[发明专利]一种多孔MnFe2

说明书

本发明公开了的一种多孔MnFe₂O₄纳米材料是通过简单溶剂热法以柠檬酸钠为表面活性剂，有效影响晶体各个晶面方向的生长速度，最终合成孔径为3‑5微米的多孔结构材料，合成的样品在室温下表现出典型的铁磁性质。多孔结构提高了材料的比表面积，通过对刚果红和重金属离子CrVI和PbII溶液的吸附实验证明,表面多孔结构MnFe₂O₄颗粒在污水处理过程中,可以更高效地去除水中的污染物,通过磁分离技术回收样品以便再利用,提高废水净化率。

技术领域

本发明涉及一种多孔MnFe₂O₄纳米材料及其制备方法，具体说是一种以柠檬酸钠为表面活性剂的溶剂热合成方法。

背景技术

工业生产中排出的污水中包含大量有机污染物和多种重金属离子,而大部分的有机污染物是以水溶性钠盐的形式存在。由于其稳定的化学结构,不与光、水和许多化学物质发生分解反应，因此，染料一旦被释放到水体环境中,就极难被清除,必须在放入接收流之前进行吸附。同时，污水中的重金属离子与人和动物血浆中的血清蛋白相互作用，会影响生物体的葡萄糖、脂肪、蛋白质的新陈代谢。因此,提高吸附剂的吸附效果是除去污水中有机污染物和多种重金属离子的有效途径之一。目前常用的吸附剂有活性炭、天然的有机和无机吸附剂以及合成吸附剂。麦麸、米糠、粘土和高岭土对CR溶液的吸附量大约为10～40mg/g,对重金属离子Cr₆₊的吸附约为10～30mg/g,对Pb₂₊的吸附约为20～60mg/g。实验制备的MnFe₂O₄铁氧体纳米粒子具有粗糙表面特征，有利于吸附各种有机溶剂，从而有助于解决污水处理的难题。另外，粒子在外加磁场作用下具有较强的铁磁性，可通过简单的磁分离过程重复使用。在磁性纳米粒子中，

锰铁氧体是具有高磁渗透性、电导率好和低损耗的尖晶石结构，被广泛应用于诸多领域。特别是在污水处理的领域,利用磁分离技术来清洁废水是一种较新的水处理技术。目前,如何高效深层的去除污水中的重金属离子是急需解决的难题，已经提出或采用的方法包括化学沉淀、离子交换、吸附、膜过滤、电化学技术和臭氧氧化等等。在这些技术中，吸附方法在设计和操作上都非常灵活，具有产生高质量的水处理效果。由于吸附过程的可逆性质，利用磁性纳米颗粒高分离效率的特点，可以在短时间内检测和分离废水中的有毒成分而有效地减少工作量，并且许多解吸过程的成本低、效率高,易于操作。

目前可用的纳米金属氧化物吸附剂，包括纳米铁氧化物、锰氧化物、锌氧化物、钛氧化物,镁氧化物和氧化铈,被列为有前途的水系统脱除重金属。除了传统的纳米金属氧化物，磁性氧化物由于具有一定的磁学性能,在外加磁场的作用下可以从水中分离出来。所以，在污水处理过程中，吸附剂容易回收和再生。磁性纳米颗粒的粒径大小、形态、散布和表面特性对其特性的影响很大，由于纳米粒子晶体表面具有不同的原子排列和电子结构，从而使其具有不同性能和磁化能力。因此，对MnFe₂O₄微/纳米粒子形貌控制合成的研究具有重要意义。本发明通过简单的溶剂热过程，控制表面活性剂的加入量，合成多孔形貌的MnFe₂O₄纳米晶体，提高了MnFe₂O₄对于刚果红、重金属离子Pb₂₊、Cr₆₊溶液的吸附能力，进一步扩展了磁性材料的应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用柠檬酸钠作为表面活性剂的溶剂热法制备的多孔MnFe₂O₄纳米材料，多孔结构的MnFe₂O₄纳米晶体，提高了MnFe₂O₄对于刚果红、重金属离子Pb₂₊、Cr₆₊溶液的吸附能力，进一步扩展了磁性材料的应用领域。