摘要
铁酸盐是一类以Fe(Ⅲ)氧化物为主要成分的复合氧化物，它化学式为MFe2O4，其中M为2价金属离子。它和天然矿石镁铝尖晶石具有同型的晶体结构，属于立方晶系。铁酸盐纳米颗粒具有良好的磁性，催化降解，吸波性质，高化学稳定性以及成本低廉、制备方法简便等特点，已渐渐被应用到了靶向药物传输、储存信息、光催化降解、环境保护、催化合成、隐形材料和医药生物等诸多领域。由于传统高温固相烧结等方法制备出的尖晶石材料存在整体均一性较差，比表面积较小等缺点，因此这类材料的使用受到了一定程度的限制。然而尖晶石型功能材料往往在很多方面表现出很多不同于一般材料的优异性能，因此，急需要开发研究出更具有可应用性和多功能性的新方法。另外目前人们对于尖晶石型矿物表面化学性质的研究相对较少，而确定尖晶石铁酸盐的表面络合平衡常数能够为开发和使用这类材料提供理论基础与指导，因此具有十分重要的意义。 本文以微波法制备出了CoFe2O4，ZnFe2O4，CuFe2O4三种纳米介孔尖晶石，利用X-ray粉末衍射仪(XRD)、Zeta电位测定、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及氮气吸附-脱附测试技术(BET)等技术对合成产物进行了表征分析。结果表明实验制备出的三种尖晶石铁酸盐均属于介孔材料，它们拥有较大的比表面积以及一定量的孔容。 研究了丁基黄药在三种尖晶石铁酸盐(CoFe2O4，ZnFe2O4，CuFe2O4)吸附类型，以及丁基黄药溶液pH值对吸附效果的影响，并对吸附丁基黄药吸附等温线进行模型模拟，发现三种尖晶石吸附丁基黄药比较符合BET吸附模型，丁基黄药分子在铁酸盐表面的吸附过程均是多分子层吸附，之后我们对尖晶石铁酸盐光催化降解丁基黄药的催化活性进行了评价，通过实验，我们知道尖晶石铁酸盐在可见光下可以加速氧化和分解丁基黄药，CuFe2O4可以在50min内把丁基黄药降解完全，而ZnFe2O4在70 min内降解完丁基黄药，两种尖晶石都加速了丁基黄药的分解过程，降解产物主要是单硫代碳酸盐和过黄药。 利用连续在线原位ATR技术对合成的三种尖晶石铁酸盐吸附丁基黄药的过程进行了实时分析研究，我们发现三种尖晶石铁酸盐都对丁基黄药具有比较好的吸附效果，在110 min时间内对丁基黄药的吸附量分别达到140 mg·g-1、109 mg·g-1和117 mg·g-1，之后紧接着我们进行了解吸实验，解吸量较少，因此我们认为三种尖晶石铁酸盐对丁基黄药的吸附是一种化学吸附，然后我们通过对吸附过程实验数据按照拟一级和拟二级动力学模型进行了模拟，从而得知三种尖晶石铁酸盐对丁基黄药的吸附过程更接近于拟二级动力学方程。 最后我们利用自动电位滴定技术研究了三种尖晶石铁酸盐的表面酸碱性质。运用先进计算模拟软件WinSGW计算得到了三种尖晶石铁酸盐(CoFe2O4，ZnFe2O4，CuFe2O4)的表面酸碱平衡常数。由于尖晶石样品均为自制纯净的介孔尖晶石，因此得到的表面酸碱平衡常数具有较高的可信性，得到的平衡常数对于进一步研究尖晶石铁酸盐的表面化学性质具有重要的指导意义。
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