磁性FexOy/SBA-15的制備及其光催化降解應用

胡桂山 蔡朝偉 王同飛 李博 王俊宏（陜西理工大學化學與環(huán)境科學學院，陜西漢中723000）

磁性FexOy/SBA-15的制備及其光催化降解應用

胡桂山 蔡朝偉 王同飛 李博 王俊宏（陜西理工大學化學與環(huán)境科學學院，陜西漢中723000）

運用浸漬灼燒法合成磁性FexOy/SBA-15，通過XRD和VSM等技術(shù)對其表征，同時探討了磁性FexOy/SBA-15光催化降解甲基橙的影響因素。結(jié)果表明FexOy/SBA-15是一種超順磁性材料，其飽和磁化強度為18.90emu/g，具有二維六方介孔結(jié)構(gòu)，但比表面積和吸附體積有所減??；實驗得到優(yōu)化降解條件為：C0=19mg/L、pH=4、T=45℃。

FexOy/SBA-15;光催化降解;污水處理

TiO2的研究揭開了光催化化學的序幕，然而它的禁帶較寬（3.2eV），不能被可見光激發(fā)，相比之下，F(xiàn)e2O3具有較窄的禁帶（2.1eV），對可見光表現(xiàn)出較好的光電化學響應，近年來得到廣泛的研究；但其比表面積較小，容易團聚，分散性較差，一般將其負載到比表面積較大的載體上使用，其中以SBA-15[1]為載體應用比較廣泛。本文簡述了磁性FexOy/SBA-15材料的制備及其性能研究，并將其用于光催化降解模擬廢水中的甲基橙。

1 實驗部分

2 結(jié)果與討論

通過低角度XRD測試，發(fā)現(xiàn)FexOy/SBA-15有一個（100）晶面的衍射峰，表明磁性FexOy/SBA-15具有有序的介孔結(jié)構(gòu)，但由于FexOy填充堵塞了部分孔道，模糊了孔道和孔壁的電子云界限，導致了衍射峰強度降低。通過氮吸附測試可知，F(xiàn)exOy/SBA-15存在H1型滯后環(huán)，這種滯后環(huán)對應的孔道微觀結(jié)構(gòu)為獨立的圓筒狀的細長孔道，且孔徑尺寸均勻，分布較窄。通過計算得到FexOy/SBA-15的孔徑約為3.6nm，比表面積164.0m2/g，孔容積0.1147cm3/g。此外，利用VSM對FexOy/SBA-15的磁性能進行研究，發(fā)現(xiàn)FexOy/SBA-15基本沒有磁滯后環(huán)，飽和磁化強度為18.90emu/g，說明該材料是一種較好的超順磁性材料。

利用濃度與吸光度關(guān)系所繪制的標準曲線，相關(guān)系數(shù)為0.9971，能夠較好地反應甲基橙濃度與吸光度之間的關(guān)系。通過改變甲基橙溶液的濃度、pH和反應溫度，探討其對光催化降解甲基橙的影響。發(fā)現(xiàn)隨著甲基橙濃度的增加、pH值的減小和反應溫度的升高，光催化降解效率上升。當甲基橙濃度為19mg/L、pH為4和反應溫度為45℃時，甲基橙的降解率最高，降解率為83.98%。因為偏堿性溶液可能會破壞磁性FexOy/SBA-15的結(jié)構(gòu)，從而降低材料的催化活性；溫度升高增加了有效碰撞次數(shù)，加快了磁性SBA-15與甲基橙的反應速度。

3 結(jié)語

本文以SBA-15為載體，運用簡便的浸漬-灼燒法制備了磁性FexOy/SBA-15介孔分子篩，同時對其結(jié)構(gòu)性能進行表征，結(jié)果表明制備的磁性材料具有良好的二維六方介孔結(jié)構(gòu)，飽和磁化強度為18.90emu/g，有超順磁性特性，但孔徑和比表面積相對減小。將制備的磁性FexOy/SBA-15材料用于光催化降解甲基橙水溶液，得到的最佳降解條件為甲基橙濃度19 mg/L、pH 4和反應溫度45℃。

[1]Zhao D,Feng J,Huo Q,et al.Triblock copolymer syntheses of mesoporous silica with periodic 50 to 300 angstrom pores[J].Sci?ence,1998,279(5350):548-552.

[2]Wang J,Ge H,Bao W.Synthesis and characteristics of SBA-15 with thick pore wall and high hydrothermal stability[J].Ma?terials Letters,2015,145:312-315.

陜西理工學院2016年大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目資助，項目編號為2016046

胡桂山（1996-），男，漢族，陜西安康人，陜西理工大學化學與環(huán)境科學學院14屆本科生

王俊宏（1967-），男，漢族，河南林州人，博士，副教授，從事能源化工與催化新材料合成