CuFe2O4-CNC磁性复合材料的制备及其催化性能研究

CuFe2O4-CNC磁性复合材料的制备及其催化性能研究CuFe2O4/CNC磁性复合材料的制备及其催化性能研究

摘要：本文以纤维素纳米晶状糖胶(CNC)为载体，通过化学共沉淀法制备了一系列CuFe2O4/CNC磁性复合材料，并研究了其催化降解染料废水的性能。实验结果表明，CuFe2O4/CNC磁性复合材料具有较高的饱和磁化强度和良好的催化降解性能，该复合材料作为催化剂在废水处理领域具有广阔的应用前景。

一、引言

水是生物体生存所必须的基本物质，然而，随着工农业的迅速发展，废水排放已成为一个严重的环境问题。废水中含有大量的有机染料，对环境造成严重的污染。因此，开发有效的废水处理技术具有重要的理论和实践意义。近年来，纳米材料在环境领域的应用研究备受关注。其中，CuFe2O4是一种催化活性较高的磁性材料，具有广泛的应用前景。而纤维素纳米晶状糖胶(CNC)是一种具有良好生物相容性和可降解性的纳米材料，其在催化剂载体领域也有广泛的应用。本研究将两种材料进行复合制备CuFe2O4/CNC磁性复合材料，并研究其在废水处理中的催化性能。

二、实验材料与方法

(1)实验材料：

纤维素纳米晶状糖胶(CNC)，Cu(NO3)2·3H2O，Fe(NO3)3·9H2O等。

(2)实验方法：

1)制备CuFe2O4/CNC磁性复合材料：

以CNC为载体，将Cu(NO3)2和Fe(NO3)3溶液分别滴加到CNC溶液中，通过化学共沉淀法将CuFe2O4纳米颗粒沉积在CNC表面，经过水洗和干燥得到CuFe2O4/CNC磁性复合材料。

2)表征分析：

使用X射线衍射仪(XRD)分析样品的物相结构；扫描电子显微镜(SEM)观察样品的形貌特征；霍尔效应测试仪测量样品的磁化强度。

3)催化性能测试：

将染料废水与CuFe2O4/CNC磁性复合材料接触，观察催化降解效果，并通过紫外可见分光光度计测量降解率。

三、结果与讨论

(1)所制备的CuFe2O4/CNC磁性复合材料经XRD分析，显示出典型的CuFe2O4的晶体衍射峰，表明成功制备了CuFe2O4纳米颗粒。

(2)SEM观察结果表明，CuFe2O4纳米颗粒均匀地分散在CNC的表面。

(3)CuFe2O4/CNC磁性复合材料的磁化强度测试结果显示，随着CuFe2O4颗粒含量的增加，磁化强度逐渐增强，最终达到饱和磁化强度。

(4)在染料废水处理方面，CuFe2O4/CNC磁性复合材料展示出良好的催化降解性能。随着催化剂的投入量和反应时间的增加，染料废水的降解率明显提高，达到较高的降解效果。

四、结论

本研究成功制备了CuFe2O4/CNC磁性复合材料，并研究了其在废水处理中的催化降解性能。实验结果表明，CuFe2O4/CNC磁性复合材料具有较高的饱和磁化强度和良好的催化降解性能。该复合材料作为催化剂在废水处理领域具有广阔的应用前景。然而，本研究还存在一些问题，如复合材料的稳定性和再生利用等方面有待进一步研究和改进。

本研究成功制备了CuFe2O4/CNC磁性复合材料，并通过XRD和SEM分析确认了材料的制备成功和颗粒分散性。磁化强度测试结果显示随着CuFe2O4颗粒含量的增加，磁化强度逐渐增强。在染料废水处理方面，CuFe2O4/CNC磁性复合材料展示出良好的催化降解性能，降解率随着催化剂投入量和反应时间的增加而提高。因此，CuFe2O4/CNC磁性复合材料在废水处