中空纳米二氧化硅复合微球的制备及其对蛋白的亲和分离

利用水热法合成了中空巯基纳米二氧化硅微球(SiO₂-SH), 然后在其表面修饰亚氨基二乙酸基团(-IDA), 形成了中空SiO₂-SH/IDA双功能化纳米微球。利用该纳米微球表面的-SH和-IDA双功能团, 可以更多的吸附溶液中的Ni²⁺, 形成SiO₂-SH/IDA-Ni²⁺复合微球从而可以更好的分离以六聚组氨酸为标签的(His-tagged)蛋白。结果显示制备的样品对分离His-tagged蛋白具有广谱性, 并且具有较好的再生能力。     

氨基化修饰介孔Fe3O4@SiO2@mSiO2磁性核壳复合微球的可控制备及吸附性能

以水热法制备的高磁饱和强度Fe₃O₄纳米颗粒为核,正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体,采用改进的Stöber法,制备介孔SiO₂包覆Fe₃O₄磁性核壳复合微球。利用XRD、SEM、TEM、N₂吸-脱附、FTIR和VSM对制备样品的物相结构、形貌和磁性能进行了测试表征。研究结果表明,制备的复合材料呈球形,粒径分布均一,材料的比表面积和磁饱和强度分别为413 m²·g^-1和68.93 emu·g^-1。研究了TEOS的添加量对复合微球形貌的影响,随着TEOS添加量的增加,SiO₂壳层增厚,复合粒子形貌均匀,饱和磁化强度有所下降,仍具有良好的超顺磁性。在此基础上,通过接枝法在复合微球的表面接枝-NH₂,制备了一种新型磁性纳米吸附剂（Fe₃O₄@SiO₂@mSiO₂-NH₂）,进而研究了其对水中重金属离子Cr（Ⅳ）的吸附性能。通过动力学拟合,Fe₃O₄@SiO₂@mSiO₂-NH₂对Cr（Ⅳ）的吸附过程是准二级动力学模型占主导地位。探究了该材料对Cr（Ⅳ）的吸附过程和吸附机理。结果表明,其吸附机理及吸附容量与Cr（Ⅳ）的离子形态及-NH₂有关,并通过吸附剂与吸附质之间的电子共用或静电吸附实现。     

Fe3O4/PEI/Au@CdSe/CdS多功能复合材料的制备与表征

以共沉淀法制备出Fe₃O₄纳米粒子,通过聚乙烯亚胺(PEI)修饰Fe₃O₄纳米粒子,再原位复合上Au纳米粒子,制得Fe₃O₄/PEI/Au纳米颗粒微球。再将Fe₃O₄/PEI/Au纳米颗粒与巯基乙酸修饰的量子点CdSe/CdS连接,成功制备了Fe₃O₄/PEI/Au@CdSe/CdS多功能复合微球。经过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、荧光分光光度计、荧光显微镜、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及振动样品磁强计(VSM)的表征。结果表明:多功能复合微球的粒径在40 nm左右,具有超顺磁性,剩磁,矫顽力近似等于零,饱和磁化强度为28.83 A·m²·kg^-1,同时兼有优越的荧光性能和金纳米粒子的特性。     

Fe3O4/PEI/Au@CdSe/CdS多功能复合材料的制备与表征

以共沉淀法制备出Fe₃O₄纳米粒子,通过聚乙烯亚胺(PEI)修饰Fe₃O₄纳米粒子,再原位复合上Au纳米粒子,制得Fe₃O₄/PEI/Au纳米颗粒微球。再将Fe₃O₄/PEI/Au纳米颗粒与巯基乙酸修饰的量子点CdSe/CdS连接,成功制备了Fe₃O₄/PEI/Au@CdSe/CdS多功能复合微球。经过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、荧光分光光度计、荧光显微镜、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及振动样品磁强计(VSM)的表征。结果表明:多功能复合微球的粒径在40nm左右,具有超顺磁性,剩磁,矫顽力近似等于零,饱和磁化强度为28.83A·m₂·kg^-1,同时兼有优越的荧光性能和金纳米粒子的特性。     

