基于三维纳米银修饰电极的硝酸根微型传感芯片研究

研制一种基于金叉指微电极阵列(IDA)的电流型硝酸根离子(NO-3)微传感电极芯片.基于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)工艺制备金IDA微电极,通过电化学沉积技术在IDA微电极表面修饰三维枝状结构纳米银敏感膜,利用敏感膜对硝酸根离子良好的电催化还原性能,采用脉冲方波伏安(SWV)电化学测量方法,实现对硝酸根离子在25～1000μmol/L浓度范围内的快速检测,灵敏度达9.5 nA/(μmol/L),线性度为99.98%,检测下限为10μmol/L.考察水体中常见的NO-2,F-,3PO 4-,SO 42-,2CO3-,NH+4,Na+和K+等离子对该传感芯片的干扰性能,传感芯片表现出较好的抗干扰性能.制备的三维枝状结构纳米银修饰IDA微电极可实现水环境(pH 5.0～9.0)中NO-3的电化学检测,对应用于自然水环境中硝酸根离子的现场检测具有积极意义.     

双硫腙改性的聚(二甲基丙烯酸乙二醇酯-甲基丙烯酸羟乙酯)微球的制备及其对铜离子的吸附研究

用悬浮聚合法由二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)共聚制备得到聚(二甲基丙烯酸乙二醇酯-甲基丙烯酸羟乙酯)(PHEMA)微球,考察了NaOH浓度、反应时间等对用双硫腙进行PHEMA改性反应的影响以及铜离子水溶液浓度(5～500mg/L)、pH(2.0～6.5)、吸附时间等对改性后的微球对铜离子吸附性能影响的因素.改性的PHEMA微球对铜离子的最大吸附量为65.6mg铜离子/g双硫腙;而且,吸附有铜离子的改性PHEMA微球用0.1mol/L的硝酸的解吸率可达到90%以上,经过3次吸附-解吸循环后,解吸率仍基本不变,这表明双硫腙改性的PHEMA微球可以多次反复使用,具有良好的应用前景.     

双功能气凝胶吸附-降解协同处理染料废水

针对吸附法处理染料废水易产生二次污染和基于过一硫酸氢盐(PMS)的高级氧化技术降解有机污染物易受水体复杂成分影响的问题,设计构筑具有吸附和活化PMS功能的铁掺杂纤维素纳米纤维/还原氧化石墨烯气凝胶(CNFs/RGO/Fe)用于吸附-降解协同处理染料废水.CNFs/RGO/Fe对阳离子染料具有良好的选择性吸附功能,其对亚甲基蓝(MB)、罗丹明B (RhB)和结晶紫(CV)的最大吸附容量分别高达655.1 mg/g、696.5 mg/g和962.1 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型.将吸附染料的CNFs/RGO/Fe置于PMS溶液中,可以促进PMS活化产生大量·OH,实现对吸附质的降解和气凝胶的再生.经5次吸附-降解循环后,CNFs/RGO/Fe对染料去除率仍保持在75%以上,表现出良好的重复使用性.本研究有望为去除复杂水体中有机污染物提供新思路.     

负载型离子液体催化芳香烯和甲醛的Prins缩合反应

采用溶胶凝胶法制备了一系列硅胶负载型离子液体催化剂(IL/sg),并成功应用于甲醛与苯乙烯及其衍生物的Prins反应中.利用红外光谱(FT-IR)、元素分析(EA)和氮气吸附-脱附等对催化剂结构进行了表征.研究表明,磺酸功能化离子液体1-甲基-3-丁磺酸基咪唑硫酸氢盐固载得到的负载型催化剂(Bs MIm HSO4/sg)表现出最佳的催化活性.在催化剂投料量为烯烃的3%,甲醛与烯烃摩尔比为4∶1,80℃下反应8 h,苯乙烯转化率达到了100%,产物选择性为90%.催化剂经简单的过滤分离后重复使用5次,仍保持良好的催化活性.此外,该催化体系具有较好的底物适用性.     

