酰胺功能化修饰琼脂糖/硅胶复合材料的制备及吸附性能研究

采用溶胶-凝胶法,以氧化琼脂糖和四甲氧基硅烷为前驱体,通过水解、缩聚反应制得琼脂糖/硅胶复合材料,进一步利用开环、"巯-烯"点击和酰胺化反应对复合材料实现酰胺基团功能化修饰.借助红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)对所制备复合材料进行结构、组成和微观形貌表征.以制备的酰胺功能化修饰琼脂糖/硅胶复合材料为吸附剂,探讨其对莱克多巴胺的吸附过程,实验考察了溶剂、吸附时间、莱克多巴胺的初始浓度等对吸附的影响.结果表明:经过修饰反应酰胺基团成功接枝到琼脂糖/硅胶复合材料,该材料颗粒呈球形,粒径在2～3μm之间;复合材料对莱克多巴胺表现出良好的吸附性能,吸附过程50 min达到平衡,适合准二级动力学特征,属化学吸附,吸附等温线符合Freundlich模型;复合材料经过6次吸附解析,再生后对莱克多巴胺的吸附率仅有小幅下降,表明具有较好的循环再生吸附能力.     

二维晶体MXene在气体吸附/转化领域的应用

MXene是一种新型的二维过渡金属碳化物或碳氮化物,化学式为Mn+1Xn,M代表过渡金属,X代表碳或者氮.这种二维材料具有二维层状堆垛结构,层与层之间有大量纳米尺度的孔隙,层间孔隙的大小非常适合于吸附气体分子.通过选择MXene的种类以及控制MXene表面的吸附官能团,可以使MXene对不同气体的吸附能力显著不同.MXene的表面具有催化活性,可以将吸附的气体转化为另一种气体.本文分析MXene在制备方面的最新进展,总结刻蚀溶液对所制备材料结构的影响;分析了MXene的独特结构导致其在气体吸附以及转化方面的优良性能,介绍了MXene在气体吸附、催化转化等方面最新的理论和实验研究成果;总结了MXene用作高性能气体吸附转化材料需要解决的主要问题.     

硼原子掺杂对碳纳米管吸附Ne原子影响的第一性原理计算

采用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）和局域密度近似（LDA）方法，优化计算得到碳纳米管（CNT），硼原子取代碳原子及其吸附氖原子前后系统的几何结构，能量，电子能带和态密度。结果显示，碳纳米管的能带结构与石墨的层状几何结构相似，能量的变化只在kz=0和kz=0.5平面之间沿着c轴方向出现。B原子取代C原子使价带和导带分别分裂为两个和三个能带。对Ne原子的吸附使价带能量沿着c轴方向升高并导致Fermi面附近的态密度下降。Ne原子的吸附在谷位H最稳定，顶位A其次。C-C间σ键的弯曲使Ne原子吸附在桥位b1比桥位b2处更为稳定。Ne原子在管外的吸附均为放热过程，而管内则为吸热过程。结构分析表明Ne原子对C原子有排斥作用，对B原子却具有吸引作用。B原子取代C原子的位置略凸出于CNT的管壁之外，使Ne原子的吸附能增加。     

一种规整单壁碳纳米笼的合成与改性及其对水体结晶紫分子的吸附性能

运用催化气相沉积法及继之的纯化处理,获得了具有规整外型、中空及密集阵列的单壁三维结构碳纳米笼(carbon nanocages,CNCs)。尝试将其用于水体阳离子染料结晶紫(crystal violet,CV)的吸附去除,实验条件下其上CV的饱和吸附容量可达542.6 mg·g~(-1)。进一步以十二烷基苯磺酸钠(sodium dodecyl benzene sulfonate,SDBS)对制得的CNCs表面进行亲水性改性,观察到了改性CNCs对CV吸附性能的明显提升,相同条件下其上CV的饱和吸附容量显著提升至748.5 mg·g~(-1)。运用多种表征及测定,探明改性前后CNCs的组成和结构,并尝试与其吸附性能关联,在此基础上探明改性及促进机制,为进一步研发具有实用意义的污水处理技术提供有益参考。     

非甾类抗炎性药物的吸附与分离分析

非甾类抗炎性药物(NSAIDs)以其良好的消炎、解热和止痛等作用,广泛应用于人类疾病的治疗中.非甾类药物参与炎症治疗的同时不能被肝脏完全代谢,大部分母体化合物及其代谢物随人体排出.大量数据表明,在环境中残留的药物会直接或间接的以食品安全问题呈现出来,这成为分析化学、材料化学等诸多领域学科重点研究课题之一.由于NSAIDs的样品基质复杂,待分析组分种类繁多,目标分析物含量低,分析人员往往借助一些样品前处理技术来对其进行吸附与分离分析.总结了近年来非甾类抗炎性药物所呈现的问题,以及目前对环境中NSAIDs的多种分离检测技术,分离检测的核心是萃取材料的选择,并综述了近年来相关对NSAIDs有效吸附分离材料的研究进展,以及对优异吸附分离材料的展望.     

环境化学综合设计实验:镁铝水滑石的制备、表征及其对水中消毒副产物的吸附作用

制备了一种双金属氢氧化物吸附剂并对其溴酸盐吸附性能进行了测试,将吸附技术和现代测试技术与环境化学实验教学相结合。采用水热合成法制备了镁铝水滑石（MgAl-LDHs）吸附剂,焙烧后制得具有“记忆效应”的焙烧水滑石（MgAl-CLDHs）,并通过X射线粉末衍射（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、热重（TG）及扫描电子显微镜（SEM）表征了吸附剂的结构和形态。结合材料的表征数据及性能测试结果分析探讨镁铝水滑石对溴酸盐的吸附效果,进一步探究该吸附反应的机制。该实验可让学生获取吸附领域的前沿知识,了解吸附反应以及各种现代测试技术的基本原理,提高学生的综合实验能力,激发独立思考和创新的意识,有利于创新人才的培养。