纳米Fe3O4及Ni2 掺杂Fe3O4的制备、表征及吸附Pb(Ⅱ)的特性

采用一种改进的共沉淀法制备了纳米磁铁矿(Fe₃O₄)及Ni²⁺掺杂磁铁矿(Ni_xFe_3-xO₄,x=0.1,0.3,0.6),用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气物理性吸附、酸碱滴定等手段对产物进行了表征,用平衡吸附法研究了4种样品对Pb(Ⅱ)离子的吸附容量及吸附模型。结果表明,Fe₃O₄和3种Ni_xFe_3-xO₄均为近似球形的单相晶质纳米颗粒;与Fe₃O₄比较,Ni_xFe_3-xO₄的颗粒尺寸变小、表面电荷零点和pH＝5.0时的表面正电荷量降低;样品的孔体积、比表面积和表面分形度以及表面羟基含量都随产物中Ni²⁺掺杂量的增加而升高。4种样品对Pb(Ⅱ)的等温吸附数据均适合用Langmuir模型拟合(R²=0.9942~0.9858),其相关系数的大小表现为：Fe₃O₄>Ni_0.1Fe_2.9O₄>Ni_0.3Fe_2.7O₄=Ni_0.6Fe_2.4O₄;Freundlich模型对样品等温吸附Pb(Ⅱ)的实验数据拟合度较低(R²=0.981 3~0.947 7),4种样品的Freundlich相关系数的大小关系与Langmuir相关系数相反。初始pH=5.0时,Fe₃O₄,Ni_0.1Fe_2.9O₄,Ni_0.3Fe_2.7O₄和Ni_0.6Fe_2.4O₄对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量分别为6.02,6.68,7.29和8.34 mg·g^-1。可见,Ni_xFe_3-xO₄(尤其是Ni²⁺掺杂量较高的产物)对水环境中重金属Pb(Ⅱ)的去除能力明显高于Fe₃O₄。     

核-壳结构磁性金属有机骨架材料Fe3O4@UiO-66-NH2的合成、表征及催化性能

UiO-66-NH₂是以Zr⁴⁺为金属,以2-氨基对苯二甲酸为配体制备得到的金属有机骨架材料,它是目前报道中具有较高热稳定性和化学稳定性的材料之一。本文以Fe₃O₄为核,以UiO-66-NH₂为壳,采用层层自组装方法制备了核-壳结构的磁性金属有机骨架材料Fe₃O₄@UiO-66-NH₂。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和氮气吸附等对其进行了表征,并考察了该磁性材料在克脑文盖尔(Knoevenagel)缩合反应中的催化性能。结果表明,该磁性材料Fe₃O₄@UiO-66-NH₂为核-壳结构,壳层厚度约为100 nm,氨基含量为1.70 mmol·g^-1。该磁性复合材料具有Fe₃O₄和UiO-66-NH₂的双重功能,既可以磁性分离,又具有UiO-66-NH₂的孔结构和催化性能。由于壳层材料中Lewis酸性位(Zr⁴⁺)和碱性基团(-NH₂)的协同催化能力及其壳层的纳米尺寸,该磁性材料在Knoevenagel缩合反应中表现出和UiO-66-NH₂纳米粒子相当的催化活性。而且,通过磁性分离实现催化剂的多次循环使用后,其结构没有明显变化。     

用于高效去除水中孔雀石绿的三层结构磁性复合材料Fe3O4@聚丙烯酸@ZiF-8的制备

设计并合成了一种以磁性纳米粒子为核，聚合物为中间层，金属有机骨架材料为外层的三层结构磁性复合材料(Fe₃O₄@PAA@ZIF 8)。首先利用溶剂热法制备Fe₃O₄纳米粒子，然后通过蒸馏沉淀聚合法在Fe₃O₄纳米粒子表面包覆聚丙烯酸(PAA)层，最后通过原位沉积法在PAA外部包覆ZIF 8。在对Fe₃O₄@PAA@ZIF 8的组成和结构进行表征的基础上，深入研究其对孔雀石绿(MG)的吸附性能。透射电子显微镜(TEM)显示 Fe₃O₄@PAA@ZIF 8 具有明显的三层结构，Fe₃O₄的平均粒径为 117nm，PAA 层厚度约为 17 nm，ZIF 8层的厚度约为 14 nm。Fe₃O₄@PAA@ZIF 8对 MG 的吸附量随着 pH 的升高而增大，吸附过程符合准二阶动力学模型和 Langmuir等温吸附模型。此外，Fe₃O₄@PAA@ZIF 8还表现出良好的重复利用性能，8次循环利用后对MG(500 mg·L^-1)的最大吸附量仍可达982 mg·g^-1。     