新型薄膜扩散梯度技术定量采集高盐度水体中的铵离子

设计了一种基于铁氰化钴钠的新型薄膜扩散梯度(DGT)被动采样装置, 将其应用于高盐度水体中铵离子的定量采集. 采用双滴加法制备铁氰化钴钠, 并利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)仪和氮气吸 附-脱附测试对其表面形貌、 晶体结构和孔结构特征进行表征. 研究了铁氰化钴钠对铵离子的吸附速率和吸附容量. 建立了以琼脂糖凝胶为扩散相、 铁氰化钴钠为结合相的DGT被动采样装置. 研究了采集时间、 水体pH值和共存阳离子对基于铁氰化钴钠的DGT技术采集铵离子的影响. 实验结果表明, 铁氰化钴钠吸附铵离子在60 min时基本达到了吸附平衡; 当铵离子初始浓度为300 mg/L时其吸附容量为90 mg/g. DGT装置结合铵离子的质量随着布置时间的增加呈现线性增长(0~24 h, r²=0.994). 当pH=4~8, Na⁺浓度为0~10000 mg/L, K⁺浓度为0~25000 mg/L, Mg²⁺浓度为0~20000 mg/L, Ca²⁺浓度为0~25000 mg/L时, DGT装置累积的铵离子质量没有明显的变化. 实验结果表明, 使用基于铁氰化钴钠的DGT装置可以准确有效地采集高盐度水体中的铵离子.     

Cu(Ⅱ)印迹丙烯腈-co-苯乙烯微球的制备与对Cu(Ⅱ)的选择性吸附

以Cu(Ⅱ)为模板离子、丙烯腈为功能单体,苯乙烯(St)为骨架单体,偶氮二异丁腈为引发剂,二乙烯苯为交联剂制备了铜离子印迹丙烯腈-co-苯乙烯微球(Cu-I-AN-co-St);用UV、FTIR、SEM和FAAS表征了聚合物和分析了Cu-I-AN-co-St对Cu(Ⅱ)的选择性吸附;结果表明,在室温下溶液pH为5～6,吸附时间为60 min时吸附达到平衡,最佳吸附条件下,饱和吸附容量可达到49.1 mg/g;以1 mol/L HCl溶液作为解吸剂其解吸率可达98%;与相应非印迹微球(NI-AN-co-St)相比,Cu(Ⅱ)I-AN-co-St对Cu(II)的吸附量增大并具有选择性;与电荷相同及离子半径相近的Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)共存时,其相对选择性系数分别为28.2,24.8,44.4。     

硅胶G基纳米钛酸锶钡吸附富集-火焰原子吸收法对水中Pb~(2+)的测定

采用溶胶-凝胶法制备了硅胶G基纳米钛酸锶钡,并且用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)进行了表征.系统地研究了该物质对水中铅的吸附性能.提出了硅胶G负载纳米钛酸锶钡分离富集,FAAS法测定水中痕量铅的新方法.结果表明,纳米钛酸锶钡能够负载于硅胶G表面,制成蚕茧状颗粒吸附材料.在pH值为4～6时,该吸附剂对水中的铅离子具有很强的吸附能力,静态吸附容量达到86.28m/g.吸附在硅胶G负载纳米钛酸锶钡上的铅离子可用1mol/L的硝酸完全洗脱下来,经硅胶G负载纳米钛酸锶钡富集10倍后,方法检出限为7.4μg/L.用于河水和自来水中痕量铅的测定,结果满意.     

季铵盐型螯合树脂的合成及其对铅离子的吸附研究

合成了一种含有季铵盐结构的希夫碱型螯合树脂(CPS-DMA-S-HCTA),研究了其对Pb(II)离子的吸附和脱附行为.树脂红外光谱分析和元素分析结果表明,成功合成了CPS-DMA-S-HCTA螯合树脂;树脂的热分析结果表明,CPS-DMA-S-HCTA树脂的初始分解温度为205℃,具有良好的热稳定性;静态实验结果表明,在研究的浓度范围内,吸附平衡数据符合Freundlich等温吸附方程,且吸附为放热、混乱度减小的自发过程,吸附过程以化学吸附为主,298 K,Pb(Ⅱ)溶液的初始浓度为600 mg/L时,适宜的吸附pH为5~6,平衡吸附量为96.1 mg/g,吸附达到平衡的时间约为10 min.采用1.5 mol/L的硝酸溶液作脱附剂,脱附率可达98%以上,解吸速率快,10 min左右流出液中重金属离子的浓度几乎为0 mg/L.经过10次吸附-解吸-吸附研究表明,树脂可重复使用性强.     

P(AMPS-co-DMAA)凝胶的制备及对Ag+吸附性能的研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)为单体,通过水溶液聚合法制备P(AMPS-co-DMAA)凝胶。用红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等对凝胶的结构进行表征。研究单体配比、交联剂用量、AgNO_3初始浓度对Ag~+吸附性能的影响,结果表明,当n(DMAA):n(AMPS)=4:1,交联剂用量为1.6%,AgNO_3浓度为0.03mol/L时,凝胶最大吸附容量为240mg/g。同时探讨凝胶的吸附动力学,结果表明,准二级动力学模型符合凝胶的吸附动力学,内扩散不是控制吸附过程的唯一步骤。     

