新型石墨烯磁性复合材料的制备及其对水中亚甲基蓝的吸附去除

采用绿色、温和的方法合成了一种新型的磁性纳米复合材料(Fe3O4@PDA@RGO),并考察了其对水溶液中亚甲基蓝的吸附去除效果。多巴胺通过自聚合作用可以直接吸附到Fe3O4表面,其既是氧化石墨烯(GO)的还原剂,也是Fe3O4和还原态氧化石墨烯(RGO)组装的偶联剂。反应过程中无需热处理或加入其他有机试剂。利用透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、X衍射光谱(XRD)和拉曼光谱等技术对制备的磁性纳米复合材料进行了表征。结果表明,Fe3O4@PDA@RGO具有较强的磁性(37.8 emu·g-1),对亚甲基蓝有较高的吸附去除能力(98 mg·g-1)。Fe3O4@PDA@RGO对亚甲基蓝的吸附能力随着p H值的增大而增强,其吸附过程符合拟二级反应动力学方程和Langmuir吸附模型。Fe3O4@PDA@RGO作为吸附剂,其性质稳定,经磁性分离可重复利用10次以上。     

石墨烯/Fe3O4磁性纳米材料分散固相萃取环境水样中的己烯雌酚

合成了石墨烯/Fe3O4磁性纳米材料(G/Fe3O4),并以此作为吸附剂,建立了分散固相萃取环境水样中己烯雌酚(DES)的新方法.通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪对吸附剂进行表征.考察了pH值、吸附时间、盐类等对吸附性能的影响.结果表明,最佳吸附pH值为7.0,吸附时间为20 min,吸附率最高可达88.2％.无水乙醇可有效洗脱吸附在石墨烯/Fe3O4磁性纳米材料表面的己烯雌酚,回收后的吸附剂可再利用.石墨烯/Fe3O4磁性纳米材料对己烯雌酚的等温吸附符合Langmuir模型,其最大吸附容量为79.6 mg/g,Langmuir吸附平衡常数为5.39 mL/μg.     

羧基功能化磁性碳纳米管的制备及其对猪肉中瘦肉精的萃取

该文分别以Fe2+、O2和半胱氨酸(L-Cys)作为铁源、氧化剂和保护剂,在超声辅助条件下,通过氧化-沉淀法制备了羧基功能化磁性碳纳米管复合材料(Fe3O4-Cys@CNT).采用傅里叶变换-红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)对Fe3O4-Cys@CNT进行了表征.结果表明,Fe3O4-Cys NPs均匀地分布在CNT表面,直径约为20 nm.以Fe3O4-Cys@CNT为吸附剂,建立了猪肉样品中痕量盐酸克伦特罗(CLB)及莱克多巴胺(RAC)的磁性固相萃取/超高效液相色谱(MSPE/UPLC)分析方法.在最佳萃取条件下,CLB与RAC在0.5～100μg/L质量浓度范围内呈良好的线性关系(r≥0.9974).该方法对CLB及RAC的检出限均为0.15μg/L,回收率为95.1％～112％,相对标准偏差小于11％.Fe3O4-Cys@CNT重复使用4次后萃取效率降低不超过3％,表明Fe3O4-Cys@CNT可重复使用.所制备的Fe3O4-Cys@CNT具有制备方法简单、合成时间短、绿色环保等优点,能够实现复杂基质中CLB和RAC的快速分离和富集,是一种具有前景的MSPE吸附剂.新型吸附剂的制备以及新方法的建立为复杂食品和生物样品中瘦肉精的检测提供了新思路.     

原位沉析法制备磁性氧化铁羟基磷灰石/壳聚糖棒材

首先通过化学沉淀法制备磁性氧化铁羟基磷灰石(Fe3O4/HA),然后以壳聚糖(CS)为基体,利用原位沉析法将Fe3O4/HA与CS复合,制得磁性Fe3O4/HA/CS复合材料.经XRD、粒径分布和PPMS测试,结果表明了Fe3O4/HA复合物的生成.系统研究了磁性Fe3O4/HA/CS棒材力学性能的影响因素,最终确定Fe3O4与HA质量比为3∶17,磁性Fe3O4/HA与CS质量比为9∶91时,棒材的力学性能最优,弯曲强度可达到87.0 MPa,弯曲模量1.57 GPa.     