γ-AlOOH/Al2O3修饰硅藻土的制备与Cs+、Pb2+吸附性能

以结晶氯化铝(AlCl₃·6H₂O)作为铝源,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板剂,采用水热法在硅藻土盘上制备了束状纳米结构γ-AlOOH/Al₂O₃复合吸附剂。采用XRD、SEM、TEM、TG/DSC、N₂吸脱附等对样品进行了表征。研究了样品对¹³³Cs⁺及Pb²⁺的吸附能力。研究表明,样品γ-AlOOH/硅藻土、γ-Al₂O₃/硅藻土对Cs⁺及Pb²⁺均具有良好的吸附性能,两者对Cs⁺的去除率分别为98.9%和99.6%;对Pb²⁺的最大吸附量分别为357.1、416.7mg·g^-1。两种样品对Pb²⁺的吸附均符合Langmuir吸附模型。     

磁性壳聚糖/Fe3O4/氧化石墨烯吸附剂的制备及其多染料吸附性能

为了提高壳聚糖的多染料吸附性能并使其便于固液分离,采用共沉淀法制备了壳聚糖、磁铁矿纳米颗粒、氧化石墨烯复合磁性吸附剂(CS/Fe₃O₄/GO)。系统的结构表征显示,CS包覆的Fe₃O₄磁性纳米颗粒均匀地分布在GO的表面。CS/Fe₃O₄/GO具有高达42.5 emu·g^-1的室温铁磁性,因此可在外加磁场中实现高效固液分离。研究表明,CS/Fe₃O₄/GO对亚甲基蓝(MB)、甲基橙(MO)和刚果红(CR)等多种染料具有良好的吸附性能,溶液的pH、初始浓度和吸附时间对其多染料吸附性能具有显著影响。在最佳条件下,CS/Fe₃O₄/GO对MB、MO和CR的吸附量分别达到210.6、258.6和308.9 mg·g^-1。CS/Fe₃O₄/GO具有优异的循环利用性能,经5次循环后仍能保留90%以上的原始吸附量。采用吸附等温线和吸附动力学对CS/Fe₃O₄/GO的多染料吸附性能进行了拟合分析,并详细讨论了其吸附机理。     

可回收Fe3O4@SiO2-Ag磁性纳米微球对染料污染物的快速脱色处理

介绍了一种采用无毒廉价的前驱物制备Fe₃O₄@SiO₂-Ag磁性纳米微球的快捷方法,制备的Fe₃O₄@SiO₂-Ag纳米微球在NaBH₄存在下可以催化还原染料污染物.实验结果表明,Fe₃O₄@SiO₂-Ag磁性纳米粒子保持了Ag纳米粒子和Fe₃O₄纳米粒子的双重优点,不仅对染料罗丹明B和曙红Y具有良好的催化还原效率,而且可以在外加磁场作用下从溶液中快速有效的分离.催化还原反应速率与反应温度及Fe₃O₄@SiO₂-Ag催化剂用量有关,反应体系中表面活性剂和无机盐(Na₂SO₄)的存在也会影响催化剂的催化活性.该Fe₃O₄@SiO₂-Ag磁性纳米粒子在工业染料污染物处理方面具有应用前景.     

BiOBr/g-C3N4 S型异质结无H2O2光-自芬顿高效催化降解RhB

通过焙烧-超声混合法成功地制备了BiOBr/g-C₃N₄S型异质结复合光催化剂。采用多种表征手段对样品物理属性进行了表征,包括X射线多晶粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)。研究了所制备样品有/无Fe³⁺的光-自芬顿催化/光催化降解罗丹明B(RhB)性能。通过捕获实验确定了光催化反应中的主要活性物种,提出了光-自芬顿反应的降解机理。研究结果表明,BiOBr/g-C₃N₄S型异质结能原位生成H₂O₂,添加Fe³⁺后,H₂O₂被原位活化成活性物种且光生电流和载流子分离效率获得显著提高。该光-自芬顿过程能高效降解RhB,其反应速率常数为0.208 min^-1,约为无Fe³⁺光催化反应速率常数的5.3倍,在光-自芬顿循环使用过程中表现出良好的稳定性。Fe...     

多孔朵状Fe_3O_4纳米微球的制备及其性能研究

<正>众所周知,纳米材料的尺寸大小、晶型、形貌构型等结构特征对材料的化学物理性能有重要的影响[1],由于特殊形貌的新材料所具有独特、新颖、高效的化学物理等方面的性质以及在众多领域中的潜在应用[2],特别是3D花状空心纳米结构新物质[3-4],新形貌物质的纳米材料的制备方法和应用特性已经吸引了世界上材料领域的广泛兴趣和关注[5]。目前为止,合成3D纳米结构的方法有自组装法、三维导向连接法以及水热法等,即通过使用有     

