三元磁性氮化碳复合光催化剂的制备和表征及其在可见光下去除四环素的应用

g-C3N4作为一种新型有机半导体材料,由于其良好的化学稳定性和可直接利用可见光等优点已经引起了人们的广泛关注,近年来已逐渐将其应用于光催化氧化环境污染物等方面.同时在实际应用中因其光能利用率低、难回收、电子-空穴易复合等缺点也受到了限制.研究发现将四氧化三铁与氮化碳相结合,可以有效提高复合催化剂的光催化活性,而且可回收再利用很大程度上降低成本.采用光催化氧化技术处理实际环境污染物废水时,将光催化剂投入到废水中后,环境及水体的温度往往会对催化剂的催化活性产生一定的影响,导致无法实现最佳的光催化处理效果.制备一种催化活性不受外界温度影响的智能光催化材料是当今面临的一项挑战.我们研究制备了一种具有温度响应的磁性复合光催化剂PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4,其可根据外界温度的不同而表现出不同的光催化活性.温敏型聚合物PNIPAM是一类结构、性能和形态随温度变化而做出响应的功能材料,将光催化材料与温敏型PNIPAM智能高分子材料相结合,实现了智能催化的效果.PNIPAM温敏聚合物在水溶液中存在一个低临界溶解温度,其可以作为开关,通过改变温度实现对光催化过程的控制,达到过程智能化的效果.随着温度的改变,温敏聚合物的溶解状态在临界点附近会发生变化.不同温度对催化速率影响很大,当温度升高到临界值以上,催化反应速率降低很多;当温度降低到临界值以下,催化活性随之升高.这样不仅随时控制反应的进行,还可以通过改变温度控制反应速率.同时,温敏聚合层又相当于一个保护层,可以增强其抗腐蚀能力,提高对内部光催化材料的保护,进而提高其稳定性.众所周知四环素等抗生素类药物生产废水,属于高浓度有机废水,具有一定的毒性,一般较难处理.我们将制备的PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4复合光催化材料用于四环素废水的处理取得了很好的效果.XRD,FT-IR、Raman等表征手段充分证明了我们所制备的三元复合材料PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4的组成及各个组分的存在.并对PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4复合光催化剂在不同温度(20和45°C)条件下处理四环素废水进行了系统的研究,从20和45℃的吸附曲线结果可以看出,低温时PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4的吸附性较强,高温时吸附较差.同时PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4低温时具有较高的催化活性,高温时催化活性较低.经过分析可知这种对温度响应的特殊性能与PNIPAM的亲水及疏水性密切相关.另外,通过对PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4复合材料的VSM测试及5次循环实验测试可以看出,PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4复合材料由于Fe3O4的引入而表现出较好的磁性,且在外加磁铁的作用下很容易实现分离回收.另外,PNIPAM/Fe3O4/g-C3N4在经过5次重复利用后其催化活性几乎没有减退,说明催化剂具有很好的稳定性.另一方面,说明我们的复合光催化剂在工业废水等污染治理方面有一定的潜在应用价值.     

铁氰化钴修饰石墨烯平面电极对过氧化氢的传感作用

利用高分子支撑法将气相沉积(CVD)石墨烯从铜基底上转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上,制备出石墨烯平面电极(GPE), 通过循环伏安法将铁氰化钴(CoHCF)纳米颗沉积到GPE上,得到铁氰化钴修饰石墨烯平面电极(CoHCF/GPE).研究表明,此电极对过氧化氢具有良好的传感作用,从而构建一种新型无酶过氧化氢传感器.此传感器在过氧化氢浓度为5.0-1200 μmol/L范围内,响应电流与浓度呈现良好的线性关系,检出限为7.1 nmol/L (S/N=3),响应时间约为2 s,具有稳定性好、抗干扰能力强、制备简单等优点.     

金属-有机纳米管分散固相萃取-气相色谱-串联质谱高灵敏分析环境水样中痕量多氯联苯

采用含铅金属-有机纳米管为吸附剂,基于分散固相萃取和气相色谱-串联质谱建立了一种高灵敏分析环境水样中痕量多氯联苯的方法.采用正交设计响应面法对影响萃取效果的重要因素(如离子强度、萃取时间和吸附剂用量等)进行了优化.获得的最优条件为:离子强度4.92 %(w/V)NaCl,萃取时间4.5 min,正己烷为解吸剂,吸附剂用量62.5 mg.在优化条件下,方法的线性范围为2~1000 ng/L,检出限为0.26~0.82 ng/L. 日内和日间相对标准偏差分别为0.8%~5.5% (200 ng/L, n=6)和2.7%~7.4% (200 ng/L, n=6).将本方法应用于实际环境水样中多氯联苯的分析,回收率为78.9%~113.3%,结果满意.     

