《Fe3O4/CeO2複合材料的組裝機制及其催化類Fenton反應性能研究》是依託大連理工大學,由李克艷擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Fe3O4/CeO2複合材料的組裝機制及其催化類Fenton反應性能研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李克艷
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Fenton氧化法是一種極具發展潛力的處理難生物降解有機污染物的高級氧化技術。磁鐵礦（Fe3O4）由於具有催化活性高、易於回收利用等優點，成為異相Fenton催化劑的研究熱點，但是磁性納米粒子在操作過程中容易團聚，導致催化活性降低。本項目擬將非磁性的CeO2與Fe3O4複合，構築中空多孔結構的Fe3O4/CeO2複合材料以提高催化活性和穩定性。擬利用溶劑熱、沉澱等液相法通過改變反應參數調控Fe3O4和CeO2納米顆粒的組裝形式以及複合物的組成和微觀結構，研究複合材料在類Fenton反應中催化降解有機污染物（如苯酚、偶氮染料等）的催化活性和穩定性。項目預期將揭示Fe3O4和CeO2在納米尺度上的組裝機制，闡明催化劑的組成、微觀結構對催化活性和穩定性的影響規律。項目的研究成果對於中空多孔結構氧化物複合材料的構築具有重要意義，可以為設計高效、穩定的異相Fenton催化劑提供科學依據。
結題摘要
Fenton氧化法是一種極具發展潛力的處理難降解有機污染物的高級氧化技術。磁鐵礦（Fe3O4）由於具有催化活性高、易於回收利用等優點，成為異相Fenton催化劑的研究熱點。異相Fenton催化劑解決了均相Fenton反應中存在的一些問題，但是仍存在催化劑的活性低、活性金屬組分易溶出等問題。本項目針對Fe3O4作為異相Fenton催化劑存在的不足，開展了Fe3O4基複合材料的組成與結構設計、Fenton反應性能評價和催化劑的構效關係研究。主要包括：1、Fe-Ce、Fe-Cu複合物的組成、微觀結構、表面特性的設計與調控；2、以偶氮染料和苯酚為模型污染物進行複合材料的異相Fenton催化性能評價；3、通過XRD、TEM、氮氣物理吸附、TG、XPS、ICP、Raman等手段對催化劑的組成、結構進行表征，結合材料的Fenton催化性能，研究材料的組成、結構與催化性能之間的關係；4、複合物在Fenton反應體系中的催化機理研究。研究發現，Fe3O4與Ce、Cu複合後其催化活性有明顯提高，提高程度與兩種金屬組分比例、材料的微觀結構密切相關，不同金屬比例影響材料的形貌、顆粒尺寸、表面特性、活性組分的分散度等。將Fe活性組分負載在介孔CeO2上可以顯著提高催化劑的穩定性，減少金屬流失。總體來講，通過本項目的研究，提出了多種製備金屬氧化物複合物的簡便化學方法，揭示了調控材料微觀結構的化學反應機制，闡明了催化劑的組成、結構對催化活性和穩定性的影響規律，開發了Fe3O4/CeO2、Fe3O4/CeCO3OH、Fe3O4/C/Cu2O等性能優異的複合物異相Fenton催化劑。本項目的研究結果已發表論文12篇。項目的研究成果對於金屬氧化物複合材料的可控制備以及高效、穩定的異相Fenton催化劑的設計開發具有一定的參考價值。
