一、實驗前期準備

（一）核心原料

• 鐵源：六水氯化鐵（FeCl??6H?O）、乙酸亞鐵（Fe (CH?COO)?），純度≥99%

• 錳源：高錳酸鉀（KMnO?）、硫酸錳（MnSO??H?O），純度≥99%

• 分散劑：聚乙烯吡咯烷酮（PVP，分子量 10000）、檸檬酸三鈉，分析純

• 其他試劑：*（NaOH）、鹽酸（HCl）、去離子水、無水乙醇（均為分析純）

（二）實驗儀器

• 反應設(shè)備：高壓反應釜（50/100 mL）、恒溫水浴鍋、磁力攪拌器

• 表征設(shè)備：X 射線衍射儀（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）、振動樣品磁強計（VSM）、比表面積分析儀（BET）

• 輔助儀器：電子天平、超聲清洗器、離心機、真空干燥箱、pH 計

二、分步合成操作（原位沉積 - 水熱聯(lián)合法）

一：制備 Fe?O?核顆粒（共沉淀法）

1. 按 Fe3?:Fe2?=2:1 的摩爾比，稱取 1.35 g FeCl??6H?O 和 0.50 g Fe (CH?COO)?，加入 50 mL 去離子水。

2. 超聲分散 15 min 至溶解，轉(zhuǎn)移至三口燒瓶，在氮氣保護下 60℃恒溫水浴攪拌 30 min。

3. 緩慢滴加 1 mol/L NaOH 溶液，調(diào)節(jié)體系 pH 至 10-11，繼續(xù)攪拌反應 1.5 h，生成黑色 Fe?O?顆粒。

4. 用磁鐵分離產(chǎn)物，依次用去離子水、無水乙醇洗滌 3-4 次，60℃真空干燥 12 h，備用。

二：MnO?殼層包覆（原位沉積法）

1. 稱取 0.2 g 制備好的 Fe?O?顆粒，加入 80 mL 去離子水，超聲分散 20 min 形成均勻懸浮液。

2. 加入 0.3 g PVP 作為分散劑，室溫攪拌 30 min，確保 Fe?O?顆粒穩(wěn)定分散。

3. 按 Mn:Fe 摩爾比 1:1-2:1（可調(diào)控殼層厚度），稱取 0.15 g KMnO?，用 20 mL 去離子水溶解后緩慢滴入上述懸浮液。

4. 滴加完畢后，升溫至 80℃恒溫水浴，攪拌反應 2-3 h，期間溶液逐漸由黑色變?yōu)樽睾谏∕nO?生成）。

5. 反應結(jié)束后，用磁鐵分離產(chǎn)物，去離子水洗滌至濾液呈中性，60℃真空干燥 10 h，得到 MnO?@Fe?O?復合材料。

三：產(chǎn)物表征（驗證合成效果）

1. XRD 分析：檢測 Fe?O?（2θ=30.1°、35.5°、43.1°）和 MnO?（2θ=20.8°、37.5°）特征衍射峰，確認核殼結(jié)構(gòu)。

2. TEM 觀察：觀察顆粒形貌，F(xiàn)e?O?核（黑色）表面包覆均勻的 MnO?殼層（灰色），殼層厚度可通過調(diào)節(jié)錳源用量控制（通常 5-20 nm）。

3. VSM 測試：室溫下飽和磁化強度需≥30 emu/g，確保磁分離性能。

4. BET 分析：比表面積應≥80 m2/g，保證吸附 / 催化活性位點。

三、關(guān)鍵參數(shù)調(diào)控與注意事項

（一）參數(shù)調(diào)控技巧

1. 殼層厚度：增加錳源用量（Mn:Fe 摩爾比提高至 2:1）或延長反應時間（至 3 h），可增厚 MnO?殼層；減少錳源或縮短反應時間則殼層變薄。

2. 分散性優(yōu)化：PVP 用量控制在 Fe?O?質(zhì)量的 1.5-2 倍，避免顆粒團聚；超聲分散時間不低于 20 min。

3. 反應溫度：包覆反應溫度低于 60℃時 MnO?生長緩慢，高于 90℃易導致殼層不均勻，范圍 70-80℃。

（二）注意事項

1. 制備 Fe?O?時需氮氣保護，防止 Fe2?被氧化為 Fe3?，影響磁性。

2. 滴加 NaOH 和 KMnO?溶液時需緩慢進行（滴速 1-2 滴 / 秒），避免局部濃度過高導致殼層包覆不均。

3. 產(chǎn)物洗滌需去除殘留 PVP 和鹽分，否則會影響后續(xù)催化 / 吸附性能。