含稀土离子液体[Cnmim][Ln（NO3）4]的合成、表征及荧光性能研究

以N-甲基咪唑,溴代烷烃和硝酸钠为原料,合成了5种离子液体[Cnmim]NO3(n=2,4,6,8,10;mim=N-甲基咪唑),并对离子液体进行了表征.用[Cnmim]NO3与硝酸铕、硝酸铽反应,得到了含稀土离子液体[Cnmim][Ln(NO3)4](Ln=Eu,Tb).利用电喷雾质谱对[Cnmim][Ln(NO3)4]的结构进行了表征,结果表明稀土离子与来自4个硝酸根的8个氧原子配位,形成[Ln(NO3)4]阴离子,阳离子为1-烷基-3-甲基咪唑.荧光研究表明,[Cnmim][Ln(NO3)4](Ln=Eu,Tb)的溶液存在较强荧光;温度和浓度影响荧光强度.     

高强度PAMPS-PAAm互穿网络凝胶及其溶胀性能

通过考察不同单体浓度或离子强度下凝胶的力学性能和溶胀特性,对聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(PAMPS)与聚丙烯酰胺(PAAm)形成的互穿网络凝胶的高强度性能和作用机理进行了研究.结果表明:PAMPS-PAAm互穿网络凝胶的力学强度对c(AMPS)存在一个最佳值(1 mol/L),且随c(AAM)的增大而显著增大(0.5～4 mol/L).当c(AMPS)=1 mol/L、c(AAM)＝4 mol/L时,互穿网络凝胶的最大抗压强度达6.46 MPa;改变凝胶体系内水的离子强度,PAMPS-PAAm凝胶在0.25 mol/kg离子强度时的抗压强度与纯水状态下相比增加了29%.     

双敏性微凝胶的絮凝及聚沉行为

用沉降聚合法制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸)微凝胶, 并用NMR, DLS分析测定了微凝胶结构及凝胶颗粒在不同离子强度下粒径和表面电势的变化. 25 ℃时在pH＝7的溶液中Zeta电位为－18 mV, 随离子强度增加, 逐渐减小. 当NaCl浓度达0.2 mol/L时基本不变, 表明微凝胶表面电荷受到屏蔽, 浓度继续增加主要使凝胶颗粒收缩. 加热引起微凝胶收缩, 颗粒表面电荷密度增大, Zeta电位增大. 在0.2 mol/L NaCl溶液中, 41 ℃时微凝胶的Zeta电位可达－12.4 mV, 使微凝胶稳定. 较高离子强度时, Zeta电位随温度升高发生突变, 微凝胶表面几乎为中性, 其突变温度与临界絮凝温度(CFT)相当. CFT随离子强度增加向低温迁移, 微凝胶聚集速率在高温时比低温时快.     

分级花状氧化铁微球的水热合成及吸附性能研究

以六次甲基四胺、硫酸亚铁、柠檬酸钠为原料,采用水热合成方法制备了三氧化二铁(Fe_2O_3)粉体。以铅离子为水体中的模拟污染物,研究了Fe_2O_3对水体中重金属离子的吸附性能,结果表明,当柠檬酸钠的浓度为0.004 mol/L、水热温度为100℃和水热时间为8 h时,所制备的Fe_2O_3的吸附性能最好,其对铅离子的吸附容量为426.09 mg/g。X射线衍射(XRD)图片和扫描电子显微镜(SEM)照片显示所制备的粉体为低结晶度的分级花状Fe_2O_3微球。     

改性罗布麻纤维的吸附功能研究

以Ce~(4+)引发丙烯腈与罗布麻纤维接枝共聚反应,用红外光谱表征了接枝纤维的结构。并探讨了接枝纤维皂化物时汞离子的吸附性能。C_(AN)为1.2×10~(-1)mol/L、C_(Ce)~(4+)为10×10~(-3)mol/L时接枝率较高,该接枝共聚物经皂化后能有效地吸附汞离子,pH值在10～11时吸附率最高,达0.583mg Hg~(2+)/g。     

双酚大环配体硝酸铕三元配合物的合成、晶体结构与荧光性质

在硝酸铕模板下用丙二胺和2,6-二甲酰基-4-甲基苯酚通过[2＋2]缩合反应, 合成了一个新的双酚亚胺大环配体硝酸铕三元配合物[Eu(H2L)(NO3)3] (L表示大环配体), 并进行了系统的物理表征. 晶体结构研究表明: 配合物为中性分子, 由一个Eu3＋, 一个中性大环配体(H2L)和三个配位硝酸根组成. 晶体结构属单斜晶系, P21/c 空间群, 晶胞参数a＝1.57296(11) nm, b＝0.96957(7) nm, c＝1.91196(13) nm, β＝104.445(1)°, V＝2.8237(3) nm3, Z＝4, R＝0.0507, wR＝0.1168, Eu3＋为10配位, 呈扭曲的双冠四方反棱柱配位构型. 在低温下(77 K), 配合物在甲醇溶液中以紫外光激发产生了Eu3＋离子特征的荧光发射.     

