CeO2 NPs/GO的制备及其高效去除氮氧化物的研究

本课题设计合成了CeO_2/GO纳米复合材料,通过催化H_2O_2产生氧自由基,将NO转化为硝酸。试验结果证明,NO的处理效率可达96.0%以上。本课题实现了氮氧化物的资源化治理,"变废为宝",具有广阔的应用前景和推广价值。     

可磁分离的镍锌铁氧体-石墨烯复合材料的制备及其光催化性能

以硝酸锌、硝酸镍、硝酸铁为原料,采用微波水热法快速制备了Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4-graphene纳米复合材料。该复合材料的XRD、Raman、TEM/HRTEM、XPS和VSM结果表明13 nm左右的尖晶石型镍锌铁氧体纳米颗粒分散锚固在石墨烯片上,纳米复合材料的饱和磁化强度为28.2 A·m~2·kg~(-1),剩磁和矫顽力基本为零表现为超顺磁性。在H_2O_2存在条件下可见光照射90 min,亚甲基蓝(MB)降解率达到97.5%,较好的光催化活性主要归因于石墨烯的存在有利于光生载流子的分离,产生更多活性中间体用于有机染料污染物的降解。考察了磁性光催化剂的重复利用和催化能力的稳定性,能够满足磁性回收和再使用的要求。     

磁性UiO-66复合材料的合成及其对水体中硝基酚有机分子的吸附性能

以溶剂热法制备了Fe_3O_4@SiO_2-PSS@UiO-66结构的磁性多孔复合材料,并利用XRD,TEM,SEM,IR,TG,VSM和N2吸附-脱附对样品的结构和形貌进行测试表征。研究结果表明:磁性UiO-66复合材料是以球型Fe_3O_4为核,MOF为壳的核-壳结构,其表面的MOF层由多个立方多晶堆积组装而成,且具有良好的超顺磁性。进一步研究了Fe_3O_4@SiO_2-PSS@UiO-66对2-硝基-1,3-苯二酚的吸附性能。探讨了吸附时间,吸附量和2-硝基-1,3-苯二酚初始浓度在吸附过程中的影响,结果表明:当吸附时间为12h,吸附剂的用量为5 mg,2-硝基-1,3-苯二酚浓度为400 mg·L~(-1)时,最大吸附量为161.36 mg·g~(-1)。另外,磁性UiO-66复合材料对2-硝基-1,3-苯二酚高的吸附性能可能是由于UiO-66与2-硝基-1,3-苯二酚之间的静电作用以及二者之间苯环的π-π作用。     

核壳结构Fe_3O_4@UiO-66-NH_2磁性纳米复合材料的合成及其催化Knoevenagel缩合反应性能（英文）

金属有机骨架(MOF)材料是由过渡金属离子与有机配体通过配位键连接构成的高度有序的超分子化合物.这类材料比表面积大,孔隙率高,热稳定性好,而且具有规整可调控的孔结构、易于功能化的骨架金属离子和有机配体,在多相催化领域具有潜在应用前景.将纳米尺寸的MOF材料等多孔材料作为催化剂,可以提高反应传质效率,从而提高催化反应活性,但纳米MOF催化剂的分离和回收困难.将磁性纳米粒子和MOF材料组装成核壳结构的磁性MOF材料,不仅可简化催化剂的分离回收,而且通过控制壳层材料的厚度可以实现催化剂的高活性和高选择性.我们曾将磁核Fe_3O_4纳米粒子交替放入含有一种MOF材料前体的DMF溶液中,采用层层组装法制备了磁性Fe_3O_4@UiO-66-NH_2纳米复合材料.经过十步组装后的材料的透射电镜(TEM)结果证实为核壳结构.但未出现明显的UiO-66-NH_2的X射线衍射(XRD)特征峰,说明壳层材料UiO-66-NH_2的结晶度较低;同时由于其孔结构的破坏或堵塞,在反应中出现明显失活.本文进一步改进自组装方法制备了核壳结构的磁性Fe_3O_4@UiO-66-NH_2纳米复合材料,用XRD、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、TEM、扫描电镜(SEM)和氮气吸附等方法对材料的组成和结构进行了表征,并考察了其在Knoevenagel缩合反应中的催化性能.结果表明,所制材料是以Fe_3O_4为核,以UiO-66-NH_2为壳的核-壳结构材料.经三次组装后出现了一系列UiO-66-NH_2的XRD特征峰,说明采用新方法制备的复合材料中壳层材料UiO-66-NH_2结晶度高,晶体结构规整.N_2吸附-脱附结果表明,材料具有较高的比表面积和孔容.该复合材料在Knoevenagel缩合反应中表现出与纳米UiO-66-NH_2相当或更好的催化活性和选择性,而且因壳层材料的孔道限阈效应而对底物表现出尺寸选择性.由于材料结晶度和晶体结构规整度的提高,催化剂稳定性更好,通过简单磁性分离即可分离和回收催化剂,循环使用4次而未出现明显失活.相对于本课题组之前报道的Fe_3O_4@CuBTC-NH_2,Fe_3O_4@IRMOF-3和Fe_3O_4@UiO-66-NH_2材料,本文所制的Fe_3O_4@UiO-66-NH_2是一类结构更加稳定的高效固体碱催化剂.     

