氫氛還原法制備氧化鐵/膨潤土復(fù)合材料及其表征研究*

鄧月，魏光濤，李仲民，王藝志，邵魯華，龍影紅，張琳葉

（廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西南寧530004）

?

氫氛還原法制備氧化鐵/膨潤土復(fù)合材料及其表征研究*

鄧月，魏光濤，李仲民，王藝志，邵魯華，龍影紅，張琳葉

（廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西南寧530004）

以膨潤土和硝酸鐵為原料，采用氫氛還原法制備Fe3O4/膨潤土復(fù)合材料，并采用X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）和電子能譜（EDS）做表征分析。通過實(shí)驗(yàn)得到最佳的工藝條件：n（OH-）∶n（Fe3+）=1∶1、鐵土比為10 mmol/g、還原溫度為200℃、還原時(shí)間為30 min。制備的Fe3O4/膨潤土具有良好的類Fenton催化性能、穩(wěn)定性與磁分離性能。制備過程中鐵元素化合物能夠有效固載在膨潤土上，并在氫氣還原作用下轉(zhuǎn)化為Fe3O4，所得Fe3O4/膨潤土是結(jié)構(gòu)分散、孔隙明顯、物化形態(tài)優(yōu)良的催化復(fù)合材料。

氫氛還原；Fe3O4/膨潤土；催化活性

Fe3O4是異相Fenton反應(yīng)中活性高且研究廣泛的催化劑［1-2］，F(xiàn)e3O4顆粒易分離、熱穩(wěn)定性好、可重復(fù)使用［3］，但Fe3O4顆粒易團(tuán)聚，造成尺寸變大、比表面積減小，從而導(dǎo)致其催化活性降低［4］。膨潤土是一種層狀2∶1型的硅鋁酸鹽礦物，具有優(yōu)良、穩(wěn)定的物化性能和離子交換能力［5-8］，是一種良好的催化劑載體。將Fe3O4固載到膨潤土，既可克服純Fe3O4顆粒易團(tuán)聚的問題，實(shí)現(xiàn)高效催化性能，又能提高Fe3O4從反應(yīng)體系分離的應(yīng)用性能。

二價(jià)鐵鹽、三價(jià)鐵鹽的共沉淀是制備Fe3O4/膨潤土復(fù)合材料的常用方法。趙曉東等［9］以共沉淀法制備了磁性膨潤土，并考察其對(duì)Cu2+、Zn2+、Cd2+的交換吸附量。王光華等［10］采用共沉淀法制備了納米磁性膨潤土復(fù)合材料，進(jìn)而考察了其在光助Fenton中的催化性能。共沉淀法制備磁性膨潤土過程中影響產(chǎn)物結(jié)構(gòu)性能的因素較多：在堿性條件下，二價(jià)鐵極易被氧化成三價(jià)鐵，制備時(shí)Fe2+和Fe3+的比例難以嚴(yán)格控制為1∶2（物質(zhì)的量比），通常使得產(chǎn)物活性組分出現(xiàn)雜相［11］；需要加入表面活性劑阻止納米Fe3O4粒子團(tuán)聚；制備過程需全程充氮?dú)?，以避免共沉淀所得磁流體中的納米Fe3O4在負(fù)載到膨潤土前就被氧化［9］。以上因素控制不佳就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物不純、團(tuán)聚、氧化等現(xiàn)象發(fā)生，從而在一定程度上影響制備的Fe3O4/膨潤土復(fù)合材料性能。

