Page 191 - 精细化工2019年第8期

第 8 期 孙 琳，等: Mn 3 O 4 @SiO 2 核壳磁性复合材料对钼（Ⅵ）的吸附性能 ·1679·

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过程如下：称取 0.04 g Mn 3 O 4 @SiO 2 复合材料加入 象和 1216 cm 处 Mn—Si—O 伸缩振动峰的出现说
100 mL 锥形瓶中，加入 pH 为 2.8 和质量浓度为 明复合材料中的 Mn 3 O 4 和 SiO 2 发生了相互作用。复
40 mg/L 的钼（Ⅵ）溶液 50 mL，在 25 ℃和振荡速 合材料中其他存在的峰在 SiO 2 和 MnO x （x=1~2）粒
度为 400 r/min 下吸附至预定时间后，固液采用磁性 子中也被观察到。
分离，取上层清液 2 mL 移入 50 mL 容量瓶并定容，
然后运用 722S 分光光度计测定钼（Ⅵ）溶液的吸光
度，计算钼（Ⅵ）的质量浓度，采用式（4）计算
Mn 3 O 4 @SiO 2 复合材料对钼（Ⅵ）的吸附量。
Q  ( 0   t  ) V （4）
t
M
式中：ρ 0 、ρ t 分别为溶液中钼（Ⅵ）的初始质量
浓度和吸附 t 时间时钼（Ⅵ）的质量浓度，mg/L；
M 为吸附剂质量，g；Q t 为吸附 t 时钼（Ⅵ）的吸附
量，mg/g；V 为溶液的体积，L。
Mn 3 O 4 @SiO 2 核壳磁性复合材料的再生：在
图 1 SiO 2 、Mn 3 O 4 和 Mn 3 O 4 @SiO 2 的傅里叶变换红外光谱图
25 ℃下，向 100 mL 40 mg/L 的钼（Ⅵ）溶液加入 Fig. 1 FTIR spectra of SiO 2 , Mn 3 O 4 and Mn 3 O 4 @SiO 2
0.04 g Mn 3 O 4 @SiO 2 磁性复合材料，吸附达到平衡

后，以 10 mL 0.05 mol/L NaOH 溶液在 45 ℃下对吸 2.1.2 XRD 分析
附材料超声解吸处理 30 min，进行固液磁性分离， Mn 3 O 4 @SiO 2 、Mn 3 O 4 和 SiO 2 样品的 XRD 图如
然后用去离子水超声处理再生 30 min，固液磁性分 图 2 所示。从图 2 可知：Mn 3 O 4 @SiO 2 和 SiO 2 在 2
离，得再生 Mn 3 O 4 @SiO 2 磁性复合材料。重复以上 为 22.96°处有一个馒头型衍射峰，数据与 SiO 2
步骤，考察了复合材料的循环使用性能。 （JCPDS No. 29-0085）相吻合，属于无定形结构；
1.3 结构表征与性能测试 Mn 3 O 4 @SiO 2 和 Mn 3 O 4 样品在 2 为 28.93°、32.39°、
将干燥的 Mn 3 O 4 和 Mn 3 O 4 @SiO 2 核壳磁性复合 36.10°、38.10°、44.43°、50.86°、58.53°、59.94°和
材料分别采用 KBr 压片后，通过红外光谱仪测定其 64.57° 的衍射峰 , 与黑锰 矿 Mn 3 O 4 （ JCPDS No.
结构；将干燥的 Mn 3 O 4 和 Mn 3 O 4 @SiO 2 核壳磁性复 24-0734）的数据一致，分别对应（112）、（103）、
合材料采用扫描电镜表征表面形貌；运用Ｘ射线衍 （211）、（004）、（220）、（312）、（321）、（224）
射仪鉴定 Mn 3 O 4 和 Mn 3 O 4 @SiO 2 核壳磁性复合材料 和（314）晶面，但 Mn 3 O 4 @SiO 2 复合材料中的 Mn 3 O 4
的物相；采用透射电镜分析材料的粒径和样貌；运 衍射峰尖锐程度相对减弱；结合复合材料的红外光谱
用磁强计对样品进行磁性分析；材料的比表面积和 分析至少可说明二氧化硅成功地附着于 Mn 3O 4 表面，
孔体积在比表面微孔分析仪上测定。 二者间具有较强的分子作用力。同时，Mn 3 O 4 @SiO 2
复合材料中出现的少许杂峰为其他 MnO x （x=1~2）
2 结果与讨论 的衍射峰，这与红外光谱分析结果一致。

2.1 材料表征
2.1.1 红外光谱分析
Mn 3 O 4 @SiO 2 、Mn 3 O 4 和 SiO 2 的红外谱图如图 1
所示。
由图 1 可知，Mn 3 O 4 @SiO 2 在 2915、2861 和 1480
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cm 的峰分别为亚甲基的伸缩振动峰、甲基的伸缩
振动峰和 C—O 的伸缩振动峰，说明复合材料中残
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留了有机碳链；在 1066、786 和 446 cm 的峰分别
为 Si—O—Si 不对称伸缩振动峰、Si—O—Si 对称伸

缩振动峰和 Si—O—Si 弯曲振动峰；在 456、618 和
1216 cm −1 分别归属于八面体中 Mn—O、二价 Mn 图 2 SiO 2 、Mn 3 O 4 和 Mn 3 O 4 @SiO 2 的 XRD 图
Fig. 2 XRD patterns of SiO 2 , Mn 3 O 4 and Mn 3 O 4 @SiO 2
的 Mn—O 及 SiO 2 和 MnO x （x=1~2）间 Mn—Si—O

伸缩振动峰 [26-27] 。对比纯 Mn 3 O 4 ，Mn 3 O 4 @SiO 2 红 2.1.3 扫锚电镜和透射电镜分析
外光谱图中的 Mn 3 O 4 吸收峰稍向蓝区移动。蓝移现 图 3 为 Mn 3 O 4 @SiO 2 和纯 Mn 3 O 4 的 SEM 和 TEM