ZnO@ZIF-8核壳微球的制备及对U(Ⅵ)的吸附性能

利用ZnO诱导制备了ZnO@ZIF-8复合微球材料并将其用于溶液中U(Ⅵ) 的去除. 研究表明, 制备的ZnO@ZIF-8复合微球的直径为1~7 μm, pH=4时, 在水溶液中对U(Ⅵ) 的吸附量最大, 达到145.32 mg/g, 吸附机理可能与铀酰离子与复合材料之间的配位作用和氢键作用相关. 考虑到复合微球中用于U(Ⅵ) 吸附的有效成分ZIF-8的含量仅为12.6%, 以ZIF-8含量计算, 该材料对U(Ⅵ) 的单位吸附量高达1137 mg/g.     

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...     

ZIF-8/改性聚丙烯腈电纺纳米纤维的制备及其高效去除水中孔雀石绿

通过原位生长方法,将最常见的金属有机骨架(MOFs)——沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8)固定到羧甲基化聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维(PAN-COOH NFs)表面,得到ZIF-8/PAN-COOH NFs。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)、X射线粉末衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对合成的ZIF-8/PAN-COOH NFs形貌和结构进行表征,并深入研究ZIF-8/PAN-COOHNFs从废水中去除孔雀石绿(MG)的性能。研究发现： ZIF-8/PAN-COOH NFs对MG的吸附符合拟二级动力学方程,吸附过程可采用Langmuir等温线模型拟合,其对MG的最大吸附容量可达3 604 mg·g^-1。此外,ZIF-8/PAN-COOH NFs在染料吸附实验中表现出良好的分离功能和重复利用性。     

表面图案化的CdS-P(AM-co-10%MAA)复合微球对BSA的吸附性能研究

以微米级的P(AM-co-10%MAA)共聚物为模板,在反相悬浮体系中,通过外源沉积的方法合成了硫化镉复合微球CdS-P(AM-co-10%MAA)。以牛血清白蛋白为主要目标蛋白,研究微球对蛋白质的吸附性能。结果表明,牛血清白蛋白在CdS复合微球上的最大吸附量为35.84mg/g,其吸附模式符合Langmuir吸附定律。在20～50℃范围内,随着温度的升高,复合微球对蛋白质的吸附量增大。在磷酸缓冲溶液体系中,CdS-P(AM-co-10%MAA)复合微球对蛋白质的吸附量在蛋白质等电点时达到最大;此外,复合微球不仅对BSA具有一定的吸附能力,对其它蛋白质同样具有一定的吸附能力,说明该微球具有开发为分离材料的潜力。     

不同尺寸ZIF-8对U(VI)的吸附性能

以经典的金属有机骨架(MOFs)材料ZIF-8为吸附剂,研究尺寸效应对铀吸附性能的影响。 通过3种方法合成不同粒径的ZIF-8,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、表面积与孔隙度分析仪等对其进行了表征,测试了相同条件下不同尺寸的ZIF-8对硝酸铀酰溶液中U(VI)吸附,分别对其吸附过程的动力学和吸附等温线进行了考察,并测试了材料的可重复利用性。 结果表明,成功制备了高结晶性、高纯度的ZIF-8,产物形貌呈菱形十二面体,颗粒均匀,粒径分别为约50 nm、150 nm及2 μm;3种ZIF-8具有单一均匀的微孔结构和与粒径高度相关的比表面积;不同尺寸的ZIF-8均能快速吸附溶液中的U(VI),在室温pH=3下,在70 min左右时即可吸附初始质量浓度为200 mg/L的U(VI)溶液中90%以上U(VI);其中较小尺寸(约50 nm)的ZIF-8吸附性能最好,单位质量ZIF-8吸附U(VI)的饱和吸附量达到520.26 mg/g;ZIF-8对U的吸附动力学上符合二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型,说明ZIF-8对U(VI)的捕获属于化学单层吸附;经过4个吸附-解吸循环后,3种尺寸的ZIF-8均依然保持了70%以上的去除率。     

磁性壳聚糖硅胶复合微球的制备及其吸附Cu~(2+)的性能研究

以壳聚糖与正硅酸四乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法,用戊二醛辅助交联合成了磁性壳聚糖硅胶复合微球。通过红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射等方法对磁性壳聚糖硅胶复合微球的形态和组成特性进行分析,制备的磁性复合微球中壳聚糖与硅胶材料复合均匀,材料粒径均一,机械强度较高。考察了制备的磁性壳聚糖硅胶复合微球对Cu~(2+)的吸附性能,结果表明微球对Cu~(2+)具有较好的吸附性能,吸附容量达到98.7mg/g。     