氣氛還原鐵氧化物制備磁性Fe3O4是工業(yè)生產(chǎn)中易于控制與規(guī)?；墓に囘^程。目前利用氣相還原制備Fe3O4/膨潤土復(fù)合材料的研究鮮有報(bào)道。在高溫還原爐內(nèi)，膨潤土上的羥基氧化鐵經(jīng)脫羥基脫水、氫氣還原，可轉(zhuǎn)化為具有磁性的Fe3O4［12-14］。還原爐內(nèi)溫度分布均勻，還原氣體流速穩(wěn)定易控，膨潤土顆粒能夠在還原爐內(nèi)處于較好的氣固接觸狀態(tài)，還原反應(yīng)的傳熱和傳質(zhì)效果良好，使得生成復(fù)合材料的Fe3O4活性組分純度高，有效避免了共沉淀法Fe3O4制備過程中易氧化的問題。此外，氣氛還原法作為成本低廉、工藝便易的綠色合成Fe3O4/膨潤土復(fù)合材料的制備方法，其過程清潔、鐵鹽有效利用率高，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。總之，氣氛還原工藝易于大批量Fe3O4/膨潤土復(fù)合材料工業(yè)化生產(chǎn)中采用。因此，研究氣氛還原法制備Fe3O4/膨潤土具有重要的意義。筆者以硝酸鐵為鐵源、氫氣為還原氣，詳細(xì)研究了氫氣還原法制備Fe3O4/膨潤土復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)中，以金橙Ⅱ?yàn)槟Ｐ臀锟疾霧e3O4/膨潤土的類Fenton催化性能，以此優(yōu)化復(fù)合材料制備過程中OH-與Fe3+物質(zhì)的量比、鐵/土比、還原溫度、還原時(shí)間等關(guān)鍵控制因素的工藝條件，并對(duì)制備的Fe3O4/膨潤土復(fù)合材料做了表征分析。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑與儀器

試劑：膨潤土（Al2O3·4SiO2·H2O，西隴化工股份有限公司）；硝酸鐵、碳酸鈉、雙氧水（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%）、金橙Ⅱ、硝酸，均為分析純。氫氣（純度為99.99%）、氮?dú)猓兌葹?9.99%）。

儀器：氫氛還原爐（自制，PID控溫）、HZ-8812S型水浴恒溫振蕩器、PHS-3C型精密pH計(jì)、80-2型電動(dòng)離心機(jī)、722型可見分光光度計(jì)、DHG型恒溫干燥箱、電子天平。

1.2Fe3O4/膨潤土的制備

室溫下，將碳酸鈉分批加入0.2 mol/L的硝酸鐵溶液中調(diào)節(jié)溶液的OH-與Fe3+達(dá)到一定的物質(zhì)的量比，加完后繼續(xù)攪拌1 d，陳化1 d，得到紅褐色聚合鐵液。將膨潤土制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的漿液后，按一定的鐵土比（硝酸鐵物質(zhì)的量與膨潤土質(zhì)量比，mmol/g）比例，向漿液中邊攪拌邊滴加聚合鐵液，滴加完畢后60℃下反應(yīng)8 h，陳化1 d。陳化產(chǎn)物離心分離洗滌后在105℃下烘干，得到羥基氧化鐵/膨潤土。過篩至羥基氧化鐵/膨潤土粒徑≤70 μm后加入還原爐，通氮?dú)馀趴諝夂笤偾袚Q為氫氣，常壓下在還原爐內(nèi)還原，還原反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫后關(guān)閉氫氣，即得產(chǎn)物Fe3O4/膨潤土。

在Fe3O4/膨潤土投加量為0.2 g/L、金橙Ⅱ初始質(zhì)量濃度為40 mg/L、初始pH=3、反應(yīng)溫度為30℃、H2O2投加量為19.6 mmol/L的條件下，考察了Fe3O4/膨潤土的類Fenton催化性能。在水浴恒溫振蕩器200 r/min條件下，振蕩反應(yīng)體系1 h后測(cè)定金橙Ⅱ的去除率，依此評(píng)價(jià)氫氛還原制備主要工藝參數(shù)對(duì)Fe3O4/膨潤土的類Fenton催化性能影響。金橙Ⅱ的去除率（η，%）按式（1）計(jì)算：

