富含异相晶界的超顺磁性铁氧化物/碳复合材料用于阴阳离子染料去除

铁氧化物基纳米结构作为去除有机染料的高效吸附剂受到广泛关注。其去除性能强烈依赖于铁氧化物纳米结构中的化学计量比、物相、活性边、缺陷态等。本文通过简单沉淀法并结合煅烧合成了具有明确异相晶界的铁氧化物/碳复合材料。我们深入研究了异相铁氧化物/碳复合材料的局域结构、自旋动力学与磁性能，以探究其对阳离子与阴离子染料的去除能力。为验证异相晶界存在的效用，我们也考察了具有同相晶界的铁氧化物/碳纳米复合材料。研究发现，相较于合成的咪唑封端超顺磁性 ${\alpha}$-Fe2O3（分别为 25.11 mg g-1 与 40.44 mg g-1）和同相铁氧化物/碳纳米复合材料（分别为 9.41 mg g-1 与 5.43 mg g-1），异相铁氧化物/碳对阳离子（结晶紫）与阴离子（刚果红）染料的去除容量分别为 35.45 mg g-1 与 45.84 mg g-1。我们讨论了煅烧过程中异相局域结构演化及去除容量提升的可能机制。给出了详尽的染料吸附研究，包括吸附动力学研究。拟二级动力学模型被证实适用，表明化学吸附是导致染料吸附的主导因素；而 Weber-Morris 模型表明纳米复合材料的边界层对吸附过程有强烈影响。