Fe_3O_4-SiO_2-氧化石墨烯-氨基酸离子液体复合材料磁性固相萃取-电感耦合等离子体发射光谱法分离分析环境水样中痕量Cd(Ⅱ)

将氨基酸离子液体(AAIL)插入氧化石墨烯(GO)片层,制备了Fe_3O_4-SiO_2-GO-AAIL复合材料。以Fe_3O_4-SiO_2-GO-AAIL复合材料作为磁性固相萃取剂的磁性固相萃取,并与电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)联用,建立了测定环境水样中痕量Cd(Ⅱ)的新方法。对萃取条件和洗脱条件进行了优化,包括pH、萃取温度、萃取时间、萃取剂用量、洗脱时间、洗脱剂浓度和用量等。结果表明,室温下,pH=9.0,振摇50 min,Fe_3O_4-SiO_2-GO-AAIL对Cd(Ⅱ)萃取率可达到93.2%,用9.0 mL 0.5 mol/L HCl洗脱,洗脱率可达100%。洗脱液中的Cd(Ⅱ)用ICP-OES法测定。本方法用于环境水样中Cd(Ⅱ)的检测,回收率范围为97.0%～99.5%。     

胺基改性磁性纳米石墨片复合材料的制备与表征

以纳米石墨片(GNS)为载体,FeCl_3·6H_2O为前驱体,乙二胺为改性剂和还原剂,乙二醇为表面活性剂和还原剂,无水乙酸钠为稳定剂,通过溶剂热法一步制备了胺基改性磁性GNS(NH_2-GNS/Fe_3O_4)纳米复合材料.利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和振动样品磁强计(VSM)对样品进行了表征,并研究了其对水溶液中Ag(Ⅰ)的吸附性能.结果表明,NH_2-GNS/Fe_3O_4纳米复合材料的磁性能可以满足固液相分离的要求.NH_2-GNS/Fe_3O_4纳米复合材料对Ag(Ⅰ)具有吸附性能,且在对Ag(Ⅰ)的吸附过程中将Ag(Ⅰ)还原为单质银,该吸附过程为发生在均质表面的单层吸附.     

磁性石墨烯纳米粒子修饰电极的制备及其对肼的测定

以氧化石墨烯和Fe~(3+)为原料,采用溶剂热法合成了磁性石墨烯(Fe_3O_4@rGO)纳米复合材料,并以扫描电镜和X-射线衍射谱对复合材料的形貌和结构进行了表征。将Fe_3O_4@rGO组装到磁性玻碳电极(mGCE)表面,得到了Fe_3O_4@rGO/mGCE。研究了该修饰电极的电化学性能,并利用循环伏安法和计时电流法研究了此修饰电极对肼的电催化氧化性能。Fe_3O_4@rGO纳米粒子具有较高的导电效率,可加快电极表面电荷传递速度,同时该纳米粒子对肼的电催化氧化作用显著的促进作用。     

基于Fe3O4磁性微粒分离富集的ICP-MS检测血清中铅的方法研究

以FeCl_3·6H_2O为原料一步合成了粒径为400 nm的Fe_3O_4磁性微粒,并用于人血清中Pb~(2+)的检测。用Zeta电位仪和单颗粒电感耦合等离子体质谱(SP-ICP-MS)对所合成的Fe_3O_4磁性微粒进行表征。通过微波消解法对血清样品进行预处理,经Fe_3O_4磁性微粒分离富集后,采用ICP-MS法检测。优化了Fe_3O_4磁性微粒分离富集Pb~(2+)的实验条件,并在pH 5.0,吸附剂用量400μL,吸附30 min的条件下,成功实现了血清中Pb~(2+)的定量检测,富集因子为10。Pb~(2+)的检出限为7 ng/L,定量下限为23.1 ng/L。     