ZIF-8吸附剂上CH4/N2的吸附分离性能与热力学性质

将沸石咪唑酯骨架结构材料应用于抽放煤层甲烷的浓缩净化研究。以三乙胺(TEA)为导向剂,ZnSO₄为金属离子源,水为溶剂,采用水热合成法进行了ZIF-8吸附剂的制备。采用XRD、物理吸附、动态吸附分离和反相气相色谱(IGC)等方法对ZIF-8的物理结构、化学稳定性、吸附分离性能和热力学性质进行了研究。结果表明,ZIF-8具有良好的化学稳定性,能够在强酸、强碱和强极性的溶剂中保持结构的稳定性;在298 K时,ZIF-8对CH₄/N₂的分离因子达到3.4,与活性炭相当,但CH₄、N₂在ZIF-8上的吸附热比在活性炭上低20%左右。     

SiO_2/PVAc无机-有机复合微球的合成及其膜性能研究

以纳米二氧化硅粒子(SiO2)为稳定剂,在少量反应型阴离子乳化剂——烯丙氧基羟丙磺酸钠(HAPS)作助稳定剂的情况下,制备了具有草莓型结构的二氧化硅/聚醋酸乙烯酯(SiO2/PVAc)无机-有机纳米复合微球.研究表明,纳米SiO2与PVAc的氢键作用是形成这种单分散草莓型SiO2/PVAc无机-有机纳米复合微球的关键.透射电镜(TEM)观察显示,纳米SiO2吸附在PVAc表面,形成草莓型结构.讨论了纳米二氧化硅溶胶的种类和用量、乳化剂种类对复合微球形态及其膜性能的影响,并讨论了复合微球的形成机理.     

碳纳米管/活性炭复合微球的制备及其对VB12的吸附应用

采用反相乳液法制备碳纳米管/壳聚糖复合微球(CNTs/CTS), 并对其进一步炭化、活化制得碳纳米管/活性炭复合微球(CNTs/AC). 以此复合微球为吸附材料, 探索了其对中分子代表物质VB12的吸附. 研究结果表明, 碳纳米管含量70%(w)的复合微球经水蒸气适当活化后球形度好、吸附性能优异, 其对VB12的吸附量达23.59 mg·g-1, 分别是活性炭和大孔吸附树脂的5.4和2.7倍. 分析表明这是由于碳纳米管/活性炭复合微球具有发达的中孔结构.     

高容量阴离子交换磁性微球的制备及其对蛋白质的吸附性能

为了获得高容量的阴离子交换吸附剂,本研究以Fe_3O_4磁性纳米粒子为基质,在其表面包覆聚多巴胺,然后与树枝状大分子聚乙烯亚胺反应,制得多氨基化磁性微球。此微球的离子交换容量为9.1 mmol/g。采用透射电镜、红外光谱和热重分析对材料进行了表征。以β-酪蛋白和牛血清蛋白(BSA)为模型蛋白,采用静态吸附法研究了此微球对蛋白质的吸附性能,在最佳条件下测定了微球对蛋白质的静态吸附等温线。结果表明,此微球对蛋白质的最佳吸附时间为2h,缓冲溶液的最佳pH值为7.0。在此条件下,对β-酪蛋白和BSA的最大吸附容量分别为237.5和204.5μg/mg,而对溶菌酶和核糖核酸酶A几乎不产生吸附。实验结果表明,此微球对酸性蛋白具有选择性,在蛋白质分离纯化方面具有良好的应用前景。     

纤维素基吸附分离材料研究进展

以纤维素为原料制备吸附分离材料可以减少对石油资源的依赖,并具有成本低、环境友好和生物相容性好等优点。利用纤维素中的羟基基团,通过交联、接枝、引入无机粒子或与聚合物复合,可以制备出微球和薄膜等不同形态的吸附分离材料,广泛应用于生物医学,废水处理、气体分离等领域。本文结合近五年来国内外纤维素及其复合材料在吸附分离领域的研究近况,从水、油、重金属、气体和有机物的应用进行了综述,总结了纤维素基吸附分离材料的研究尚存在的问题,探讨了今后的研究方向。     

沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-71用于低浓度生物基2，3-丁二醇/1，3-丙二醇的吸附分离性能

