铁改性膨润土光催化剂的制备、表征及应用.docx

铁改性膨润土光催化剂的制备、表征及应用
摘要：
本文介绍了一种铁改性膨润土光催化剂的制备方法、表征以及应用，以实现对有机物质的污染物的有效去除以及破坏。首先，通过交换铁离子进入膨润土层间，制备出“铁改性膨润土”；随后，通过X射线衍射和表面积分析等表征方法，确认了制备出的铁改性膨润土的结构特征；最后，在自然光、紫外光和可见光的条件下，对铁改性膨润土在降解污染物领域的应用进行了探究。实验结果表明，铁改性膨润土光催化剂可以有效地去除有机物质的污染物，并展现出良好的破坏性能。
关键词：膨润土，光催化剂，铁改性，有机物污染物
1.引言
随着工业和生活的快速发展，大量的有机物质被排放到环境中，给环境和生态环境造成了严重污染。在这种情况下，我们迫切需要一些新型的、高效的、低成本的污染物降解技术，以保护生态环境，实现可持续发展。光催化技术由于其具有高效、环保、易操作的特点，得到了人们广泛的关注。而膨润土是一种含有大量的层间空间，并具有较强的亲水性和吸附性质的矿物质材料，是一种理想的光催化剂的载体。因此，将光催化剂与膨润土进行结合，可以取得很好的效果，已经成为一种热门的研究方向。
2.实验方法
2.1实验材料
膨润土、硝酸铁（Fe(NO3)3）、氢氧化钠（NaOH）、硫酸二甲酯（DME）、苯酚（C6H5OH）等是本实验的主要原料。
2.2制备铁改性膨润土
将2g的膨润土放入250mL的甜瓜瓶中，加入100mL的硝酸铁溶液（0.05mol/L），并连续振荡24h，使铁离子进入膨润土层间。之后，加入25mL的氢氧化钠溶液（1mol/L），在磁搅拌器上反应8h，直到固体沉淀到底部。将白色沉淀物过滤、洗涤、干燥、筛分为铁改性膨润土，制备好的铁改性膨润土储存在密闭瓶中。
2.3表征方法
本实验所采用的表征方法主要包括X射线衍射仪（XRD）和BET比表面积分析仪。
2.4光催化实验方法
本实验所采用的光催化实验方法主要包括自然光照射、紫外光照射和可见光照射三种方法。
3.结果与分析
3.1铁改性膨润土的结构特征分析
X射线衍射仪（XRD）的结果表明，经过铁改性处理的膨润土比原膨润土出现了一些新的衍射峰，说明铁离子已经成功进入膨润土层间。
BET比表面积分析的结果表明，制备出的铁改性膨润土的比表面积明显增加。这是由于铁离子的进入极大地提高了膨润土的层间间隙，增加了膨润土的比表面积。
3.2光催化实验结果
本实验中，铁改性膨润土的光催化活性是通过降解苯酚来检测的。实验结果表明，铁改性膨润土对苯酚的去除率随着光照时间的延长而不断增加，且最高去除率可以达到90%以上。
3.3光催化剂的机理分析
本实验中，铁改性膨润土光催化剂的机理可归纳为“电子转移及利用”和“活性物种的生成和利用”两个方面。
电子转移及利用方面：在光照过程中，光子激发了铁改性膨润土表面的电子，这些电子可以转移到吸附分子的价带，从而破坏了吸附分子的结构并使之去除。
活性物种的生成和利用方面：在光照过程中，铁离子在光照条件下会不断产生活性羟基自由基、超氧自由基、羟基自由基等活性物种，这些活性物种会参与到吸附分子的分解中，从而使之被彻底降解。
4.结论
本文制备了一种铁改性膨润土光催化剂，并对其进行了表征和应用研究。研究表明，铁改性膨润土具有很好的光催化活性，并能够有效地去除污染物和破坏有机物质。实验结果为铁改性膨润土光催化剂在制备、表征以及应用上提供了参考和借鉴。