式中，ρ0為金橙Ⅱ的初始質(zhì)量濃度，mg/L；ρt為t時(shí)刻金橙Ⅱ的質(zhì)量濃度，mg/L。

1.3Fe3O4/膨潤土的表征

采用D8 Advance型X射線衍射儀對(duì)樣品進(jìn)行XRD測(cè)試，掃描范圍為5～80°，Cu靶Kα衍射，λ= 0.1540 6 nm，管電壓為40 kV，管電流為40 mA；采用S-3400N型掃描電鏡及EDAX PV8200型能譜儀分別對(duì)樣品進(jìn)行SEM和EDS的測(cè)試。

2　結(jié)果與討論

2.1OH-與Fe3+之比及還原時(shí)間對(duì)Fe3O4/膨潤土催化活性的影響

在鐵土比為10 mmol/g、還原溫度為200℃、還原時(shí)間為30 min的條件下，考察了OH-與Fe3+的物質(zhì)的量比對(duì)Fe3O4/膨潤土催化活性的影響，結(jié)果見圖1。

聚合鐵液中的無定形Fe（OH）3是鐵離子在向膠體沉淀Fe（OH）3轉(zhuǎn)化過程中出現(xiàn)的中間體。由圖1可見，聚合鐵液中OH-的濃度會(huì)影響鐵離子的水解程度，當(dāng)n（OH-）∶n（Fe3+）＜0.5∶1時(shí)，鐵離子以自發(fā)水解為主，形成低分子量水解產(chǎn)物，溶液中的鐵主要以高價(jià)的單體和二聚體的形式存在；當(dāng)n（OH-）∶n（Fe3+）= （0.5～2.0）∶1時(shí)，鐵離子以加堿促進(jìn)水解為主，形成水解聚合物，溶液中的鐵主要以三聚體和聚陽離子的形式存在；當(dāng)n（OH-）∶n（Fe3+）＞2.0∶1時(shí)，鐵離子以沉淀反應(yīng)為主，隨溶液pH升高生成大量的棕色沉淀［15-16］。無定形Fe（OH）3在常溫下可轉(zhuǎn)化為α-FeOOH和γ-FeOOH的混合相，γ-FeOOH是Fe3+水解過程中生成的低分子量物質(zhì)直接沉淀生成的，而α-FeOOH則是由Fe3+水解過程中陽離子聚合物陳化得到的。由圖1還可見，n（OH-）∶n（Fe3+）=0時(shí)的去除率為單純膨潤土對(duì)金橙Ⅱ的吸附去除率，隨著n（OH-）∶n（Fe3+）的增加，當(dāng)n（OH-）∶n（Fe3+）=（0.5～2.0）∶1時(shí)，聚合鐵液中能夠得到適宜的聚合鐵離子，在加入膨潤土后的陳化過程中轉(zhuǎn)化為較致密的α-FeOOH，利于后繼高活性α-Fe2O3/膨潤土的制得。

在n（OH-）∶n（Fe3+）=1∶1、還原溫度為200℃、還原時(shí)間為30 min的條件下，考察了鐵土比對(duì)Fe3O4/膨潤土催化劑催化活性的影響，結(jié)果見圖2。

圖1　OH-與Fe3+物質(zhì)的量比對(duì)Fe3O4/膨潤土催化性能的影響

圖2　Fe/土比對(duì)Fe3O4/膨潤土催化性能的影響

由圖2可知，F(xiàn)e3+土比為0 mmol/g時(shí)的去除率為單純膨潤土對(duì)金橙Ⅱ的吸附去除率，隨著鐵土比的增大，F(xiàn)e3O4/膨潤土的催化活性先升高再降低，當(dāng)鐵土比為10 mmol/g時(shí)催化活性最大。當(dāng)鐵土比較小時(shí)，可固載于膨潤土的聚合鐵離子量較少，無法在膨潤土上獲得足量活性組分鐵源，從而導(dǎo)致Fe3O4/膨潤土的催化效果不理想。隨著鐵土比的增加，更多的聚合鐵離子可通過交換離子交換、吸附等方式固載到膨潤土，導(dǎo)致Fe3O4/膨潤土催化活性提高。當(dāng)鐵土比＞10 mmol/g時(shí)，膨潤土上還原所得Fe3O4量過大，一定程度上堵塞了膨潤土固有孔道，比表面積降低，從而影響了Fe3O4/膨潤土的類Fenton催化性能。

