):n(Fe3+) 为 2：3 铁盐的混合液倒入 250mL 三颈烧瓶中， 把0.5689mol/L NaOH 溶液加满到液漏斗中，入到中间带有软塞口中，在真空条 件下，然后慢慢滴加 N

25、aOH 溶液，同时开始搅拌，使滴加的 NaOH 溶液与铁 盐快速充分反应。随着 NaOH 溶液的不断加入，溶液由红色逐渐变黑，这时 开始生成纳米 Fe3O4 颗粒，当溶液的 pH 为10 左右，停止滴加 NaOH 溶液。 把制得的纳米 Fe3O4 水洗，真空干燥 24 h，研磨即得黑色的纳米 Fe3O4 颗粒。 2.5 磁性纳米 Fe3O4的表征 样品粒子形态采用日本 HITACHI 公司生产的 H-600 型透射电子显微镜 (TEM) 进行分析，将样品粒子经无水乙醇稀释数倍后超声处理，取一滴滴入镀 有碳支持膜的铜网表面，并在其表面滴一滴纤维素薄膜，晾干后观察。 2.6 磁性纳米 Fe3O4催

26、化降解性能的研究 取一点定量的磁性纳米 Fe3O4，加入到有机染料中，在太阳光或外光条件 下放一段时间，用 722 可见分光光度计测其吸光度，记录不同时间的吸光度， 计算其降解率。以 A/A0( A 为 t 时的吸光度，A0 为 t0 的吸光度)随时间的变 化表征溶液降解后浓度的变化，光催化降解效率按下式计算。 降解效率=(A0-A)/A0*100% 3 结果与讨论结果与讨论 3.1 Fe3O4磁性纳米粒子的 TEM 图 图 1A 是低温相转化法制得的 Fe3O4 透射电子显微镜照片，由图可以看出 纳米粒子大小均一, 呈球形, 平均粒径大约为 30 nm。而共沉淀法制得的 Fe3O4 纳米粒子

27、同样大小均一, 呈球形, 但分散性更好，平均粒径大约为 20 nm 左右 （图1B）。 图 1（A）低温相转化法制得的 Fe3O4 透射电子显微镜照片；（B）共沉淀法制得 的 Fe3O4 透射电子显微镜照片 3.2 Fe3O4颗粒的光催化性能评价 3.2.1 用水解法制得的 Fe3O4颗粒的催化降解性能 分别取 80 mL 亚甲基蓝溶液到两个烧杯中，编号为 1 和 2，并同时加入 0.2 g 纳米 Fe3O4 颗粒，测其吸光度。 在太阳光条件下和紫外灯照射下测得亚甲基蓝指示剂溶液的吸光度随时间 的变化见表 1、表 2： 表 1 太阳光照射下不同时间亚甲基蓝溶液的吸光度 时间/ h012345

28、吸光度/A0.8860.9050.8850.8690.8830.889 表 2 紫外灯照射下不同时间亚甲基蓝溶液的吸光度 时间/ h012345 吸光度/A0.8880.8920.8800.8760.8960.901 图 2 为用水解法制得的 Fe3O4颗粒为催化剂，不同光源下光照时间对亚甲基 蓝的吸光度的变化图，由图 2A 看出，亚甲基蓝的吸光度没有明显变化，表明 用水解法制得的 Fe3O4颗粒在太阳光条件下亚基蓝催化降解率基本为 0。图 2B A A B B A A B B 是在紫外灯照射下，亚甲基蓝的吸光度变化图，可以看出其吸光度仍然没有明 显变化。由此我们可知用水解法制备出来的纳米 F

29、e3O4颗粒基本上不对有机染 料催化降解。 图2 不同光照时间甲基橙的吸光度变化图（A）太阳光照射；（B）紫外灯照射 3.2.2 用低温相转化法制得的 Fe3O4颗粒的催化降解性能 在太阳光条件下测得罗丹明G和亚甲基蓝溶液的吸光度随时间的变化如表 3、表4。 表 3 太阳光照射下不同时间罗丹明 G 溶液的吸光度 时间/ h 00.514.512.516.5 吸光 度/A 1.7121.491.4421.1630.6660.545 0.87 0.875 0.88 0.885 0.89 0.895 0.9 0.905 0123456 时间/h 吸光度/A 0.865 0.87 0.875 0.88

30、 0.885 0.89 0.895 0.9 0.905 0.91 0123456 时间/h 吸光度/A A B 表 4 太阳光照射下不同时间亚甲基蓝溶液的吸光度 时间/ h00.250.751.252.25512 吸光度 /A 0.8250.740.7340.6860.5950.3350.135 图 3 为在低温相转化法制得的 Fe3O4颗粒催化下，光照时间对两种有机染 料吸光度的变化图，由图 3A 和图 3B 可知，随着降解时间的加长，Fe3O4颗粒 作对亚甲基蓝指示剂和罗丹明的降解率也有所提高，但并不是随时间呈线性关 系，而是在开始时降解比较快，后面降解的速率比较慢，再到以后就基本上不 降

31、解了。用低温相转化法制备出来的纳米 Fe3O4颗粒作催化剂催化降解亚甲基 蓝指示剂，其降解率为 68.16%。而用低温相转化法制备出来的纳米 Fe3O4颗粒 作催化剂催化降解罗丹明指示剂，其降解率为 81.45%。 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 05101520 时间/h 吸光度/A 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 051015 时间/h 吸光度/A A B 图3 在太阳光光照下不同物质的吸光度变化图（A）罗丹明 G；（B）亚甲基蓝 3.2.3 用共沉淀法制得的 Fe3O4颗粒的催化降解性能 在太阳光条件下和