用于高效去除水中孔雀石绿的三层结构磁性复合材料Fe3O4@聚丙烯酸@ZiF-8的制备

设计并合成了一种以磁性纳米粒子为核,聚合物为中间层,金属有机骨架材料为外层的三层结构磁性复合材料(Fe₃O₄@PAA@ZIF-8)。首先利用溶剂热法制备Fe₃O₄纳米粒子,然后通过蒸馏沉淀聚合法在Fe₃O₄纳米粒子表面包覆聚丙烯酸(PAA)层,最后通过原位沉积法在PAA外部包覆ZIF-8。在对Fe₃O₄@PAA@ZIF-8的组成和结构进行表征的基础上,深入研究其对孔雀石绿(MG)的吸附性能。透射电子显微镜(TEM)显示Fe₃O₄@PAA@ZIF-8具有明显的三层结构,Fe₃O₄的平均粒径为117nm,PAA层厚度约为17 nm,ZIF-8层的厚度约为14 nm。Fe₃O₄@PAA@ZIF-8对MG的吸附量随着p H的升高而增大,吸附过程符合准二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模...     

GO/Fe3O4/有机胺复合材料的制备及对结晶紫染料的吸附性能

用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,用乙二胺、乙二胺与丁二胺/己二胺混溶来改性氧化石墨烯。用水热法制备了Fe3O4,并用物理混合法制备了GO/Fe3O4/有机胺的三元复合体系。用透射电镜、扫描电镜、红外光谱、热重分析、X射线衍射、VSM和XPS等对所制得的样品进行了结构表征和性能测试,研究了三元复合粒子对结晶紫染料的吸附性能及影响结晶紫染料吸附效果的因素。结果表明:所制备的Fe3O4的平均粒径约为200 nm,粒径分布均匀;复合物中GO为典型的片状结构,GO及有机胺的掺杂没有影响Fe3O4的尖晶石结构;复合物为超顺磁性,Ms为53.0 emu·g~(-1)。吸附结果表明:石墨烯/Fe3O4/有机胺的三元复合材料对结晶紫染料的最大吸附量随浓度增大而增大,而吸附结晶紫染料的移除率却随结晶紫染料浓度增大而减小,并趋向一定值;乙二胺和己二胺混溶比例为5∶1的GO/Fe3O4复合材料吸附性能最佳:结晶紫浓度为400 mg·L~(-1),最大吸附量为164.3 mg·L~(-1)。     

Preparation of core–shell structure Fe3O4@SiO2 superparamagnetic microspheres immoblized with iminodiacetic acid as immobilized metal ion affinity adsorbents for His‐tag protein purification

The core–shell structure Fe₃O₄/SiO₂ magnetic microspheres were prepared by a sol–gel method, and immobiled with iminodiacetic acid (IDA) as metal ion affinity ligands for protein adsorption. The size, morphology, magnetic properties and surface modification of magnetic silica nanospheres were characterized by various modern analytical instruments. It was shown that the magnetic silica nanospheres exhibited superparamagnetism with saturation magnetization values of up to 58.1 emu/g. Three divalent metal ions, Cu²⁺, Ni²⁺ and Zn²⁺, were chelated on the Fe₃O₄@SiO₂–IDA magnetic microspheres to adsorb lysozyme. The results indicated that Ni²⁺‐chelating magnetic microspheres had the maximum adsorption capacity for lysozyme of 51.0 mg/g, adsorption equilibrium could be achieved within 60 min and the adsorbed protein could be easily eluted. Furthermore, the synthesized Fe₃O₄@SiO₂–IDA–Ni²⁺ magnetic microspheres were successfully applied for selective enrichment lysozyme from egg white and His‐tag recombinant Homer 1a from the inclusion extraction expressed in Escherichia coli. The result indicated that the magnetic microspheres showed unique characteristics of high selective separation behavior of protein mixture, low nonspecific adsorption, and easy handling. This demonstrates that the magnetic silica microspheres can be used efficiently in protein separation or purification and show great potential in the pretreatment of the biological sample. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Sensitive electrochemical immunoassay for chlorpyrifos by using flake-like Fe3O4 modified carbon nanotubes as the enhanced multienzyme label

