MCM-41负载磁铁矿纳米颗粒及其对Cu(Ⅱ)的吸附特征

作     者：于文彬 覃宗华 周楼 许善胜 于文霖 万泉 YU Wenbin;QIN Zonghua;ZHOU Lou;XU Shansheng;YU Wenlin;WAN Quan

作者机构：中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081 贵州师范学院化学与材料学院贵州贵阳550018 桂林理工大学材料科学与工程学院广西壮族自治区桂林541004 

出 版 物：《矿物学报》 (Acta Mineralogica Sinica)

年 卷 期：2024年第44卷第2期

页      面：155-164页

核心收录：

学科分类：0709[理学-地质学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：贵州省科技计划项目(编号:黔科合基础1318号) 

主　　题：磁铁矿 负载 吸附 重金属 Cu(Ⅱ) 

摘      要：本研究通过共沉淀法制备了MCM-41负载磁铁矿纳米颗粒(MCM-41/Mag),并研究了其结构、热稳定性及对Cu(Ⅱ)的吸附特征。MCM-41/Mag中磁铁矿纳米颗粒分布在MCM-41的外表面及介孔孔道内,w(磁铁矿)为17.33%的负载型样品(MCM-41/Mag_(0.3))的比表面积为631.6 m^(2)/g,远高于纯磁铁矿纳米颗粒(Mag-NPS)的91.1 m^(2)/g,这归因于磁铁矿纳米颗粒在MCM-41上良好的分散性及载体巨大的比表面积。DSC结果表明MCM-41/Mag_(0.3)中磁铁矿的相变温度显著高于Mag-NPS。MCM-41/Mag_(0.3)吸附Cu(Ⅱ)在120 min可达到平衡,其吸附等温线符合Sips模型,最大吸附量为10.44 mg/g,吸附机理包括化学吸附和物理吸附,部分Cu(Ⅱ)可与磁铁矿表面形成Fe—O—Cu共价键,部分Cu(Ⅱ)通过静电作用吸附在样品表面。MCM-41/Mag_(0.3)中单位磁铁矿对Cu(Ⅱ)的最大吸附量可达62.78 mg/g,显著高于文献报道的其他铁(氢)氧化物。由于其快的吸附速率和高的吸附能力,MCM-41/Mag_(0.3)可作为Cu(Ⅱ)吸附材料用于水体中重金属离子的去除。本研究结果有助于拓展磁铁矿在环境治理领域的应用并为开发性能良好的重金属吸附剂提供理论参考。