1,3-丙二醇是一种重要的化工原料,生物发酵法生产1,3-丙二醇往往会产生副产物2,3-丁二醇,限制了生物基1,3-丙二醇的进一步工业化应用。1,3-丙二醇与2,3-丁二醇亲水性强,导致其在低浓度发酵液中分离困难。基于2,3-丁二醇比1,3-丙二醇具有长的碳链和大的极化率,本文采用含有―Cl基团（憎水且具有大的极化率）的ZIF-71吸附分离水中低浓度的2,3-丁二醇/1,3-丙二醇。结果表明,ZIF-71对双组分2,3-丁二醇/1,3-丙二醇（50 g/L,50 g/L）中2,3-丁二醇的静态竞争吸附容量为123.6 mg/g,对2,3-丁二醇/1,3-丙二醇分离选择性高达7.6,分离效果优于沸石材料Beta。在3次循环吸附-解吸实验中ZIF-71依旧保持着稳定的结构和对2,3-丁二醇的选择性吸附能力。通过分子模拟,揭示了ZIF-71对1,3-丙二醇和2,3-丁二醇的吸附分离机制。ZIF-71与1,3-丙二醇之间主要通过弱的范德华力作用;而ZIF-71与2,3-丁二醇之间则是通过强的范德华力与弱的氢键协同作用,从而对2,3-丁二醇产生选择性吸附。可以看出, ZIFs材料有望成为选择性吸附分离低浓度副产物2,3-丁二醇的吸附剂,推动生物法制1,3-丙二醇的工业化发展。     

碳纳米管复合微球修饰L-色氨酸及其对LDL的吸附性能

本文以多孔碳纳米管/活性炭复合微球为载体,以L-色氨酸为配基,采用环氧氯丙烷偶联法,制得修饰L-色氨酸的碳纳米管/活性炭复合微球(L-CNTs/AC)。采用扫描电镜、氮气吸附、傅立叶红外光谱、热分析、X射线光电子能谱等对复合微球进行表征;通过体外静态吸附法对其低密度脂蛋白(LDL)吸附能力进行初步研究。结果表明:环氧氯丙烷偶联法可接枝上L-色氨酸。复合微球中碳纳米管加入量越多,对LDL的吸附能力越强;当碳纳米管加入量为45wt%时,对LDL的吸附量达4.623 mg·g-1,是未添加碳纳米管的2.3倍多。这是因为碳纳米管不仅可促进复合微球中20~100 nm孔的形成,而且还可促进复合微球配基修饰量的增多,从而大大增强了复合微球对LDL的吸附能力。此复合微球可望开发成一种新型的血液灌流LDL吸附剂。     

Pickering乳滴模板法制备超粒子结构有机/无机杂化微球

Pickering乳滴模板法制备有机/无机杂化的核壳微球越来越引起人们的关注,主要因为该方法制备出的微球具有以无机粒子为壳层的超粒子结构(supracolloidal structure),能够赋予微球独特的功能.胶体粒子在乳滴表面自组装形成有序的球面胶体壳,得到稳定Pickering乳液,固定乳滴表面的胶体粒子来制备核壳结构的微球或者以胶体粒子为壳层的微胶囊(colloidosome).本文综述了我们课题组以Pickering乳滴模板法制备超粒子结构有机/无机杂化微胶囊包括实心微球方面的工作.我们选择具有不同性能、种类的胶体粒子以及具有不同性质和功能的核材料,采用Pickering乳滴模板法,对吸附在乳滴表面的胶体粒子用不同的固定方法制备具有不同结构和性能的微球和微胶囊,利用基于多重Pickering乳液的聚合技术制备双纳米复合的超粒子结构多核聚合物微球.     

ZIF-8的合成、表征及正己烷吸附性能

以甲醇为溶剂,硝酸锌六水合物为锌源,2-甲基咪唑为有机配体,通过溶剂热法合成了金属有机骨架材料ZIF-8;采用X射线衍射(XRD)、氮气吸附、热重-差热分析(TG-DSC)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对ZIF-8样品进行了表征;研究了正己烷在ZIF-8上的液相吸附动力学和动态选择性吸附性能.结果表明,合成的ZIF-8晶体具有方钠石结构,结晶度较高,孔结构主要为0.37~1.10 nm的微孔,BET比表面积为1836 m2/g,孔体积为0.65 cm~3/g.TG-DSC和高温原位XRD分析结果表明,合成的ZIF-8具有良好的热稳定性能.283~313 K时,正己烷在ZIF-8上液相吸附的扩散系数为(2.53~8.88)×10-12cm~2/s,扩散活化能为31.11 k J/mol;308 K时,ZIF-8对正己烷的动态饱和吸附量为187.3 mg/g,由吸附穿透曲线计算得出Thomas速率常数为2.17×10~(-3)m L·min~(-1)·mg~(-1).与5A分子筛相比,ZIF-8对正己烷的吸附容量高出约1倍,液相吸附表观扩散时间常数高出约70%.     

