核壳型纳米复合材料CuFe2O4@NH2@Pt的制备及催化性能

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.210390

摘要/Abstract

摘要：

采用溶剂热法制备磁性CuFe₂O₄亚微球，以三氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS）为表面修饰剂对CuFe₂O₄进行氨基化修饰，吸附Pt⁴⁺离子后用乙二醇原位还原制备CuFe₂O₄@NH₂@Pt复合材料。利用透射电子显微镜（TEM）、能量色散X射线光谱仪（EDX）、X射线光电子能谱分析（XPS）、X射线衍射（XRD）、紫外可见分光光度计（UV-Vis）和振动样品磁强计（VSM）对样品形貌、结构、晶型和催化性能等进行表征。以有机染料对硝基苯酚和无机染料铁氰酸钾为目标污染物研究其催化性能，结果显示6 min内，对硝基苯酚降解率约99.9％，9 min 内，铁氰酸钾降解率约97％。为高效便捷的处理水污染提供了思路和方法。

关键词: Pt纳米颗粒, 磁性复合材料, 非均相催化剂, 协同催化, 降解

Abstract:

Magnetic CuFe₂O₄ submicrospheres were prepared by solvothermal method， and then modified with triaminopropyltrimethoxysilane （APTMS） as the surface modifier. CuFe₂O₄@NH₂@Pt composites were prepared by in-situ reduction with ethylene glycol after adsorption of Pt⁴⁺ ions. The morphology， structure and crystal morphology of the samples are characterized by transmission electron microscopy （TEM）， energy dispersive X-ray spectrometer （EDX）， X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）， X-ray diffraction （XRD）， Ultraviolet visible spectrophotometer（UV?Vis） and vibration sample magnetometer （VSM）. The catalytic activities of organic dye p-nitrophenol and inorganic dye potassium ferrocyanate are investigated as the target pollutants. The results show that the degradation rate of p-nitrophenol is about 99.9% within 6 min， and the degradation rate of potassium ferric cyanate is about 97% within 9 min.It provides ideas and methods for efficient and convenient treatment of water pollution.

Key words: Pt nanoparticles, Magnetic composites, Heterogeneous catalyst, Synergistic catalysis, Degradation

中图分类号:

O643.3

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图/表 7

图1 CuFe2O4 （A， B）和CuFe2O4@NH2@Pt （C， D）的TEM照片

Fig.1 TEM images of magnetic nanoparticles CuFe2O4 （A， B） and CuFe2O4@NH2@Pt NPs （C， D）

图2 CuFe2O4、CuFe2O4@NH2和CuFe2O4@NH2@Pt的磁化曲线

Fig.2 The VSM of CuFe2O4，CuFe2O4@NH2 and CuFe2O4@NH2@Pt

图3 CuFe2O4@NH2@Pt的HRTEM（A）和元素图谱照片（B）

Fig.3 HRTEM （A） and elemental map （B） of CuFe2O4@NH2@Pt

图4 分别为Fe（A）、O（B）、Cu（C）和Pt（D）的元素谱图

Fig.4 Elemental spectra of Fe （A）， O （B）， Cu （C） and Pt （D）

图5 CuFe2O4、CuFe2O4@NH2和CuFe2O4@NH2@Pt的XRD图谱。表示CuFe2O4晶型位置

Fig.5 XRD patterns of CuFe2O4， CuFe2O4@NH2 and CuFe2O4@NH2@Pt。 represents CuFe2O4 phase

图6 （A） CuFe2O4@NH2@Pt样品的XPS图谱；（B） Pt4f5/2，7/2的XPS图谱；（C） Cu2p3/2的XPS图谱；（D） Fe2p1/2，3/2的XPS图谱

Fig.6 （A） XPS diagram of CuFe2O4@NH2@Pt sample；（B） XPS spectrum of Pt4f5/2，7/2；（C） XPS atlas of Cu2p3/2；（D） XPS atlas of Fe2p1/2，3/2

图7 p-NP和硼氢化钠反应（A）、 CuFe2O4（B）、CuFe2O4@NH2（C）和CuFe2O4@NH2@Pt（D）催化p-NP降解的紫外可见光谱图；铁氰酸钾和甲酸钠反应（E）、CuFe2O4（F）、 CuFe2O4@NH2（G）和CuFe2O4@NH2@Pt（H）催化降解铁氰酸钾降解的紫外可见光谱图

Fig.7 Ultraviolet visible degradation spectra of p-nitrophenol （p-NP） and sodium borohydride reactipon （A）， catalyzed with CuFe2O4 （B）， CuFe2O4@NH2 （C） and CuFe2O4@NH2@Pt （D） catalysts； Ultraviolet visible degradation spectra of potassium ferricyanate and sodium formate reaction （E）， catalyzed by CuFe2O4 （F）， CuFe2O4@NH2 （G） and CuFe2O4@NH2@Pt （H） catalysts

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核壳型纳米复合材料CuFe₂O₄@NH₂@Pt的制备及催化性能

Preparation and Catalytic Performance of Core‑Shell CuFe₂O₄@NH₂@Pt Nanocomposites

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