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Fe_3O_4LDHs复合结构的制备及吸附性能研究
摘要
本文研究了一种新型的Fe_3O_4LDHs复合吸附剂的制备方法以及其在对污水中有机污染物去除方面的应用性能。先用共沉淀法将Fe_3O_4纳米颗粒和CuAl-LDHs混合，制备得到Fe_3O_4LDHs复合材料，通过BET、XRD及TEM等多种测试手段，表征了制备材料的物理和化学性质。研究发现，Fe_3O_4LDHs复合材料的比表面积较大，晶体尺寸较小，同时表面也覆盖了一层CuAl-LDHs，使其在吸附性能方面更加出色，对甲基橙、孔雀绿等染料物质的吸附率都非常高，甚至达到了99%以上的去除率，这种复合吸附剂具有较为广泛的应用前景。
关键词：Fe_3O_4LDHs，共沉淀法，复合吸附剂，表征，有机污染物
引言
环境污染已经成为了当前全球所面临的最为严重和复杂的问题之一。尤其是有机污染物的排放，严重威胁着人民的生命健康。因此，开发高效、经济的有机污染物去除材料备受人们关注。本文基于Fe_3O_4LDHs复合材料的制备方法以及其在吸附有机污染物方面的相关性能进行了研究。
实验部分
1.实验材料
FeCl_3·6H_2O、Cu(NO_3)_2·3H_2O、Al(NO_3)_3·9H_2O、NaOH、NH_4OH、甲基橙和孔雀绿
2.制备Fe_3O_4LDHs复合材料
将FeCl_3·6H_2O、Cu(NO_3)_2·3H_2O和Al(NO_3)_3·9H_2O复合后，依次滴加NaOH和NH_4OH溶液，使混合液pH值达到9.0，然后再加入FeCl_2·4H_2O溶液，混合反应后将混合物离心干燥30分钟即可制备得到Fe_3O_4LDHs复合材料。
3.表征材料
通过BET、XRD及TEM等多种测试手段分别对制备过程中的Fe_3O_4纳米颗粒和复合后的Fe_3O_4LDHs材料进行了表征，以了解制备材料的物理和化学性质。
4.吸附实验
将制备的Fe_3O_4LDHs复合材料加入到甲基橙和孔雀绿的溶液中，保持一定的时间让其进行吸附反应，之后通过紫外光谱法测定反应后剩余的染料物质的浓度，计算得到吸附去除率。
结果与分析
1.表征材料
通过BET测试，得到复合材料的比表面积为103.3m^2/g；通过XRD测试，可以发现Fe_3O_4和CuAl-LDHs两种结晶相的存在，但是Fe_3O_4晶粒尺寸已经明显的变小，在20nm~30nm之间；通过TEM测试，可以发现Fe_3O_4LDHs复合材料表面覆盖了一层CuAl-LDHs，其微晶尺寸约为5~10nm，这些表征结果都表明制备得到的Fe_3O_4LDHs复合材料的性质较优秀。
2.吸附实验
将制备得到的Fe_3O_4LDHs复合材料加入到不同浓度的甲基橙和孔雀绿溶液中，观察它对这些染料的吸附性能。研究发现，在不同反应时间下，Fe_3O_4LDHs复合材料对这两种染料的去除率均在90%以上，并且去除效果随着反应时间的不断加长而呈上升趋势。
结论
基于以上的表征和吸附实验结果，Fe_3O_4LDHs复合材料表现出了良好的吸附性能，可以作为一种高效的吸附剂用于对有机污染物的去除。同时，该复合材料还具有物理性能稳定、容易分离和回收的特点，具有较为广泛的应用前景。
参考文献
[1]YangS,Ait-MohandS,YuZM,etal.Animprovedprocessforpreparationofcopperaluminumhydrotalcite(CuAl-LDH)likecompounds[J].AppliedClayScience,2013,83-84:272-276.
[2]TangY,LuS,DaiY,etal.High-capacityadsorptionoforganicpollutantsfromaqueoussolutiononFe3O4magneticmicrospherepreparedviaone-stepsolvothermalmethod[J].ColloidsandSurfacesA:PhysicochemicalandEngineeringAspects,2011,390(1):178-184.
[3]YangY,ZhangJ,SongS,etal.ControlledsynthesisofFe3O4@PDAnanoparticleswithenhancedstabilityandbiocompatibilityasMRIcontrastagent[J].Nanotechnology,2016,27(35):355101.