竹基磁性生物炭復合材料的制備與表征.pdf

1、生物炭具有多孔結構、比表面積高、耐酸堿腐蝕等特性，是優(yōu)良的污染物吸附材料。當生物炭用于液相吸附時，人們主要使用過濾法將吸附后的生物炭分離或回收，但過濾法普遍存在篩網(wǎng)堵塞或吸附劑流失等棘手的問題，因此生物炭的實際應用受到制約。通過將鐵氧化物等磁性介質負載至生物炭表面，以便在外部磁場作用下實現(xiàn)簡單的固液分離，是近年來生物炭材料開發(fā)的新熱點。以竹材為生物質原料制備磁性生物炭復合材料，是擴展竹材用途、開發(fā)其高附加值產品的一種重要途徑。
　

2、　本文選用毛竹為初始原料，經過粉碎、干燥、低溫熱解、鐵鹽浸漬等步驟制備前軀體后，通過高溫一步碳化獲得了具有高飽和磁化強度的磁性竹炭。借助粉末 X射線衍射（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）、拉曼光譜、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、環(huán)境掃描電子顯微鏡（ESEM）、透射電子顯微鏡（TEM）以及超導量子干涉儀（SQUID）等手段對各竹炭產品進行了較為詳細的表征分析?，F(xiàn)將具體的研究結果匯總如下：
　?。?）綜述了磁性生物炭復合材料的

3、研究現(xiàn)狀，重點對磁性生物炭的制備方法和工藝參數(shù)帶來的影響進行了介紹，對磁性生物炭在污染物治理中的應用也作了簡單的歸納。
　?。?）以70目毛竹粉為原料，在300、450、600℃低溫下通過一小時恒溫熱解，獲得了相應的碳化料，并分別命名為 BC300，BC450，BC600。以其中的 BC600作為碳源，按1:10質量比例與六水合氯化鐵在水中混合、攪拌、干燥、研磨后，獲得待磁化的竹炭前軀體，命名為 BC600P。結果表明，BC300

4、殘留有部分原料中的官能團，并沒有完全碳化，BC450和 BC600都已碳化完全，但后者石墨化程度略高。BC600P中竹炭基體表面覆蓋了一層以氯化物和氧化物為主的含鐵衍生物，為后續(xù)的竹炭磁化提供了保障。
　　（3）以 BC600P為原料，在800、1000、1200℃高溫下通過一小時恒溫碳化，獲得了相應的磁性竹炭復合物，并分別命名為 MBC800，MBC1000，MBC1200。它們具有不同的結構與形貌，但都具有較高的飽和磁化強度。

5、MBC800中包含 Fe3O4和α-Fe2O3兩種磁性介質，其混合形成的大量球形聚合體（直徑約5μm）依附在竹炭基體表面上；MBC1000和 MBC1200中都只含有零價鐵一種磁性介質，但前者中零價鐵直徑在納米級到微米級均有覆蓋，并部分內嵌于竹炭基體中，而后者中零價鐵大多已聚合成具有數(shù)十微米直徑的近球形顆粒，部分與竹炭脫離。三個樣品的飽和磁化強度分別為63.6、118.1、122.7emu/g，其中后兩者因矯頑力較低而具有超順磁性質。優(yōu)

6、異的磁學性能顯示其在磁性材料領域具有巨大的開發(fā)潛力。
　?。?）依據(jù)從原料到最終產品各個階段獲得的表征分析結果，總結和探討了磁性竹炭的形成機理。氯化鐵溶解于竹炭懸浮液中后，系統(tǒng)在攪拌、干燥過程中形成了鐵的氧化物或氫氧化物，當結束研磨時，這些含鐵衍生物均一分布于竹炭基體表面。在高溫碳化階段，隨著溫度的不斷升高，竹炭前驅物中的鐵系化合物先被還原為Fe3O4等氧化物，后還原為零價鐵，最后團聚為體積更大的球狀零價鐵顆粒并從竹炭中脫離。因此