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1.8.5 电置换法 7
1.8.6 肯达尔扩散法 7
1.9 Yolk-shell纳米颗粒的应用 7
1.9.1 纳米反应器 7
1.9.2 药物传递工具 8
1.9.3 锂电池电极 8
1.10 磁性Yolk-shell纳米颗粒 8
1.11 本课题研究的意义及主要研究内容 9
2 实验部分 10
2.1 实验材料 10
2.1.1 实验药品 10
2.1.2 实验仪器 10
2.2 实验内容 10
2.2.1 Fe3O4@ ZrO2•nH2O中空核壳纳米材料的制备 10
2.3 样品表征 11
2.3.1 X射线衍射（XRD） 11
2.3.2 透射电镜(TEM) 11
2.3.3 扫描电镜(SEM) 12
2.3.4 N2吸附-脱附 12
2.4 吸附动力学 12
2.5 pH对吸附氟离子的影响 12
2.6 吸附等温线 12
2.7 共存阴离子对吸附氟离子的影响 12
3 结果与分析 14
3.1 Fe3O4@ ZrO2•nH2O的表征和分析 14
3.1.1 XRD分析 14
3.1.2 FTIR谱图 14
3.1.3 样品形态结构 15
3.1.4 样品的物理化学特性 17
3.1.5 样品的磁性 17
3.1.6 YHZOs的稳定性 18
3.2 Fe3O4@ZrO2•nH2O的吸附实验 19
3.2.1 pH对Fe3O4@ZrO2•nH2O吸附氟离子的影响 19
3.2.2 吸附动力学 19
3.2.3 吸附等温线 20
3.2.4 共存阴离子对Fe3O4@ZrO2•nH2O吸附氟离子的影响 21
3.2.4 Fe3O4@ZrO2•nH2O的再生与回用 21
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 氟的性质
在元素周期表的所有元素中，氟元素是电负性和反应活性最强的元素。它既能以无机氟化物的形式存在（包括自由阴离子F-），又能以有机含氟混合物的形式存在，通常表现为-1价的氧化态。在常温条件下，氟为具有刺激性气的淡黄色气体，可与水发生反应。在自然环境中，氟元素主要以无机氟化物的形式存在[1]。大部分氟化物具有一定的溶解性，可在中性和酸性环境中以离子或金属络合物的形式稳定存在。
1.2 水体氟污染及除氟的必要性
氟污染是指氟及其化合物引起的环境污染。如今，饮用水中氟化物超标的问题已经席卷了全世界的许多地方。据报道，全球有超过2亿人经常饮用氟污染的水，这些水的氟含量超过目前世界卫生组织建议的安全上限1.5mg/L[2,3]。至少有超过28个国家出现因为水体中氟浓度超标引起疾病的案例，其中包括南亚、非洲、中东、北极、中南美洲和欧洲[4]。其中，水体氟污染问题最严重的国家分别是中国、印度、斯里兰卡和位于东非大裂谷的国家。
饮用水中低浓度的氟（0.4-1.0 mg/L）对牙齿的健康有益，特别是对于小孩而言。这主要是因为氟可以促进牙釉质的钙化，从而防止蛀牙的产生，但是人体摄入过量的氟元素可能会引起氟齿病、氟骨病、骨质疏松症、关节炎、老年痴呆症等一系列疾病[4]。除此之外，氟化物也会干扰一些酶的功能，从而破坏磷酸的氧化、糖酵解和神经传递。研究表明，短期内接触高浓度氟化物会对肾功能造成毒害。