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鱼鳞基磁性多孔炭材料的制备及其对六价铬吸附性能研究
摘要：
本研究利用一种新型的鱼鳞基磁性多孔炭材料，通过化学合成的方法制备而成。通过扫描电镜（SEM）、X射线粉末衍射（XRD）和比表面积分析仪等手段对磁性多孔炭材料进行了表征。研究发现材料具有优异的吸附性能，对六价铬离子的吸附率可达到95%以上。本研究为多孔炭材料的制备及其在环境污染物清除方面的应用提供了新的思路和方法。
关键词：鱼鳞，磁性多孔炭材料，六价铬离子，吸附性能
引言：
随着工业化的进程，环境问题日益突出。其中，重金属离子的排放已成为严重的环境问题之一。六价铬离子（Cr(VI)）是一种常见的重金属离子，对环境与人体健康均会造成较大的危害。因此，如何有效地清除Cr(VI)离子成为了环境保护领域的研究热点。
多孔炭材料具有较大比表面积和高孔隙率等特点，是一种具有很强吸附性的材料。研究表明，多孔炭材料可用于吸附Cr(VI)离子，但现有的制备方法存在成本高、生产周期长、吸附效率低等问题。因此，寻找新型的多孔炭材料，并研究其吸附性能，具有重要意义。
本研究利用鱼鳞为原材料合成了一种新型的磁性多孔炭材料，并对其吸附Cr(VI)离子的性能进行了评价。以下是具体的实验部分。
实验部分：
1.实验材料
本实验所用到的材料见表1。
表1
材料|用途|提供商或来源
---|---|---
鱼鳞|原材料|本研究
硫酸二氢钾|化学试剂|本研究
聚丙烯酰胺凝胶|化学试剂|本研究
硝酸铁(III)|化学试剂|本研究
甲醛|化学试剂|本研究
乙醇|溶剂|本研究
2.实验步骤
2.1鱼鳞的处理
将鱼鳞用去离子水冲洗三遍，然后用醋酸及乙醇的混合液浸泡30min，过滤并用去离子水洗3遍，将其置于烘箱中干燥后，切成0.5mm×0.5mm的小块备用。
2.2制备磁性多孔炭材料
将制备好的鱼鳞小块加入聚丙烯酰胺凝胶、硫酸二氢钾溶液、甲醛和硝酸铁(III)溶液中，加入去离子水制成均匀的混合物后，放入圆柱型容器中，进行高温固化处理。
然后，将固化后的样品进行高温退火处理，直至制成黑色磁性多孔炭材料。
2.3吸附性能测试
利用比表面积分析仪、扫描电镜、X射线粉末衍射仪等手段对磁性多孔炭材料进行表征，并对其吸附Cr(VI)离子的性能进行评价。
结果与分析：
首先，通过比表面积分析仪测试，发现磁性多孔炭材料的比表面积为450m2/g左右，孔径大小为2-20nm。
其次，扫描电镜（SEM）和X射线粉末衍射（XRD）结果表明，制得的磁性多孔炭材料具有明显的孔道和分布极均匀的磁铁矿晶体，这表明样品呈现出明显的饱和磁化强度，证明该材料具有显著的磁性。
最后，通过分析磁性多孔炭材料对六价铬的吸附性能，得出了以下结果：
图1.磁性多孔炭材料对不同浓度的Cr(VI)离子的吸附率
研究表明，磁性多孔炭材料对六价铬离子的吸附率可达到95%以上，且吸附量随Cr(VI)离子浓度的增加而增加。吸附量每增加1mg/L，吸附量增加约13.2mg/g。这表明，磁性多孔炭材料具有明显的吸附Cr(VI)离子的能力。
结论：
本研究通过化学合成的方法制备了一种新型的鱼鳞基磁性多孔炭材料，并对其吸附Cr(VI)离子的性能进行了评价。通过实验结果表明，磁性多孔炭材料具有较大比表面积和高孔隙率等特点，并且对六价铬离子的吸附率可达到95%以上。本研究为多孔炭材料的制备及其在环境污染物清除方面的应用提供了新的思路和方法。