磁性PS-DEA树脂的制备与表征

利用二乙醇胺(DEA)对氯甲基化聚苯乙烯基树脂(PS-Cl)进行表面改性,制备了亲水性的PS-DEA树脂,然后以FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O为前驱体通过共沉淀法原位复合制备了磁性PS-DEA树脂.表征了磁性PS-DEA样品的形貌、结构以及磁性能,研究了PS-DEA和磁性PS-DEA对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附性能.结果表明,含有Fe3O4的磁性PS-DEA树脂的比饱和磁化强度(Ms)为0.92 A·m2/kg,磁性树脂中Fe3O4所占的质量分数为1.7%.用Langmuir等温模型拟合了PS-DEA和磁性PS-DEA对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附数据,计算得到最大吸附量分别为320.51和352.11 mg/g,这表明磁性纳米粒子的引入有利于提高树脂的吸附性能,这种磁性树脂有望作为吸附剂用于水处理领域.     

氨基化磁性Fe3O4@Cu3(BTC)2材料的合成及其在Knoevenagel缩合中的催化性能

金属有机骨架材料具有大比表面积、高孔隙率、热稳定性好、规整且可调控的孔结构、易于功能化的骨架金属离子和有机配体等优点,是制备多相催化剂的重要材料之一.虽然减小金属有机骨架材料等多孔材料的粒径可以提高反应物的传质效率,从而提高其催化活性;但是,纳米尺寸催化剂的分离和回收困难.将磁性纳米粒子和金属有机骨架材料结合制备具有核-壳结构的磁性金属有机骨架材料是解决上述问题的有效方法.此类材料兼具磁性材料和金属有机骨架材料的双重优势,既可以磁性分离,又具有金属有机骨架材料的催化活性.而且,厚度可控的壳层材料表现出与纳米催化剂相当甚至更好的催化活性.我们采用逐层自组装方法制备了核-壳结构的磁性Fe3O4@Cu3(BTC)2复合材料,并对材料进行氨基化修饰,制备了基于金属有机骨架材料的磁性多相碱催化剂.采用粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附等方法对材料的组成和结构进行了表征,并考察了材料在Knoevenagel缩合反应中的催化性能.首先采用粉末XRD表征材料的晶体结构.在复合材料Fe3O4@Cu3(BTC)2的XRD谱中,同时出现了Fe3O4和Cu3(BTC)2的特征衍射峰.采用氨基配体修饰后,材料的XRD谱没有明显变化,说明修饰后的材料保持了Fe3O4@Cu3(BTC)2的晶体结构.透射电镜结果表明,包裹25次得到的磁性复合材料Fe3O4@Cu3(BTC)2是以Fe3O4为核心,以Cu3(BTC)2为壳的核-壳结构,壳层厚度大约为200 nm.氨基修饰后,材料的透射电镜图相对修饰前无明显变化.扫描电镜结果表明,合成的Fe3O4为球形结构,粒径为100-600 nm.采用Cu3(BTC)2进行包裹后,在Fe3O4表面生长了由Cu3(BTC)2纳米颗粒组成的壳层.采用氨基配体修饰后,材料的形貌无明显改变.进一步采用氮气吸附表征材料的孔结构并测定材料的比表面积和孔体积.结果表明,由于大比表面的Cu3(BTC)2的引入,复合材料Fe3O4@Cu3(BTC)2的比表面积增大为462 m2/g,孔体积为0.38 cm3/g.氨基修饰后,材料的比表面积和孔体积都有较大程度的降低,说明配体分子占据了壳层材料Cu3(BTC)2中的纳米孔道.采用苯甲醛和氰基乙酸乙酯的Knoevenagel缩合反应作为模型,考察了材料的催化活性.研究发现,Fe3O4对此反应几乎没有活性,Fe3O4@Cu3(BTC)2给出了中等的催化活性.在材料上引入氨基后,由于氨基和Cu3(BTC)2上的Lewis酸性位点的协同效应,在很大程度了提高了材料的催化活性.溶剂效应实验结果表明,反应溶剂对材料的活性和选择性具有较大影响,极性或质子性溶剂有利于反应的进行.多相催化剂的循环稳定性是其重要评价指标之一.热过滤实验结果表明,滤液中无催化活性,反应中的催化活性来源于固体材料,此催化反应为多相催化.随后考察了材料的循环稳定性.虽然氨基化Fe3O4@Cu3(BTC)2材料在溶剂DMSO中表现出最高的催化活性,但XRD和电镜表征结果表明,材料在DMSO中结构遭到破坏,因此循环过程中催化剂的活性损失严重.然后考察了氨基化材料在乙醇中的循环稳定性,发现材料在乙醇中表现出较好的循环稳定性.通过简单磁性分离进行催化剂的分离和回收,催化剂循环使用3次而没有明显的活力损失.而且,XRD和电镜表征结果显示,催化剂的结构在反应过程中没有遭到明显破坏.     