纳米γ-Al2O3的制备及其对水溶液中不同磷酸根离子的吸附

溶胶-凝胶法合成纳米γ-Al2O3,以透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)等手段对所得的纳米γ-Al2O3进行了表征,表明纳米粒子的直径在30nm～70nm.并利用Zetaplus电位仪测定了其等电点(7.65).考察了纳米γ-Al2O3在静态吸附条件下对不同磷酸根离子的吸附性能.结果表明,在一定的pH范围内,对不同磷酸根离子有强烈的吸附能力,且符合Freundlich吸附公式.     

花生壳纤维素的制备及其对水中亚甲基蓝吸附的研究

本文以废花生壳为原料制备了花生壳纤维素并将其用于去除水中亚甲基蓝染料。系统考察了溶液的p H值,亚甲基蓝的初始浓度,吸附时间,吸附温度以及溶液离子强度对亚甲基蓝吸附性能的影响。结果表明:pH=9时,花生壳纤维素对亚甲基蓝的吸附效果最佳,饱和吸附容量q_m为156.2 mg·g~(-1);吸附热力学研究表明,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。吸附过程焓变ΔH为-44.74 k J·mol~(-1),ΔS为-137.9 J·mol~(-1)·K~(-1),ΔG0,表明花生壳纤维素对亚甲基蓝的吸附过程是自发的放热过程;吸附过程可在20 min内达到平衡,符合准二级动力学模型;其吸附过程的活化能Ea=82.6 k J·mol~(-1)。吸附容量随着溶液离子强度的增大而减小,说明其吸附是以静电作用为主的吸附过程。10次循环使用后花生壳纤维素对亚甲基蓝的吸附效率仍能保持88%以上,表明该材料可以多次循环使用。     

含功能性羟基的温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)微凝胶的制备及性能研究

采用两步合成路线合成了二缩三乙二醇单甲基丙烯酸酯 (TREGMA) ,并对其结构进行了表征 ;利用无皂乳液聚合法使N 异丙基丙烯酰胺 (NIPAM)、TREGMA和N ,N 亚甲基双丙烯酰胺 (BA)交联共聚 ,制备了含有功能性羟基的温敏性微凝胶 .微凝胶的去溶胀性能研究表明 ,TREGMA的引入使得微凝胶的体积相转变温度得到提高 ,同时所制得微凝胶具有较好的温敏性 .该类微凝胶有望成为良好的生物医用材料 .     

光催化活性二氧化钛溶胶的低温制备与表征

以钛酸丁酯为原料,在70 ℃制备了具有光催化活性的TiO2溶胶.用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征了溶胶结构;用紫外-可见分光光度计研究了TiO2溶胶对甲基橙的吸附和光催化降解性能.XRD图谱表明TiO2溶胶粒子的一次粒径约4 nm,晶型主要为锐钛矿型,并含有少量结晶不完善的板钛矿型;TEM图像表明溶胶中TiO2粒子分散良好,二次粒径约10 nm.吸附实验表明TiO2溶胶使甲基橙溶液褪色约17%;光催化实验表明TiO2溶胶光催化性能优异,自然光催化降解甲基橙溶液(10 mg/L),16min后甲基橙浓度几乎降为0.     

偕胺肟化聚丙烯腈纳米纤维的制备及在含金属离子废水处理中的应用

利用电纺丝技术制备了聚丙烯腈纳米纤维无纺布, 然后在水溶液原位偕胺肟化得到偕胺肟化聚丙烯腈纳米纤维, 该纳米纤维可用于吸附再生含金属离子废水. 采用氯化铜溶液模拟含金属离子废水, 探讨不同肟化率的偕胺肟化纳米纤维对铜离子的吸附效果; 发现肟化率78.8%的偕胺肟化纳米纤维的吸附能力最好, 利用Langmuir吸附方程得到最大吸附值为56.5 mg/g, 同时吸附后可将含铜废水浓度从100 mg/L降至13 μg/L, 远远低于国标GB8978-1996规定的铜排放的一级标准(总铜浓度<0.5 mg/L). 吸附铜离子的纳米纤维在1 mol/L稀硝酸中, 100 min后铜离子的解吸附率超过98%. 经4次吸附-解吸附循环后, 偕胺肟化纳米纤维的吸附能力仍能达到首次吸附最大吸附值的50%以上, 表明偕胺肟化纳米纤维具有一定的循环再生能力.