Page 105 - 《精细化工》2020年第3期

第 3 期 计宏益，等: 前驱体法制备四氧化三铁及其催化性能 ·523·

 、TOC t 分别为反应 t min 后活性艳红 X-3B 与 TOC Fe 3 O 4 -PR 的饱和磁化强度为 62 emu/g，Fe 3 O 4 -
t
的质量浓度，mg/L。 CO 的饱和磁化强度为 49 emu/g；两种材料的磁滞回
活性艳红 X-3B 降解过程动力学分析按式（5） 线都经过原点，说明两种材料的矫顽力都为 0，具
拟合处理： 有超顺磁性。VSM 分析结果表明，可利用外磁场对
   制备的材料进行定位控制、分离、回收，达到反复
ln  t    kt （5） 循环利用的效果。
  0 
式中：  为活性艳红 X-3B 初始质量浓度，mg/L； 2.1.2 SEM 及粒径分析
0
 为反应 t min 后活性艳红 X-3B 的质量浓度，mg/L； 前驱体、Fe 3 O 4 -PR 及 Fe 3 O 4 -CO 的 SEM 分析结
t
–1
k 为表观速率常数，min ；t 为反应时间，min。 果分别如图 2（a~c）所示。由图 2a 可知，前驱体呈
现无定形交联结构。由图 2b 可知，大部分 Fe 3 O 4 -PR
2 结果与讨论 颗粒呈现出规则的多面立体结构，但其间也存在部
分 结 构 有缺陷 的不 规则颗 粒。 由图 2c 可知 ，
2.1 表征分析 Fe 3 O 4 -CO 形貌与 Fe 3 O 4 -PR 明显不同，Fe 3 O 4 -CO 颗
2.1.1 XRD 及 VSM 分析 粒呈现出大而扁平的结构。Fe 3 O 4 -PR 及 Fe 3 O 4 -CO
前驱体、Fe 3 O 4 -PR 及 Fe 3 O 4 -CO 的 XRD 分析结 的粒径分析结果如图 2d 所示。Fe 3 O 4 -PR 粒径分布在
果见图 1a。前驱体在 2θ=21.223°、33.241°和 36.649° 200~615 nm 内；Fe 3O 4-CO 粒径分布在 220~1480 nm
处有 FeOOH 的衍射峰 [18] ，但是基底不平，杂峰较 内。 SEM 及粒径分 析 结果表明 ， Fe 3 O 4 -PR 与
多。这说明前驱体的主要成分是 FeOOH，但结晶度 Fe 3 O 4 -CO 的形貌结构和粒径有较大差别，Fe 3 O 4 -PR
不好。Fe 3 O 4 -PR 在 2θ=30.157°、35.521°、43.172°、 颗粒的粒径更小，比表面积更大。

57.098°和 62.703°处具有明显的衍射峰，这与 Fe 3 O 4
的标准图谱(JCPDS No.88-0315)相吻合 [19] 。另外，
Fe 3 O 4 -CO 的衍射图谱与 Fe 3 O 4 -PR 的衍射图谱相比，
基底略有不平和波动。这说明 Fe 3 O 4 -CO 晶体结构较
差。XRD 分析结果表明，采用本文的前驱体法可制
得类芬顿催化剂 Fe 3 O 4 -PR；且与文献[17]共沉淀法
制备的 Fe 3 O 4 -CO 相比，Fe 3 O 4 -PR 的晶体结构更好。
Fe 3O 4-PR 及 Fe 3O 4-CO 的 VSM 分析结果见图 1b。

图 2 Fe 3 O 4 -PR 及 Fe 3 O 4 -CO 的 SEM 及粒径分布图
Fig. 2 SEM images and particle size distribution of
Fe 3 O 4 -PR and Fe 3 O 4 -CO

2.2 催化活性及稳定性研究
2.2.1 催化活性研究
为了更好地评价 Fe 3 O 4 -PR 的催化活性，将其与
Fe 3 O 4 -CO 进行催化降解对比实验，测定反应过程中
活性艳红 X-3B 降解率及 TOC 去除率，结果如图 3a
所示。以 Fe 3 O 4 -PR 为催化剂时，反应 120 min 后活
性艳红 X-3B 的降解率为 97%，TOC 去除率为 47%；
以 Fe 3 O 4 -CO 为催化剂时，反应 120 min 后活性艳红
X-3B 的降解率为 83%，TOC 去除率为 38%。
另外，分别将两种体系下实验过程中活性艳红
X-3B 质量浓度根据对数方程 ln(ρ 0 /ρ t )-t 进行拟合处

理，结果如图 3b 所示。由图可知，动力学拟合曲线
图 1 Fe 3 O 4 -PR 及 Fe 3 O 4 -CO 的 XRD、VSM 图 2
Fig. 1 XRD and VSM spectra of Fe 3 O 4 -PR and Fe 3 O 4 -CO 拟合度 R 分别为 0.95（Fe 3 O 4 -PR）、0.97（Fe 3 O 4 -CO）。