探索纳米结构锰氧化物的制备及催化处理染料废水

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1、Y870249纳米结构锰氧化物的制各及催化处理染料废水SynthesisofNanostructuredManganeseOxidesandTheirCatalyticApplicationsinDyingWasteWaterTreatment作者姓名韭屋威学科、专业(工程领域)他堂工苎导师及职称瑟卫堑熬援2006年5月20日纳米结构锰氧化物的制备及催化处理染料废水摘要本文以纳米结构前驱体3'-MnOOH纳米棒为原料，对其进行热处理相继制备出p-Mn02纳米棒、Mn203纳米棒和Mn304纳米棒。利用热分析和XRD对Y-MnOOH煅烧过程所得产物进行物相分析

2、。当在空气中于250一1050℃温度范围内煅烧时，前驱物T-MnOOH首先转化为p．Mn02，再进一步氧化为Mn203，最终转变为Mn304。当在N2气氛条件下，Y．MnOOH在500。C就可以直接转化为Mn304。经TEM和HRTEM分析，所得的锰氧化物保持了与前驱物7-MnOOH相似的形貌。另以市售MnC03为前驱物进行热分解以及采用水热法分别制备出了Mn203微米球和Mn304纳米粒子。将所得纳米结构锰氧化物应用到染料废水处理，能催化H202氧化分解亚甲基蓝染料。纳米结构锰氧化物在H202氧化分解亚甲基蓝染料过程的催化性能研究表明13-Mn02纳米棒、

3、Mn203纳米棒、Mn304纳米粒子的催化性能分别高于市售Mn02，Mn203微米球和Mn304纳米棒。在3-Mn02纳米棒、Mn203纳米棒、Mn304纳米粒子为催化剂条件下，分别研究了亚甲基蓝初始浓度、H202浓度、催化剂用量对亚甲基蓝脱色率的影响。动力学研究表明以3-Mn02纳米棒、Mn203纳米棒、Mn304纳米粒子为催化剂的反应级数分别为2．5级、1级、1级，其反应速率常数分别为1．677(mol／L)-1．5min～、O．00724min～、0．01479min～。经COD、紫外一可见光谱、气相色谱、红外光谱分析表明，亚甲基蓝分子结构在催化反应过

4、程遭到破坏，转变为有机小分子及二氧化碳等物质。关键词：纳米结构；锰氧化物：亚甲基蓝；H202；催化SynthesisofNanostrueturedManganeseOxidesandTheirCatalyticApplicationsinDyingWasteWaterTreatmentAbstractSingle-crystallinenanorodsofD—Mn02，Mn203andMn304weresuccessfullysynthesizedviatheheat—treatmentofy-MnOOHnanorods，whichwereprepared

5、throughahydrothermalmethodinadvance．ThecalcinationprocessofT-MnOOHnanorodswasstudiedwiththehelpofThermogravimetricanalysisandX—raypowderdiffraction．Whenthecalcinationswereconductedinairfrom250℃to1050"C，theprecursorT-MnOOHwasfirstchangedtoB—Mn02，thentoMn203andfinallytoMn304．Whencalc

6、inedinN2atmosphere，7-MnOOHwasdirectlyconvertedintoMn304ataslowas500。C．Transmissionelectronmicroscopy(TEM)andhigh-resolutionTEMwerealsousedtocharacterizetheproducts．Theobtainedmanganeseoxidesmaintaintheone-dimensionalmorphologysimilartotheprecursor7-MnOOHnanorods．Furtherexperimentss

7、howthattheas—preparednanostructuredmanganeseoxideshavecatalyticeffectsontheoxidationanddecompositionofthemethyleneblue(MB)dyewithH202．TheresultsindicatethatthecatalyticactivityofD—Mn02nanorods，Mn203nanorodsandMn304nanoparticlesishigherthanthatofcommercialMn02，Mn203microspheresandMn

8、304nanorodsrespectively．Th