由钛铁矿制备Fe_3O_4/TiO_2复合物的研究进展

归纳了从钛铁矿中分离铁和二氧化钛的方法,包括亚熔盐法、预氧化法、还原锈蚀法;其次,初步总结了目前国内外制备Fe_3O_4磁性纳米颗粒和TiO_2纳米粒子的方法。最后,对Fe_3O_4/TiO_2复合材料的制备方法包括溶胶-凝胶法、微乳液法、均匀沉淀法作了梳理。Fe_3O_4/TiO_2复合纳米材料很好地解决了单独使用TiO_2作为废水处理催化剂,在实际应用过程中易随水流失,难以回收利用的问题,具有一定的实用性。     

由钛铁矿制备Fe3O4/TiO2复合物的研究进展

归纳了从钛铁矿中分离铁和二氧化钛的方法,包括亚熔盐法、预氧化法、还原锈蚀法;其次,初步总结了目前国内外制备Fe_3O_4磁性纳米颗粒和TiO_2纳米粒子的方法。最后,对Fe_3O_4/TiO_2复合材料的制备方法包括溶胶-凝胶法、微乳液法、均匀沉淀法作了梳理。Fe_3O_4/TiO_2复合纳米材料很好地解决了单独使用TiO_2作为废水处理催化剂,在实际应用过程中易随水流失,难以回收利用的问题,具有一定的实用性。     

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-NH_2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Fe_3O_4为核,以UiO-66-NH_2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Fe_3O_4@UiO-66-NH_2。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Fe_3O_4@UiO-66-NH_2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Fe_3O_4和UiO-66-NH_2的双重功能,既可以磁性分离,又具有UiO-66-NH_2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(-NH_2)的协同催化能力及其壳层的纳米尺寸效应,该磁性材料在Knoevenagel缩合反应中表现出和UiO-66-NH_2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。     

磁性复合材料在固相萃取食品中环境类雌激素的应用进展EI北大核心CSCD

环境类雌激素作为食品中一类典型的污染物,严重影响人体内分泌系统的功能与代谢。磁性固相萃取因其简洁高效、富集倍数高、适用范围广等优点,已被广泛应用于食品中环境类雌激素的富集检测。Fe_(3)O_(4)纳米粒子作为经典的磁固相萃取材料,易于形成大分子团聚物,影响其选择吸附性能,限制了磁固相萃取技术在食品中环境类雌激素的痕量分析。新兴的磁性复合材料可有效地解决上述问题,已成为磁固相萃取技术的研究热点之一。本文综述了近5年来新兴的磁性聚合物复合材料、磁性碳基复合材料和磁性金属-有机骨架复合材料在食品中环境类雌激素富集检测的应用进展。     

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Fe_3O_4纳米颗粒为核,正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用改进的St觟ber法,制备介孔SiO_2包覆Fe_3O_4磁性核壳复合微球。利用XRD、SEM、TEM、N2吸附-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68.93emu·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,SiO_2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(Fe_3O_4@SiO_2@m SiO_2-NH2),进而研究了其对水中重金属离子Cr(Ⅵ)的吸附性能。通过动力学拟合,Fe_3O_4@SiO_2@m SiO_2-NH2对Cr(Ⅵ)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(Ⅵ)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(Ⅵ)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。     

磁性Janus纳米材料的合成及生物性能研究

纳米药物载体在药物输送系统中发挥着极其重要的作用,其中Janus纳米材料因其具有各向异性的特点,能提高药物载体的载药率、靶向性等,成为研究者关注的焦点之一。本实验通过种子异向生长法,以球型磁性Fe_3O_4为内核,在其表面异向生长出棒状介孔二氧化硅,得到球-棒结构的磁性Janus纳米材料(Magnetic Janus Nanomaterials)。在磁性Janus纳米复合材料修饰前后对于布洛芬的搭载及体外释放试验中,发现氨基修饰的磁性Janus纳米复合材料载药率较大且具有缓释的作用。经血液相容性实验发现该材料在200μg·mL~(-1)浓度以下时,溶血率小于5%。     

一锅共缩聚法制备氨基改性Fe3O4@SiO2及其Cr(Ⅵ)吸附性能增强

采用一锅共缩聚法制备了不同N原子个数的硅烷偶联剂改性并且SiO_2包覆的球形磁性Fe_3O_4@SiO_2-x N(x=1,2,3)复合吸附剂,其中1N、2N、3N分别代表γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷。采用XRD、SEM、N2吸附-脱附、元素分析、FT-IR和ζ电位等手段对典型样品的物理化学性质进行了对比表征。结果表明,改性后的复合材料均具有良好的球形形貌和较高的等电点,其含N量呈现出Fe_3O_4@SiO_2-1NFe_3O_4@SiO_2-2NFe_3O_4@SiO_2-3N的趋势。对Cr(Ⅵ)的静态吸附实验表明,其最大吸附量随着N含量的增加而降低,即Fe_3O_4@SiO_2-1N(79.74 mg·g~(-1))Fe_3O_4@SiO_2-2N(63.05 mg·g~(-1))Fe_3O_4@SiO_2-3N(55.37 mg·g~(-1)),并对其呈现这种趋势的机理进行了分析。对模拟废水的吸附实验表明,样品Fe_3O_4@SiO_2-1N可以同时吸附废水中的多种重金属离子,并且可以在30 s内实现磁性分离。     