2.2還原時(shí)間及還原溫度對(duì)Fe3O4/膨潤土催化活性的影響

在n（OH-）∶n（Fe3+）=1∶1、鐵土比為10 mmol/g、還原溫度為200℃的條件下，考察了不同還原時(shí)間對(duì)Fe3O4/膨潤土催化劑催化活性的影響，結(jié)果見圖3。由圖3可知，還原時(shí)間為0 min時(shí)的去除率為未經(jīng)還原處理的羥基氧化鐵/膨潤土對(duì)金橙Ⅱ的去除率，還原時(shí)間在20 min以內(nèi)，F(xiàn)e3O4/膨潤土的催化活性隨著還原時(shí)間的延長(zhǎng)而快速升高，當(dāng)還原時(shí)間到達(dá)30 min時(shí)，還原產(chǎn)物Fe3O4/膨潤土對(duì)金橙Ⅱ的催化降解率達(dá)到96.9%，繼續(xù)延長(zhǎng)還原時(shí)間，所得產(chǎn)物的催化活性幾乎保持不變。羥基氧化鐵向Fe3O4的轉(zhuǎn)換過程如式（2）、（3）［9，11］：

氫氛還原制備Fe3O4/膨潤土的過程中，固載在膨潤土上的聚合羥基氧化鐵受熱脫水形成α-Fe2O3，α-Fe2O3再與氫氣接觸，并隨時(shí)間延長(zhǎng)被持續(xù)還原為Fe3O4。還原爐內(nèi)羥基氧化鐵/膨潤土的還原程度和催化性能會(huì)隨還原時(shí)間延長(zhǎng)而增強(qiáng)，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，羥基氧化鐵膨潤土逐步轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3O4/膨潤土，在30 min時(shí)能得到高純度的Fe3O4/膨潤土。

在n（OH-）∶n（Fe3+）=1∶1、鐵土比為10 mmol/g、還原時(shí)間為30 min的條件下，考察了還原溫度對(duì)Fe3O4/膨潤土催化劑催化活性的影響，結(jié)果見圖4。

圖3　還原時(shí)間對(duì)Fe3O4/膨潤土催化性能的影響

圖4　還原溫度對(duì)Fe3O4/膨潤土催化性能的影響

由圖4可知，還原溫度對(duì)產(chǎn)物的形態(tài)影響明顯。隨著還原溫度的升高，F(xiàn)e3O4/膨潤土的催化活性呈升高趨勢(shì)，膨潤土上越來越多的聚合羥基氧化鐵脫水形成α-Fe2O3。溫度過低時(shí)只有部分聚合羥基氧化鐵脫水形成α-Fe2O3，導(dǎo)致后繼還原反應(yīng)中Fe3O4生成量過少，不能為Fenton反應(yīng)提供足夠的催化活性組分。還原溫度到達(dá)200℃后，膨潤土上固載的聚合羥基氧化鐵能夠完全脫水、還原為Fe3O4，使得產(chǎn)物Fe3O4/膨潤土的催化活性達(dá)到最高值。

2.3重復(fù)實(shí)驗(yàn)和磁分離實(shí)驗(yàn)

