研究目的
合成并表征TiO?纳米管与CoFe?O?铁氧体的二元纳米复合材料,用于4-硝基苯酚光催化还原反应——这一绿色化学中的先进还原工艺。
研究成果
TCF纳米复合材料表现出高效性(35分钟内还原率超过94%)、多次循环的稳定性以及便捷的磁分离特性,使其在废水处理和4-氨基苯酚等高价值化学品生产等绿色化学应用中具有前景。该还原过程通过电子转移机制进行,这些材料显示出工业应用的潜力。
研究不足
该研究在特定实验室条件下以紫外线照射进行;未探究其在自然光或不同环境条件下的适用性。纳米复合材料经过多次循环后出现部分失活,过滤过程中存在催化剂流失现象。该工艺需使用硼氢化钠作为还原剂,这可能并非适用于所有应用场景。
1:实验设计与方法选择:
研究通过水热法合成TiO?纳米管,共沉淀法制备CoFe?O?纳米颗粒,再采用湿浸渍法构建纳米复合材料。在紫外光照射下以NaBH?为还原剂进行4-硝基苯酚的光催化还原反应。
2:样本选择与数据来源:
样本包含TiO? P25前驱体、合成的TNTs、CF纳米颗粒及TCF纳米复合材料。数据来源于材料表征与光催化实验。
3:实验设备与材料清单:
设备包括高压釜、磁力搅拌器、超声波仪、X射线粉末衍射仪(西门子D-500)、扫描电镜(日立JSM 7401F)、拉曼显微镜(雷尼绍Via Reflex)、傅里叶变换红外光谱仪(赛默飞世尔Nicolet 6700)、紫外-可见分光光度计(日立3010)、BET比表面积分析仪、SQUID磁强计(量子设计PPMS)及配备西尔瓦尼亚TLD 15W/08灯管的紫外光反应器。材料包括TiO? P25(赢创)、氢氧化钠、盐酸、六水合硝酸钴、九水合硝酸铁、甲醇、4-硝基苯酚、硼氢化钠及多种清除剂。
4:0)、扫描电镜(日立JSM 7401F)、拉曼显微镜(雷尼绍Via Reflex)、傅里叶变换红外光谱仪(赛默飞世尔Nicolet 6700)、紫外-可见分光光度计(日立3010)、BET比表面积分析仪、SQUID磁强计(量子设计PPMS)及配备西尔瓦尼亚TLD 15W/08灯管的紫外光反应器。材料包括TiO? P25(赢创)、氢氧化钠、盐酸、六水合硝酸钴、九水合硝酸铁、甲醇、4-硝基苯酚、硼氢化钠及多种清除剂。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:TNTs合成需150°C水热处理24小时,经洗涤和煅烧;CF合成采用pH 11条件共沉淀,90°C搅拌后煅烧;TCF合成通过甲醇浸渍结合超声处理与干燥。光催化实验包括将催化剂加入4-NP与NaBH?溶液,避光搅拌0.5小时后紫外照射,并通过紫外-可见光谱监测??芍馗葱圆馐酝ü欧掷牖蚶胄慕卸啻窝?。
5:5小时后紫外照射,并通过紫外-可见光谱监测??芍馗葱圆馐酝ü欧掷牖蚶胄慕卸啻窝?。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用Rietveld精修(FULLPROF软件)、BET与BJH法计算比表面积,基于校准曲线的紫外-可见光谱进行浓度分析。
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