基于免疫磁性纳米球快速高效准确检测淋巴结转移癌细胞

发展了一种基于免疫磁性纳米球(IMNs)快速、高效、准确检测淋巴结转移癌细胞(LNMCCs)的策略.首先利用本课题组发展的方法制备了具有磁性和生物靶向双功能的IMNs,然后利用IMNs通过免疫磁分选对淋巴结转移癌病人淋巴结穿刺物中的LNMCCs进行分离和富集,最后采用瑞氏染色法和免疫细胞化学(ICC)对富集的LNMCCs进行鉴定,实现对LNMCCs的快速高效准确检测.免疫磁分选实现了LNMCCs的分离和富集,可以有效降低淋巴结穿刺物中的背景干扰;瑞氏染色法和ICC鉴定为准确诊断提供了更多可靠依据,因此,传统细胞学敏感性、特异性和诊断准确率不高的问题得到明显改善.其次,淋巴结穿刺物与IMNs的孵育只需5 min,简便快速,完整保留了LNMCCs的形态学特征,为淋巴结转移癌(LNMC)的分类和后续病理学分析提供了重要基础.此外,IMNs对淋巴结穿刺物中上皮来源癌细胞的特异性捕获可以确诊捕获的细胞为LNMCCs,实现了LNMC和恶性淋巴瘤的鉴别诊断.最后,采用本方法检测了110例病人淋巴结穿刺物中的LNMCCs,总诊断准确率高达98.2%,特异性为100.0%,敏感性为98.0%,相比于传统细胞学诊断都有明显的提高.因此,IMNs用于LNMC病人淋巴结穿刺物中LNMCCs的检测是一次新的尝试,为LNMC的诊断和研究提供了新思路.     

一种基于磁性石墨烯的纸基电化学发光夹心免疫分析方法

基于电化学发光及磁悬浮免疫分析策略,结合磁性石墨烯独特的物理化学特性以及纸基电极价格低廉、样品用量少的优势,建立了一种新型免疫分析方法.以人免疫球蛋白G(IgG)为分析物,采用1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺/N-羟基硫代琥珀酰亚胺(EDC/NHS)法将一抗(Ab1,捕获抗体)固定在磁性石墨烯上,通过直接标记法进行二抗(Ab2,信号抗体)的电化学发光试剂标记,采用磁悬浮夹心免疫技术最大程度减少非特异性吸附,通过纸基电化学发光检测技术测定目标物的浓度.考察了捕获抗体及信号抗体的固定(标记)效果,发现采用的磁性石墨烯不仅提高了免疫物质的负载量,还可以促进电子传递,构建的磁悬浮纸基电化学发光夹心免疫分析法的电化学发光响应峰面积在0.32~1000 ng/mL浓度范围内,与IgG浓度对数值呈良好的线性关系,检出限为6.4 pg/mL.本方法可实现IgG的定量检测,在低成本、快速免疫检测领域有一定的应用前景.     

聚多巴胺还原高锰酸钾制备二氧化锰阵列纳米管

以通过水热法在石英玻璃片表面合成的ZnO纳米棒为模板,在其表面生成聚多巴胺薄膜,然后与KMnO4反应,制备了MnO_2阵列纳米管。经表征发现,制备的MnO_2纳米管形态良好,在基底表面的附着力强;所制备的MnO_2为非晶型。由于ZnO模板易合成、易去除、形态好,且聚多巴胺薄膜的生成方法也很简便易行,使得该制备MnO_2纳米管阵列的方法具有简便、快捷、适用性广等的特性,对MnO_2新形态纳米结构的构建具有一定的启示作用。     

