Page 210 - 《精细化工》2022年第1期

·200· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

了 Cr 2p 3/2 和 Cr 2p 1/2 双重峰，表明 Cr 成功被吸附到
CSCBC 上。为了更加准确阐明 CSCBC 的吸附机理，
将 Fe 和 Cr 元素经过 284.8 eV 的 C 1s 峰校准后进行
分峰拟合，结果如图 6b~e 所示。图 6e 显示 CSCBC
吸附后的 Cr 2p 谱图中产生了 4 个峰，其中 577.6 和
586.7 eV 与 Cr(Ⅲ)有关 [20-21] ，而 580.3 和 589.4 eV
则可归因于 Cr(Ⅵ) [22] 。此外，580.3 和 589.4 eV 处
的峰面积小于 577.6 和 586.7 eV 处的峰面积，Cr(Ⅲ)
与 Cr(Ⅵ)峰面积比值为 1.7，这可能是由于 CSCBC
主要通过将 Cr(Ⅵ)还原为 Cr(Ⅲ)再吸附在 CSCBC 表
面和孔道去除。据文献报道，Fe 2p 3/2 和 Fe 2p 1/2 的
结合能强烈依赖于 Fe 元素的离子态，且其卫星峰位
置也对 Fe 元素的化学态非常敏感，这些峰已用于定
性确定铁的离子态 [23-24] 。在 CS 的 Fe 2p 光谱中出现
了 Fe(Ⅱ)和 Fe(Ⅲ)的峰，分别在 709.7、723.3 eV 和
711.7、725.3 eV 处，其中 Fe(Ⅱ)和 Fe(Ⅲ)峰面积比
值为 1.8（图 6b）。而 CSCBC 的 Fe 2p 光谱的 Fe(Ⅱ)
和 Fe(Ⅲ)的峰略微偏移，其峰位分别出现在 710.1、
723.7 eV 和 711.8、725.4 eV，且 Fe(Ⅱ)和 Fe(Ⅲ)峰
面积的比值减小为 1.3，表明 CS 被碱性激发剂活化
形成 CSCBC 后，部分 Fe(Ⅱ)转化为了 Fe(Ⅲ)，在谱
图上对应为 711.8 和 725.4 eV 特征峰面积的增加
（图 6c）。可以推测出，原料 CS 经碱性激发剂激发
形成 CSCBC 的过程为：CS 中的铁橄榄石（Fe 2 SiO 4 ）
4–
在碱性条件下被溶解为 Fe(Ⅱ)和 SiO 4 ，被溶解后的
Fe(Ⅱ)在体系中反应转化成 Fe(Ⅲ)，Fe(Ⅲ)在形成的
N–A–S–H（其中，N 代表 Na，A 代表 Al，S 代表
3+
Si，H 代表 H 2 O）凝胶中部分取代 Al ，形成铁氧
四面体，最终体系中的 N–A–S–H 凝胶不仅含有铝
氧四面体和硅氧四面体，还含有铁氧四面体，其存
在更有利于材料化学键合陶瓷体的形成。而在
CSCBC 吸附后的 Fe 2p 光谱中，Fe(Ⅱ)和 Fe(Ⅲ)分
别对应 710.6、724.2 eV 和 711.5、725.1 eV，Fe(Ⅱ)
和 Fe(Ⅲ)峰面积的比值进一步减小为 1.0（图 6d）。
表明吸附后大量的 Fe(Ⅱ)转换为 Fe(Ⅲ)，为 Cr(Ⅵ)
还原成 Cr(Ⅲ)提供孤对电子。说明 CSCBC 通过将
Cr(Ⅵ)还原成 Cr(Ⅲ)再吸附在材料表面及孔道除去，
这一发现与 CAI 等 [25] 研究结论一致。
a—CS 和 CSCBC 吸附前后 XPS 全谱；b—CS 的 Fe 2p 谱；
c—CSCBC 吸附前的 Fe 2p 谱；d—CSCBC 吸附后的 Fe 2p 谱；
e—CSCBC 吸附后的 Cr 2p 谱
图 6 CS 和 CSCBC 吸附前后 XPS 谱图
Fig. 6 XPS spectra of CS and CSCBC before and after
adsorption

2.5.3 微观结构分析
CSCBC 吸附前后的 SEM 分析如图 7 所示。从
图 7a 可以看出，吸附剂存在微小孔隙，为吸附 Cr(Ⅵ)
提供了较为有利的条件。由图 7b 可以看出，吸附后
的吸附剂表面的孔隙变得更加明显，推测是强酸性