在最佳制備條件n（OH-）∶n（Fe3+）=1∶1、鐵土比為10 mmol/g、還原溫度為200℃、還原時(shí)間為30 min下，制備Fe3O4/膨潤土并考察了其在金橙Ⅱ降解實(shí)驗(yàn)中的重復(fù)使用性能。在回用過程中，對(duì)每次降解反應(yīng)結(jié)束后的金橙Ⅱ溶液和Fe3O4/膨潤土催化劑進(jìn)行離心處理，分離所得催化劑繼續(xù)投加到50 mL質(zhì)量濃度為40 mg/L金橙Ⅱ中進(jìn)行降解反應(yīng)，結(jié)果見圖5。由圖5可見，F(xiàn)e3O4/膨潤土催化劑重復(fù)使用3次，其催化活性沒有明顯降低，金橙Ⅱ的降解率在1 h內(nèi)均能達(dá)到93%以上，說明制備的Fe3O4/膨潤土復(fù)合材料具有良好的穩(wěn)定性。

圖6為Fe3O4/膨潤土的磁分離效果，其中圖6a 為Fe3O4/膨潤土投入金橙Ⅱ溶液降解實(shí)驗(yàn)開始時(shí)的現(xiàn)象，圖6b為降解結(jié)束含F(xiàn)e3O4/膨潤土的懸浮狀態(tài)，圖6c為降解結(jié)束磁吸附分離后的現(xiàn)象。結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4/膨潤土在外加磁場(chǎng)下能夠與反應(yīng)溶液迅速分離，具有良好的磁分離性能，在工業(yè)類Fenton催化應(yīng)用后可在外加磁場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)催化劑的快速、高效分離回收。

圖5　Fe3O4/膨潤土循環(huán)使用次數(shù)對(duì)金橙Ⅱ降解的影響

圖6　Fe3O4/膨潤土的磁分離效果

2.4表征及其分析

對(duì)膨潤土、羥基氧化鐵/膨潤土和Fe3O4/膨潤土的樣品進(jìn)行XRD、SEM、EDS表征，其中羥基氧化鐵/膨潤土在n（OH-）∶n（Fe3+）=1∶1、鐵土比為10 mmol/g的條件下制備，F(xiàn)e3O4/膨潤土在n（OH-）∶n（Fe3+）=1∶1、鐵土比為10 mmol/g、還原溫度為200℃、還原時(shí)間為30min的條件下制備。

圖7為樣品的XRD譜圖。由圖7可見，膨潤土d001特征峰出現(xiàn)在6.94°處，層間距為1.27 nm。羥基氧化鐵/膨潤土d001特征峰出現(xiàn)在6.44°處，層間距增至1.42 nm，這可能是由羥基氧化鐵及結(jié)合水在膨潤土層間形成所致。羥基氧化鐵/膨潤土在17.79、21.22、33.24、36.64、41.18、53.23、61.38°處存在衍射峰，與聚合FeO（OH）的標(biāo)準(zhǔn)XRD譜圖（JCPDS 29-0713）對(duì)比可知，二者衍射峰位置重疊，表明所還原的羥基氧化鐵/膨潤土樣品中鐵成分確以聚合羥基氧化鐵存在。羥基氧化鐵/膨潤土在200℃高溫氫氛還原過程中，固載的羥基氧化鐵脫羥基轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Fe2O3并進(jìn)一步還原為Fe3O4。同時(shí)，膨潤土層間的羥基氧化鐵在此過程中亦脫羥還原為Fe3O4，層間結(jié)合水也受熱逸出，可能這一過程導(dǎo)致膨潤土層間塌陷，使膨潤土d001特征峰右移至8.98°處，層間距變?yōu)?.98 nm。Fe3O4/膨潤土在30.10、35.42、43.05、56.94、62.51°處出現(xiàn)衍射峰，與Fe3O4的標(biāo)準(zhǔn)XRD譜圖（JCPDS 19-0629）對(duì)比發(fā)現(xiàn)，二者衍射峰位置一致，表明氫還原制備成品中與膨潤土結(jié)合的鐵以Fe3O4形態(tài)存在。此外，在Fe3O4/膨潤土XRD譜圖中未發(fā)現(xiàn)明顯的其他鐵組分雜質(zhì)峰，表明200℃氫氛還原30 min能夠使羥基氧化鐵/膨潤土的羥基氧化鐵全部脫水還原為Fe3O4。