羧甲基纤维素钠修饰的聚氨酯泡沫制备磁性吸油材料

采用聚氨酯泡沫为模板,依次修饰羧甲基纤维素钠(CMC)、Fe~(3+),在惰性气氛中高温热处理反应,制备多孔结构的磁性吸油材料.用光学显微镜、扫描电子显微镜、红外吸收光谱、X-射线衍射、接触角等技术对材料进行表征.详细考察了加热反应温度、CMC浓度和Fe~(3+)浓度对材料吸油性能和磁性的影响规律.实验表明,当加热反应温度选择230°C,CMC浓度为0.3 wt%,FeCl_3浓度为0.1 mol/L时,材料吸油性能最佳,对正己烷、二甲苯、环己烷、甲苯、乙酸乙酯、氯仿、机油、原油等有机溶剂和油类分子的吸附容量为10倍左右.磁性多孔材料具有明显的亲油、疏水特性,水的接触角达115.9°,同时材料密度只有0.036g/cm~3,能够漂浮于水面,实现对水面有机溶剂的快速吸附.吸附后的材料在外界磁场控制下,能够通过磁分离方式从水面快速分离.该材料具有良好的循环利用性能,可重复使用20次以上,吸油性能仍然保持良好.     

磁性非对称双链长表面活性剂囊泡凝胶

合成了一系列含磁性反离子的非对称双疏水链长的阳离子表面活性剂,其中三氯一溴铁合十六烷基戊基二甲基铵(C_(16)C_5DMA~+[FeCl_3Br]-~)与偶氮羧酸钠盐(AzoNa_4)在酸性条件水溶液中形成磁性囊泡凝胶。运用cryo-透射电镜(TEM)、冷冻蚀刻TEM(FF-TEM)、流变仪、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和超导量子干涉(SQUID)等表征技术对囊泡凝胶进行了结构和性质研究,结果发现:凝胶含有曲率多变的融合性的双层囊泡,这些双分子层结构模构了自然界中各种物象的结构轮廓,展现了不可预测的多变曲率和良好柔性。聚集体双分子层膜内由长短不对称烷基链采取交错相扣的双分子层排列模式,这种构建模式结构稳定,短烷基链可游离出囊泡双分子层并伸向外部水相介质。两个相邻囊泡间的短链在疏水相互作用下形成非共价的囊泡"补丁",疏水的囊泡"补丁"克服相邻囊泡之间的斥力而融合。磁性反离子[FeCl_3Br]~-不仅赋予囊泡磁性,且在囊泡的形成过程中调控烷基链的组装。这种多形态融合性囊泡为揭示膜曲率的调节机制和构建人工细胞提供实验数据和理论参考。     

TiO_2纳米管电极上电化学还原CO_2生成CH_3OH

采用原位阳极氧化-煅烧法制备TiO_2纳米管(TiO_2NTs)电极,运用X射线衍射(XRD)、电场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、双电位阶跃测试等对制备电极进行表征,考察了其在0.1mol?L~(-1) KHCO_3水溶液中电化学还原CO_2的催化活性。结果表明TiO_2NTs电极上电化学还原CO_2的主产物为CH_3OH,CH_3OH由HCOOH和HCHO进一步还原而来。电极制备的最佳煅烧温度为450℃(TiO_2NTs-450),电解电位-0.56 V(vs RHE(可逆氢电极))时反应120 min后,生成CH_3OH的法拉第效率和分电流密度分别为85.8%和0.2 m A?cm~(-2)。与550和650℃煅烧的电极相比,TiO_2NTs-450电极具有更高的催化活性,归因于电极表面更多的三价钛活性位,有利于CO_2吸附,从而对·CO_2-起到稳定的作用,速率控制步骤转变为·CO_2-的质子化反应。     

基体分离-电感耦合等离子体原子发射光谱法 测定精铋中10种杂质元素

试验采用电感耦合等离子体发射光谱法测定精铋中Cd、Co、Cu、Fe、Mg、Mn、Ni、Pb、Ti、Zn十种杂质元素,样品用优级纯硝酸溶解,往60℃左右的溶液中,滴加氨水(1+1),控制pH值在3.0~4.0。考察了温度、酸度、沉降时间对铋的去除率和对检测结果的影响。根据分析线的选择原则,结合待测元素的检测范围,选择无干扰、峰形对称、灵敏度适中的谱线作为分析线Cd 228.802nm、Co 237.862nm、Cu 324.754nm、Fe 259.940nm、Mg 279.553nm、Mn 257.610nm、Ni 231.604nm、Pb 182.205nm、Ti 323.452nm、Zn 213.856nm。各元素的质量浓度在一定范围内与其发射强度呈线性,校准曲线的线性相关系数均大于0.9997,方法中各元素检出限为0.002μg/g~0.253μg/g。?按照实验方法测定精铋实际样品,结果的相对标准偏差(RSD,n=9)为2.5%~9.8%,加标回收率为95.0%~102.2%,满足检测要求。