A highly sensitive electrochemical immunoassay of chlorpyrifos (CPF) was developed by using a biocompatible quinone-rich polydopamine nanospheres modified glass carbon electrode as the sensor platform and multi-horseradish peroxidase-flake like Fe₃O₄ coated carbon nanotube nanocomposites as the signal label. Due to the quinone-rich polydopamine nanospheres, the platform exhibited excellent fixing capacity by simple coating of sticky polydopamine nanospheres and subsequent oxidization. By coprecipitation of Fe³⁺ and Fe²⁺ on polydopamine modified carbon nanotubes (CNTs) with the aid of ethylene glycol (EG), the flake-like Fe₃O₄ coated CNTs (CNTs@f-Fe₃O₄) were synthesized and chosen as the carrier of multi-enzyme label due to the high loading of secondary antibody (Ab₂) and horseradish peroxidase (HRP) and also the peroxidase-mimic activity of Fe₃O₄. Under the optimum conditions, the immunosensor can detect CPF over a wide range with a detection limit of 6.3 pg/mL. Besides, the high specificity, reproducibility and stability of the proposed immunosensor were also proved. The preliminary application in real sample showed good recoveries, indicating it holds promise for fast analysis of CPF in aquatic environment.     

ZnAl2O4:Mn材料的制备及发光性能

以共沉淀法与煅烧法联用,成功制备了一系列ZnAl₂O₄:xMn样品。通过扫描电镜和X射线粉末衍射测试研究了样品的形貌和物相特征,结果表明尖晶石结构的ZnAl₂O₄中[AlO₆]的八面体位可以有效被Mn⁴⁺替代。通过荧光激发和发射光谱研究了样品的发光性能,发现Mn⁴⁺在ZnAl₂O₄体系中掺杂可以显示出明亮的红色发光(发射峰值位于680 nm处)。比较不同Mn⁴⁺浓度(Mn与Al的物质的量之比)掺杂样品的发光强度时发现,Mn⁴⁺最佳掺杂浓度为0.06%。通过德克斯特公式分析了发光强度与浓度关系,探究浓度猝灭机制,结果表明最邻近离子之间能量传递造成Mn⁴⁺浓度猝灭的发生。为了提高Mn⁴⁺的发光强度,选择了7种金属离子(Li⁺、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Sn²⁺和Ga³⁺)与Mn⁴⁺共掺杂进入ZnAl₂O₄基质中,其中效果较突出的为Li⁺和Ga³⁺,其共掺杂使Mn⁴⁺发光强度分别增强0.6倍和1倍。     

Electrochemical synthesis of Fe3O4-PB nanoparticles with core-shell structure and its electrocatalytic reduction toward H2O2

The Fe₃O₄-Prussian blue (PB) nanoparticles with core-shell structure have been in situ prepared directly on a nano-Fe₃O₄-modified glassy carbon electrode by cyclic voltammetry (CV). First, the magnetic nano-Fe₃O₄ particles were synthesized and characterized by X-ray diffraction. Then, the properties of the Fe₃O₄-PB nanoparticles were characterized by CV, electrochemical impedance spectroscopy, and superconducting quantum interference device. The resulting core-shell Fe₃O₄-PB-modified electrode displays a dramatic electrocatalytic ability toward H₂O₂ reduction, and the catalytic current was a linear function with the concentration of H₂O₂ in the range of 1 × 10⁻⁷~5 × 10⁻⁴ mol/l. A detection limit of 2 × 10⁻⁸ (s/n = 3) was determined. Moreover, it showed good reproducibility, enhanced long-term stability, and potential applications in fields of magnetite biosensors.     

Kinetics of adsorption of Saccharomyces cerevisiae mandelated dehydrogenase on magnetic Fe3O4–chitosan nanoparticles

The adsorption of Saccharomyces cerevisiae mandelated dehydrogenase (SCMD) protein on the surface-modified magnetic nanoparticles coated with chitosan was studied in a batch adsorption system. Functionalization of surface-modified magnetic particles was performed by the covalent binding of chitosan onto the surface of magnetic Fe₃O₄ nanoparticles. Characterization of these particles was carried out using FTIR spectra, transmission electron micrography (TEM), X-ray diffraction (XRD) and vibrating sample magnetometry (VSM). Magnetic measurement revealed that the magnetic Fe₃O₄–chitosan nanoparticles were superparamagnetic and the saturation magnetization was about 37.3 emu g⁻¹. The adsorption capacities and rates of SCMD protein onto the magnetic Fe₃O₄–chitosan nanoparticles were evaluated. The adsorption capacity was influenced by pH, and it reached a maximum value around pH 8.0. The adsorption capacity increased with the increase in temperature. The adsorption isothermal data could be well interpreted by the Freundlich isotherm model. The kinetic experimental data properly correlated with the first-order kinetic model, which indicated that the reaction is the adsorption control step. The apparent adsorption activation energy was 27.62 kJ mol⁻¹ and the first-order constant for SCMD protein was 0.01254 min⁻¹ at 293 K.