碳纳米管复合微球修饰L-色氨酸及其对LDL的吸附性能

本文以多孔碳纳米管/活性炭复合微球为载体, 以L-色氨酸为配基, 采用环氧氯丙烷偶联法, 制得修饰L-色氨酸的碳纳米管/活性炭复合微球(L-CNTs/AC)。采用扫描电镜、氮气吸附、傅立叶红外光谱、热分析、X射线光电子能谱等对复合微球进行表征;通过体外静态吸附法对其低密度脂蛋白(LDL)吸附能力进行初步研究。结果表明:环氧氯丙烷偶联法可接枝上L-色氨酸。复合微球中碳纳米管加入量越多, 对LDL的吸附能力越强;当碳纳米管加入量为45wt%时, 对LDL的吸附量达4.623 mg·g^-1, 是未添加碳纳米管的2.3倍多。这是因为碳纳米管不仅可促进复合微球中20~100 nm孔的形成, 而且还可促进复合微球配基修饰量的增多, 从而大大增强了复合微球对LDL的吸附能力。此复合微球可望开发成一种新型的血液灌流LDL吸附剂。     

改性果胶磁性微球的制备及吸附性能研究

为了提高果胶磁性微球的分散性及成球性,采用油酸对磁性微球进行表面改性后,制备改性果胶磁性微球。通过红外光谱、扫描电镜、XRD和磁性分析等对样品进行表征。油酸和果胶在纳米四氧化三铁表面形成了良好的修饰层,且油酸的加入提高了果胶磁性微球的分散性及成球性。研究了改性果胶磁性微球用量和溶液pH值等对其吸附Cu(Ⅱ)性能的影响,考察了其吸附动力学和吸附等温线。25℃时,改性果胶磁性微球对Cu(Ⅱ)的吸附达平衡需要2 h,饱合吸附容量为52.36 mg/g,Freundlich模型和Langmuir模型可以较好的拟合实验结果,最大吸附量为119.05 mg·g~(-1)。     

大孔吸附树脂对氢化可的松的吸附与洗脱性能研究

本文系统研究了大孔附树脂对水溶液中氢化可的松的吸附与洗脱性能,包括树脂的筛选,氢化可的松的渡,解吸剂的选择。结果表明,用AB-8树脂比其它的树脂有更优的性能,其静态吸附容量比试剂级微球硅胶大一个数量级以上,且吸附速度快,易于洗脱再生,是一种具体工业化应用前景的优良吸附剂。     

壳聚糖微球负载的己二胺型聚酰胺-胺树状大分子的制备及对胆红素的吸附

通过反相悬浮反应制备了戊二醛交联的壳聚糖微球。以所制备的壳聚糖微球为载体,合成了己二胺型低代数聚酰胺-胺（Polyamidoamine,简称PAMAM）树枝状大分子（Genaration≤3）。考察了该微球在生理条件下对水溶液中胆红素的吸附行为,以及溶液的pH值,离子强度,温度,胆红素初始浓度,牛血清白蛋白等因素对吸附的影响。结果表明,吸附剂对胆红素具有良好的吸附性能,CS-G2.0,CS-G3.0,CS-G1.0,CS-G0和CS微球的平衡吸附率分别为94.61%,93.44%,92.97%,86.47%,52.38%,CS-G1.0-G3.0微球在0.5h吸附率已经超过70%,1h基本接近平衡,对胆红素的吸附量高达42.78mg/g。     

具有高选择性吸附的表面分子印迹磁性纤维素微球的制备与性能

以纤维素和纳米Fe₃O₄为原料制得磁性纤维素微球, 在纤维素微球表面选择合适的模板分子, 以甲基丙烯酸、 丙烯酰胺和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为功能单体, 采用水溶液聚合法制得表面分子印迹磁性纤维素微球. 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等表征了分子印迹聚合物微球的结构. 以罗丹明B(RhB)为模板分子, 通过吸附动力学与吸附热力学实验研究了表面分子印迹磁性纤维素微球对RhB的吸附性能, 结果表明, 制备的表面分子印迹磁性纤维素微球对罗丹明B具有特异性识别作用, 饱和吸附量达到0.542 mg/mg, 吸附平衡时间为10 h左右. 表面分子印迹磁性纤维素微球大大降低了对吸附环境的依赖, 并可重复利用.