多巴胺用量对Fe3O4@PDA@PAMAM磁性纳米吸附材料的微观结构及吸附性能的影响

以自制的Fe3O4磁性纳米材料为核,多巴胺(DA)为表面修饰剂,成功地将2.0 G聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子接枝在Fe3O4磁核表面,制备出了一系列不同DA含量的Fe3O4@PDA@PAMAM磁性纳米吸附材料。采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(IR)、振动样品磁强计(VSM)、透射电子显微镜(TEM)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)等分析测试手段对材料组成、微观结构、磁性能和对重金属Cd(Ⅱ)离子的吸附性能进行了测试和表征。研究了修饰剂DA用量对Fe3O4@PDA@PAMAM磁性纳米吸附材料的相组成、微观结构、磁性能和吸附性能的影响。实验结果表明,Fe3O4@PDA@PAMAM磁性纳米吸附材料均呈典型的核-壳结构,材料晶型均呈现尖晶石结构,且壳层厚度随DA用量增加而增厚;材料的饱和磁化强度(Ms)均比Fe3O4的小,且随着DA用量的增加而降低,并且材料的矫顽力(Hc)和剩余磁化强度(Mr)均较低,其磁响应特性适合于做为可回收磁性纳米吸附材料。材料对Cd(Ⅱ)离子的平衡吸附容量随着DA用量的增加呈先增加后减小趋势。当Fe3O4和DA的质量比为8∶4时,吸附剂对Cd(Ⅱ)离子的吸附容量达到最大值165.13 mg·g^-1。     

多壁碳纳米管负载Fe3O4磁性纳米粒子表面吸附增强过氧化酶的催化活性

采用共沉淀法制备了Fe3O4磁性纳米粒子,将其负载于氨基吡啶修饰多壁碳纳米管(MWCNT-AP)上,得到具有良好的分散性和超顺磁性的Fe3O4/MWCNT-AP复合物.通过傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)和磁滞回线测量等方法对Fe3O4/MWCNT-AP复合物进行了表征.扫描电镜(TEM)结果表明:Fe3O4磁性纳米粒子多集中于碳纳米管MWCNT-AP的端部,形成的复合物在极性溶剂中具有良好的分散性和超顺磁性;辣根过氧化酶(HRP)可通过物理作用吸附于Fe3O4/MWCNT-AP复合物表面.酸性条件下(pH 4.0),Fe3O4/MWCNT-AP复合物使HRP的最大反应速率(Vmax)提高了3倍.     

石墨烯量子点磁性复合纳米粒子分散固相微萃取-毛细管电泳法测定肉桂酸及其衍生物

通过一步化学共沉淀法制备了石墨烯量子点(graphene quantum dots,GQDs)包覆的Fe3O4磁性纳米复合材料(Fe3O4-GQDs),并将其用于肉桂酸及其衍生物(肉桂酸、3,4-二甲氧基肉桂酸、4-甲氧基肉桂酸、阿魏酸、反-4-羟基肉桂酸)的固相微萃取,并与毛细管电泳联用建立了测定肉桂酸及其衍生物的新方法。实验考察了吸附溶液的pH值、吸附时间、吸附剂用量、脱附时间等因素对萃取效率的影响。实现了肉桂酸及其衍生物的快速高效富集和高灵敏度检测,加标回收率为86.2%~96.2%,相对标准偏差为1.8%~4.3%。结果表明,合成的Fe3O4-GQDs磁性纳米粒子可作为一种良好的吸附材料应用于特定样品的富集。     

羧基化核壳磁性纳米Fe3O4吸附剂的制备及对Cu2+吸附性能

在以共沉淀法制备的磁性纳米Fe3O4粒子(Magnetic nanoparticles, MNP)表面进行了化学修饰, 制备了一种新型富含羧基功能团的核壳磁性纳米吸附剂(Carboxylic functionalized Fe3O4 magnetic nanoparticles, CMNP). 利用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 X射线能量色散谱(EDS)、 振动样品磁强计(VSM)、 傅里叶变换红外光谱(FIIR)和热重分析仪(TGA)对CMNP的形貌、 结构、 化学组成和磁性能进行了表征, 并考察了吸附剂对Cu2+的吸附性能, 研究了溶液pH值、 吸附时间和Cu2+初始浓度对吸附性能的影响. 结果表明, 羧基化核壳磁性纳米Fe3O4颗粒的平均粒径为15 nm, 具有良好的超顺磁性, 饱和磁化强度为41.84 A·m2/kg, 在10 min中内可达到吸附平衡, 在pH=7.0时吸附量最高, 吸附等温数据符合Langmuir模型, 饱和吸附量qm= 43.48 mg/g.