32、紫外灯照射下测得亚甲基蓝溶液的吸光度随时间的变化 见表 5、表 6： 表 5 太阳光照射下不同时间亚甲基蓝溶液的吸光度 时间 /h 00.512468121824 吸光 度/A 0.8070.5570.5410.5110.4410.3680.2420.1810.1210.055 表 6 紫外灯照射下不同时间亚甲基蓝溶液的吸光度 时间/ h 01246 吸光度/A 0.8070.7850.7830.7790.776 图4 不同光照时间甲基橙的吸光度变化图（A）太阳光照射；（B）紫外灯照射 图 4 为在共沉淀法制得的 Fe3O4 颗粒催化下，不同光源下光照时间对亚 甲基蓝溶液的吸光度变化图，由图可

33、知，用共沉淀法制备出来的纳米Fe3O4 颗 粒的在太阳光照射下光催化活性比水解法和低温相转化法制备的纳米Fe3O4 颗 粒要高，亚甲基蓝降解率达到了90%以上，但是在紫外灯照射下降解率只有 3.84%。 33 纳米 Fe3O4颗粒用量对降解有机染料的影响 我们还考察了纳米 Fe3O4 颗粒用量对光催化活性的影响。图 5 为在共沉淀 法制得的 Fe3O4 颗粒催化下，不同光源下光照时间对亚甲基蓝溶液的吸光度变 化图。由图可知，用共沉淀法制备出来的纳米 Fe3O4 颗粒，在太阳光照射下光 催化亚甲基蓝的降解率比较高，并且所加入纳米 Fe3O4 颗粒越多，降解效果越 0 0.1 0.2 0.3 0.

34、4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 051015202530 时间/h 吸光度 /A 0.77 0.775 0.78 0.785 0.79 0.795 0.8 0.805 0.81 01234567 时间/h 吸光度/A A B 0.76 0.765 0.77 0.775 0.78 0.785 0.79 0.795 0.8 0.805 0.81 02468 时间/h 吸光度/A 0.1304g纳米Fe3O4 0.2739g纳米Fe3O4 0.5283g纳米 Fe3O4 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 051015202530 时间/h 吸光度

35、/A 0.2g纳米Fe3O4 0.4g纳米Fe3O4 0.6g纳米Fe3O4 好。而在紫外光照射下光催化亚甲基蓝的降解率比较低，并且所加入纳米 Fe3O4 颗粒越多，降解效果越好。 A B 图 5 不同纳米 Fe3O4 颗粒用量下光催化时间对亚甲基蓝吸光度的影响 （A）太阳光照射下； （B）紫外灯照射下 3.4 时间对纳米 Fe3O4 颗粒降解有机染料的影响 时间的长短对有机染料的降解有着极为重要的影响。刚开始时有机染料基 本上不降解，但随着时间的进行，其降解率能达到很高的水平，甚至高达 96%。从试验中我们不难发现，在开始的的一段时间内，纳米 Fe3O4颗粒催化降 解有机染料的速率很快，但随

36、着时间的进行，其降解速率慢慢的变缓，到后来 就基本上不在降解了。 3.5 光线对纳米 Fe3O4颗粒降解有机染料的影响 试验中我们以不同方法制备出的纳米 Fe3O4颗粒作为催化剂，用太阳光和 紫外灯照射下，甚至不降解；而用太阳光对亚甲基蓝指示剂和罗丹明 G 进行 降解，结果表明其降解效果要比紫外光降解效果好得多。 4 结论结论 本文用三种方法制备了 Fe3O4 磁性纳米颗粒，并利用透射电子显微镜(TEM)对 其进行表征。以光催化降解亚甲基蓝和罗丹明溶液为模型反应，对其光催化活 性进行了探讨。试验制备出来的纳米 Fe3O4 颗粒具有良好的磁性能，在磁铁的 吸引下能被磁铁吸引。并且不同的方法制备出

37、来纳米 Fe3O4 颗粒的光催化活性 不同。用水解法制备出来的纳米 Fe3O4 颗粒的光催化活性最差，用这种方法制 备出来的纳米 Fe3O4 颗粒无论是在太阳光条件还是在紫外光条件下都不能降解 甲基蓝指示剂，这是由于条件过于简单，FeSO47H2O在空气中很容易被氧化所 造成的。用低温相转化法制备出来的纳米 Fe3O4 颗粒的降解性能比较好，在太 阳光条件下能降解亚甲基蓝和罗丹明这两种指示剂，其降解率达到70%-80%。 由于共沉淀法制备出的纳米 Fe3O4 颗粒是在真空条件下完成的，所以用这种方 法制备出来的纳米 Fe3O4 颗粒的性能也是这三种方法最好的，制备出来的纳米 Fe3O4 颗粒的

38、粒经也是最小的，这不仅是由于共沉淀法能保持 Fe2+ 能最小的被 空气中的氧气氧化，而且使反应过程中铁盐能与 NaOH 充分迅速的反应，这 都有利于细小颗粒 Fe3O4 的形成，制备出的纳米 Fe3O4 颗粒的比表面积很大， 因此降解性能也最好。在太阳光条件下以这种方法制备出来的纳米 Fe3O4 颗粒 作催化剂其降解率高大 96%。 通过比较可知，共沉淀法是制备 Fe3O4 磁性纳米颗粒的一种优异的方法， 有助于提高其光催化活性。该种光催化剂具有磁性的特点也使其更易于分离回 收，具有良好的应用前景。 参考文献 1罗蕾加工原子的技术：纳米材料M江西：江西科学技术出版社。2002：6-7 2付佳，

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