磁性FexOy/SBA-15的制备及其光催化降解应用

胡桂山 蔡朝伟 王同飞 李博 王俊宏（陕西理工大学化学与环境科学学院，陕西汉中723000）

磁性FexOy/SBA-15的制备及其光催化降解应用

胡桂山 蔡朝伟 王同飞 李博 王俊宏（陕西理工大学化学与环境科学学院，陕西汉中723000）

运用浸渍灼烧法合成磁性FexOy/SBA-15，通过XRD和VSM等技术对其表征，同时探讨了磁性FexOy/SBA-15光催化降解甲基橙的影响因素。结果表明FexOy/SBA-15是一种超顺磁性材料，其饱和磁化强度为18.90emu/g，具有二维六方介孔结构，但比表面积和吸附体积有所减小；实验得到优化降解条件为：C0=19mg/L、pH=4、T=45℃。

FexOy/SBA-15;光催化降解;污水处理

TiO2的研究揭开了光催化化学的序幕，然而它的禁带较宽（3.2eV），不能被可见光激发，相比之下，Fe2O3具有较窄的禁带（2.1eV），对可见光表现出较好的光电化学响应，近年来得到广泛的研究；但其比表面积较小，容易团聚，分散性较差，一般将其负载到比表面积较大的载体上使用，其中以SBA-15[1]为载体应用比较广泛。本文简述了磁性FexOy/SBA-15材料的制备及其性能研究，并将其用于光催化降解模拟废水中的甲基橙。

1 实验部分

2 结果与讨论

通过低角度XRD测试，发现FexOy/SBA-15有一个（100）晶面的衍射峰，表明磁性FexOy/SBA-15具有有序的介孔结构，但由于FexOy填充堵塞了部分孔道，模糊了孔道和孔壁的电子云界限，导致了衍射峰强度降低。通过氮吸附测试可知，FexOy/SBA-15存在H1型滞后环，这种滞后环对应的孔道微观结构为独立的圆筒状的细长孔道，且孔径尺寸均匀，分布较窄。通过计算得到FexOy/SBA-15的孔径约为3.6nm，比表面积164.0m2/g，孔容积0.1147cm3/g。此外，利用VSM对FexOy/SBA-15的磁性能进行研究，发现FexOy/SBA-15基本没有磁滞后环，饱和磁化强度为18.90emu/g，说明该材料是一种较好的超顺磁性材料。

利用浓度与吸光度关系所绘制的标准曲线，相关系数为0.9971，能够较好地反应甲基橙浓度与吸光度之间的关系。通过改变甲基橙溶液的浓度、pH和反应温度，探讨其对光催化降解甲基橙的影响。发现随着甲基橙浓度的增加、pH值的减小和反应温度的升高，光催化降解效率上升。当甲基橙浓度为19mg/L、pH为4和反应温度为45℃时，甲基橙的降解率最高，降解率为83.98%。因为偏碱性溶液可能会破坏磁性FexOy/SBA-15的结构，从而降低材料的催化活性；温度升高增加了有效碰撞次数，加快了磁性SBA-15与甲基橙的反应速度。

3 结语

本文以SBA-15为载体，运用简便的浸渍-灼烧法制备了磁性FexOy/SBA-15介孔分子筛，同时对其结构性能进行表征，结果表明制备的磁性材料具有良好的二维六方介孔结构，饱和磁化强度为18.90emu/g，有超顺磁性特性，但孔径和比表面积相对减小。将制备的磁性FexOy/SBA-15材料用于光催化降解甲基橙水溶液，得到的最佳降解条件为甲基橙浓度19 mg/L、pH 4和反应温度45℃。

[1]Zhao D,Feng J,Huo Q,et al.Triblock copolymer syntheses of mesoporous silica with periodic 50 to 300 angstrom pores[J].Sci⁃ence,1998,279(5350):548-552.

[2]Wang J,Ge H,Bao W.Synthesis and characteristics of SBA-15 with thick pore wall and high hydrothermal stability[J].Ma⁃terials Letters,2015,145:312-315.

陕西理工学院2016年大学生创新创业训练计划项目资助，项目编号为2016046

胡桂山（1996-），男，汉族，陕西安康人，陕西理工大学化学与环境科学学院14届本科生

王俊宏（1967-），男，汉族，河南林州人，博士，副教授，从事能源化工与催化新材料合成