圖7　樣品的XRD譜圖

圖8是樣品的SEM照片。由圖8可見，膨潤土原土彼此間連成一片，輪廓線不清晰，結(jié)構(gòu)較為緊密，孔隙少；羥基氧化鐵/膨潤土，膨潤土結(jié)構(gòu)較為松散，邊界清晰，出現(xiàn)一定不規(guī)則層狀結(jié)構(gòu)；Fe3O4/膨潤土粒徑變小，結(jié)構(gòu)分散，顆粒間孔隙明顯，表明制備的Fe3O4/膨潤土為物化形態(tài)優(yōu)良的催化復(fù)合材料。

圖8　膨潤土（a）、羥基氧化鐵/膨潤土（b）、Fe3O4/膨潤土（c）的SEM照片

圖9分別為膨潤土、羥基氧化鐵/膨潤土及Fe3O4/膨潤土的EDS譜圖。對(duì)應(yīng)EDS譜圖的各樣品主要元素含量見表1。由圖9、表1可見，相對(duì)膨潤土，羥基氧化鐵/膨潤土、Fe3O4/膨潤土的鐵元素含量有明顯的提高，且Fe3O4/膨潤土鐵元素含量因脫羥基還原而較羥基氧化鐵/膨潤土略有提高，表明類Fenton催化活性組分鐵元素化合物能夠有效固載在膨潤土并在制備過程中轉(zhuǎn)化為Fe3O4，最終得到Fe3O4/膨潤土。

圖9　膨潤土（a）、羥基氧化鐵/膨潤土（b）及Fe3O4/膨潤土（c）的EDS譜圖

表1　膨潤土、羥基氧化鐵/膨潤土與Fe3O4/膨潤土的主要元素含量%

3　結(jié)論

以膨潤土和硝酸鐵為原料，氫氣為還原氣，采用氫氛還原法制備了Fe3O4/膨潤土復(fù)合材料。氫氛還原法制備Fe3O4/膨潤土關(guān)鍵控制因素的最佳工藝條件∶n（OH-）∶n（Fe3+）=1∶1，鐵土比為10 mmol/g，還原溫度為200℃，還原時(shí)間為30 min。在此條件下制備的Fe3O4/膨潤土具有良好的類Fenton催化性能，在Fe3O4/膨潤土投加量為0.2 g/L、pH=3.0、30℃、H2O2濃度為19.6 mmol/L條件下，1 h對(duì)40 mg/L金橙Ⅱ的降解率達(dá)到96.9%，且Fe3O4/膨潤土使用過程中具有良好的穩(wěn)定性和高效的磁分離性能。表征證明，制備過程中鐵元素化合物能夠有效固載在膨潤土上并在氫氣還原作用下轉(zhuǎn)化為Fe3O4，所得Fe3O4/膨潤土是一分散性良好、孔隙明顯、物化形態(tài)優(yōu)良的非均相固體催化劑。

［1］Zhang Jinbin，Zhuang Jie，Gao Lizeng，et al.Decomposing phenol by the hidden talent of ferromagnetic nanoparticles［J］.Chemosphere，2008，73（9）：1524-1528.

［2］Gao Lizeng，Zhuang Jie，Nie Leng，et al.Intrinsic peroxidase-like activity of ferromagnetic nanoparticles［J］.Nature Nanotechnology，2007，2（9）：577-583.

［3］Xue X F，Hanna K，Abdelmoula M，et al.Adsorption and oxidation of PCP on the surface of magnetite：Kinetic experiments and spectroscopic investigations［J］.Applied Catalysis B：Environmental，2009，89（3/4），432-440.

［4］Zhang Shengxiao，Zhao Xiaoli，Niu Hongyun，et al.Superparamagnetic Fe3O4nanoparticles as catalysts for the catalytic oxidation of phenolicandanilinecompounds［J］.JournalofHazardousMaterials，2009，167（1/2/3）：560-566.