NiFe2O4磁性纳米材料的溶剂热法一步合成

以Fe(NO_3)_3·9H_2O和Ni(NO_3)_2·6H_2O为原料,在未添加任何碱性沉淀剂和高温晶化处理的条件下,通过对实验条件(包括溶剂、溶剂热温度和时间)的优化,利用溶剂热法一步制备了具有良好结晶性和超顺磁性的NiFe_2O_4磁性纳米材料。结果表明:用H_2O和EtOH-H_2O做溶剂都不利于NiFe_2O_4的生成;用EtOH做溶剂,为了获得纯度较高的NiFe_2O_4磁性纳米材料,要保证适当的溶剂热温度和时间;所得材料的磁性能与材料中磁性组分NiFe_2O_4的含量和其结晶程度有关。该制备方法最突出的优点是简单、快速、成本低、从源头消除了污染,且所得的材料磁性能优良。     

SiO_2基底中MnFe_2O_4纳米晶的制备与表征

在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)存在下,以溶胶-凝胶技术成功地制备了无定形二氧化硅基底中均匀分布的MnFe_2O_4纳米晶.由粉末X射线衍射和电子衍射确证了MnFe_2O_4纯相的生成. 由粉末X射线衍射和红外吸收光谱研究了MnFe_2O_4纳米晶形成过程.尖晶石结构的MnFe_2O_4在800℃时开始形成,900℃时基本完成.磁性质测量表明在烧结到900℃的样品中,MnFe_2O_4纳米晶室温具有超顺磁性,78K时为软磁性.1000℃ 和1100℃下得到的样品室温和78K时都具有软磁性.     

K_8P_2V_2W_(16)O_(62)/TiO_2复合催化剂的制备及光催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶-程序升温一步法合成了复合材料K_8P_2V_2W_(16)O_(62)/TiO_2,经X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的结构和形貌进行了表征。结果表明,复合材料K_8P_2V_2W_(16)O_(62)/TiO_2中呈锐钛矿晶型结构的TiO_2附着在多酸K_8P_2V_2W_(16)O_(62)表面。以罗丹明B为模型分子,分别考察了K_8P_2V_2W_(16)O_(62)、TiO_2及复合材料K_8P_2V_2W_(16)O_(62)/TiO_2在紫外光下的降解性能,发现在120 min内,K_8P_2V_2W_(16)O_(62)/TiO_2的光催化活性优于K_8P_2V_2W_(16)O_(62)和TiO_2。     

一步溶剂热法制备石墨烯/Fe_2O_3复合材料及电容性能研究

以氧化石墨烯为前驱物,硝酸铁为铁源,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,通过一步溶剂热法制备了粒径50nm左右、均匀地分布在石墨烯表面的石墨烯/α-Fe_2O_3(r GO/Fe_2O_3)复合材料。复合材料中的α-Fe_2O_3均匀地分布在石墨烯片层上,有效的减少了氧化铁纳米颗粒和石墨烯的团聚,实现了氧化铁与石墨烯片之间高效的组装。通过电容性能测试表明,在6 M KOH溶液中,α-Fe_2O_3、r GO和r GO/α-Fe_2O_3复合电极材料2 A/g的电流密度下比电容分别为70 F/g、167 F/g、799 F/g,复合材料的比电容比纯Fe_2O_3有明显提高,倍率特性和循环稳定性能也得到了改善,循环充放电100次后的电容保持率为42%。     

Fe_3O_4@HKUST-1-C_(18)的制备及用于环境水样中多环芳烃的分析

利用水热法合成Fe_3O_4纳米粒子,并通过层层自组装的方法合成以Fe_3O_4为核、金属-有机骨架(MOFs)为壳的多功能核-壳磁性微球Fe_3O_4@HKUST-1;最后利用Cu2+与-SH之间的配位作用,对磁性微球的壳层进行长链烷基修饰,得到Fe_3O_4@HKUST-1-C_(18)。通过FT-IR,XRD,SEM,TEM等手段对Fe_3O_4@HKUST-1-C_(18)进行表征,并以该复合材料为磁固相萃取吸附剂用于环境水样中的多环芳烃的富集。同时本文还优化了吸附剂用量、萃取时间、离子强度等,在最佳条件下,方法定量限为0.031~0.49μg/L,回收率为68.3%~109.6%。