多孔氧化铁的合成、表征及在光催化降解罗丹明b中的应用

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1、曲阜师范大学硕士学位论文摘要钛硅分子筛（TS-1）在H2O2为氧化剂的烯烃环氧化反应中有重要的应用，但是其较小的孔径限制了在大分子反应中的应用，因此多级孔TS-1的研究引起了研究者的广泛关注。本文首先研究了多级孔TS-1的制备及其在催化反应中的应用。以硅酸四乙酯（TEOS）为硅源，钛酸四丁酯（TBOT）为钛源，P123为介孔模板剂，通过柠檬酸来制备Ti-SBA-15合成液。再以聚氨酯海绵为大孔骨架浸渍Ti-SBA-15合成液，经过干燥碳化后制备介孔碳硅钛复合物；以原位碳化所得大孔和介孔碳为模板，以ZSM-5晶种导向胶和Ti-ZSM-5晶种导向胶为导向剂，通过

2、干凝胶转化法制备成型的多级孔TS-1分子筛。通过XRD、FT-IR、SEM等方法对TS-1分子筛晶化过程进行表征，结果表明不同的晶种导向胶对分子筛的生长速度略有影响。当用Ti-ZSM-5晶种导向胶时，晶化2h时，TS-1的相对结晶度就已达到82%，扫描电镜SEM结果表明，合成的TS-1晶粒尺寸为200-300nm，比表面积最高达到502m2·g-1，介孔体积为0.26cm3·g-1。催化反应结果表明，合成的多级孔TS-1在烯烃环氧化反应中正己烯的转化率可达21.3%，选择性达93%。环己烯的转化率可达4.3%，选择性达37%。在苯酚羟基化反应中，苯酚转化率可

3、达29.5%。与经典的水热合成法得到的TS-1相比，催化性能有所提高。第二章中采用类似的方法，以SnCl4·5H2O为锡源，TEOS为硅源，先合成出介孔碳硅锡复合物，分别以TPAOH和ZSM-5晶种导向胶为导向剂，通过干凝胶转化法制备出Sn-ZSM-5。通过XRD、FT-IR等方法对晶化过程进行了表征，结果表明晶种导向胶的加入及用量对分子筛的生长速度有很大影响。当加入晶种后干胶中TPAOH/SiO2为0.105时，经过2h晶化后，便有MFI结构的形成。延长晶化时间至10天，相对结晶度达到100%。SEM结果表明，合成的Sn-ZSM-5晶粒尺寸为150nm左右

4、，比表面积为400m2·g-1左右。最后一部分中着重介绍了多孔氧化铁的制备及光催化应用。以FeCl3·6H2O为无机铁源，尿素为沉淀剂，分别以P123和CTAB为介孔模板剂，通过水热合成法制备出介孔氧化铁。同时还研究了酒石酸钠的加入对合成的影响，分析了酒石酸钠的强螯合作用。通过XRD等方法对氧化铁前驱体和氧化铁进行了表征，结果表明，加入的酒石酸钠加强了无机物种和软模板剂之间的相互作用力，阻碍了无机单体的聚集，使CTAB的模板功能得以发挥，最终制备出多孔氧化铁。对合成的样品进行了光催化降解罗丹-B，结果表明，以P123，CTAB为模板剂并加入酒石酸钠后得到的样

5、品，其光催化降解率最高，可达到97.7%和89%。关键词：多级孔分子筛、TS-1、Sn-ZSM-5、多孔氧化铁、烯烃环氧化、苯酚羟基化、光催化降解16曲阜师范大学硕士学位论文第四章多孔氧化铁的合成、表征及在光催化降解罗丹明B中的应用4.1引言多孔氧化铁在吸附、催化、气敏材料、电极材料、磁性存储、染料和颜料、离子交换等领域都有着广泛的应用。铁在氧化还原反应里是一种很重要的变价元素，著名的Fenton反应研究了铁在水溶液中的光催化氧化反应。大量的研究表明，Fe3+具有很好的光催化活性，而Fe2O3对太阳能显示出很高的利用率。α-Fe2O3在可见光区对光显示出很强

6、吸收的能力，百分之三十多的太阳光可被吸收，这使得α-Fe2O3在光催化降解染料的研究领域担当了重要角色，是一种具有广阔前景的可见光催化剂。α-Fe2O3光化学降解反应的反应机理为：在紫外光的作用下α-Fe2O3产生的电子和空穴分别于氧分子和OH-发生反应形成过氧化物和·OH自由基，由于形成的这两种物质均具有很强的氧化能力，染料分子就可被它们氧化，从而降解为小分子[91,92]。其机理可用下式表示：hυ+α-Fe2O3→e-+h+(a)O2+e-→O2-(b)OH-+h+→·OH(c)多孔氧化铁的制备主要有软模板法和硬模板法两种。Stucky等[84]首次以F

7、eCl2、FeCl3为铁源，CnH2n+1OSO3Na(n=10,12,14,16,18)作软模板，借助有机-无机自组装的方法，制备了层状的介孔氧化铁。但此物质在除去软模板剂后性质极不稳定。Srivastava等[85]以乙醇铁为无机铁源，CTAB为软模板，通过声化学方法合成出γ-Fe2O3。但是用软模板法合成的这些氧化铁不仅多数是无定型的，而且结晶度不高，结构也不稳定，这就大大地限制了它们在催化等方面的应用。Jiao等[86]采用其他的方法，以介孔硅为硬模板，制备了拥有高度有序孔壁的介孔氧化铁。结果表明，尽管用硬模板法合成的氧化铁的孔壁高度有序，但是要去除

8、模板剂，必须要用到HF和NaOH，而这两种物质是很难