［5］魏小東，于少明，汪亞軍，等.由膨潤土制備氧化鋁微球?qū)嶒?yàn)研究［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2015，47（9）：50-53.

［6］肖景波，夏嬌彬，陳居玲.由蛇紋石制備高純氧化鐵的研究［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2014，46（11）：30-34.

［7］謝曉翠，胡仰棟，張偉濤，等.氯化亞鐵生產(chǎn)高品質(zhì)氧化鐵紅的工藝研究［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2015，47（5）：41-44.

［8］姚佐勝，孫曉慶，杜松松.液相純堿法生產(chǎn)氧化鐵黃技術(shù)研究［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2014，46（10）：46-49.

［9］趙曉東，馮啟明，王維清.磁性膨潤土的制備及其性能研究［J］.非金屬礦，2010，33（2）：15-17，20.

［10］王光華，萬棟，李文兵，等.磁性膨潤土的制備、表征及類Fenton催化降解橙黃Ⅱ［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2014，8（5）：1857-1862.

［11］Zhao Yuanbi，Qiu Zumin，Huang Jiaying.Preparation and analysis of Fe3O4magnetic nanoparticles used as targeted-drug carriers［J］. ChineseJournalofChemicalEngineering，2008，16（3）：451-455.

［12］Costa R C C，Moura F C C，Ardisson J D，et al.Highly active heterogeneous Fenton-like systems based on Fe0/Fe3O4composites prepared by controlled reduction of iron oxides［J］.Applied Catalysis B：Environmental，2008，83（1/2）：131-139.

［13］羅偉華，周振君，賴正清，等.以焙燒膨潤土為原料合成白榴石工藝研究［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2014，46（9）：37-40.

［14］張潁，于少明，孫曉麗，等.由膨潤土制備三聚磷酸鋁的工藝研究［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2013，45（8）：12-14.

［15］陳建新.鐵柱撐膨潤土催化UV-Fenton降解染料的性能及其機(jī)理研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2007.

［16］曹人玻，陳小泉，沈文浩.納米氧化鐵的制備進(jìn)展［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2011，43（8）：6-8.

聯(lián)系方式：yezi@gxu.edu.cn

Preparation and characterization of Fe3O4/bentonite composite material by hydrogen atmosphere reduction method

Deng Yue，Wei Guangtao，Li Zhongmin，Wang Yizhi，Shao Luhua，Long Yinghong，Zhang Linye
（School of Chemistry&Chemical Engineering，Guangxi University，Nanning 530004，China）

Fe3O4/bentonite composite material was prepared by hydrogen atmosphere reduction method with bentonite and ferric nitrate as raw materials，and the Fe3O4/bentonite was characterized by XRD，SEM，and EDS.Results showed the optimum process conditions for preparation of Fe3O4/bentonite were as follows：n（OH-）∶n（Fe3+）=1∶1，ratio of Fe to bentonite was 10 mmol/g，reduction temperature was 200℃，and reduction time was 30 min.Fe3O4/bentonite prepared by hydrogen atmosphere reduction method had good Fenton-like catalytic activity，stability，and magnetic separation performance.Iron compounds were effectively immobilized on bentonite and converted to Fe3O4by hydrogen reduction during preparation process，and the prepared Fe3O4/bentonite was a catalytic composite material with decentralized structure，obvious pores and excellent morphology.

hydrogen atmosphere reduction；Fe3O4/bentonite；composite material

TQ138.11

A

1006-4990（2016）08-0030-05

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（21366003）、廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2013GXNSFAA019296、2015GXNSFCA139017）、廣西研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃資助項(xiàng)目（YCSZ2015025）。

2016-02-12

鄧月（1990—），女，碩士，主要從事環(huán)境功能材料制備及應(yīng)用研究，已公開發(fā)表論文1篇。

張琳葉