【摘 要】
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水钠锰矿属于层状结构锰矿物,在多相催化、吸附及电化学等领域得到了广泛应用。本文制备了Fe和Ni掺杂的水钠锰矿,研究了掺杂对其微波吸收、降解四环素及电化学性能的影响,揭
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水钠锰矿属于层状结构锰矿物,在多相催化、吸附及电化学等领域得到了广泛应用。本文制备了Fe和Ni掺杂的水钠锰矿,研究了掺杂对其微波吸收、降解四环素及电化学性能的影响,揭示了水钠锰矿材料“成分-结构-性能”之间的关系。主要的工作内容与结论如下:1.采用水热法制备了纯相Fe掺杂、Ni掺杂的水钠锰矿。研究表明,Fe、Ni的掺杂会导致水钠锰矿的结晶度降低、颗粒粒径减小、比表面积增大。通过元素分析、XPS分析及结构精修等方法,证明了Fe和Ni在水钠锰矿结构中分别以Fe（III）与Ni（II）的形式存在,替代了[Mn O6]八面体中的Mn（III）。2.水钠锰矿的微波吸收性能受介电损耗和磁损耗的影响。随着Fe掺杂量的增加,介电损耗和磁损耗均有所增加,前者对水钠锰矿的微波吸收性能起主要贡献,最大反射损耗为-16.95 d B,表明铁掺杂的水钠锰矿是良好的微波吸收材料。3.水钠锰矿降解四环素的实验证明,延长微波作用时间和提高微波功率可以提高四环素的降解量。Fe掺杂水钠锰矿对四环素降解量的提高,主要原因是微波介电损耗与磁损耗的增加,使水钠锰矿的微波吸收性能提高,最大降解量为16.22 mg/g。同时也说明Fe掺杂水钠锰矿是性能优良的微波催化降解材料。4.水钠锰矿的电容特性受比表面积、电导率及反应体系电荷转移电阻大小等因素的影响,比表面积、电导率的提高及反应体系电荷转移电阻的减小均有利于提高水钠锰矿的比电容量。结果表明,通过掺杂Fe、Ni,水钠锰矿的比电容量与倍率性能得以提高,初始比电容量由147.34 F/g分别提高到175.63 F/g和163.96 F/g,说明过渡金属元素掺杂水钠锰矿是良好的超级电容器材料。
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