A highly selective chemosensor for copper ion based on ICT fluorescence

Simple structural compounds 1 to 3 were synthesized.The presence of Cu²⁺ resulted in the fluorescence and absorption spectra change of 1 and 2,which indicated that 1 and 2 showed a highly selective response to Cu²⁺ over other metal ions.However,3 showed no selectivity for metal ions,which means that the compound could bind with several metal ions,such as,Ni²⁺,Zn²⁺,Cd²⁺.Hg²⁺, Pb²⁺,Fe³⁺,Mg²⁺,Ca²⁺,and Co²⁺,except Cu²⁺ and Ag⁺.The different spectral responses were attributed to the difference in binding sites for 1 and 3.     

油页岩飞灰对重金属离子的吸附动力学及热力学

采用批式振荡吸附法研究了燃油页岩电厂循环流化床锅炉飞灰对重金属离子Pb²+、Cu²+、Zn²+、Cd²+的吸附动力学及吸附热力学特性,并提出了吸附机理。结果表明,油页岩飞灰对Pb²+、Cu²+、Zn²+、Cd²+的吸附平衡数据符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,但Freundlich方程能够更好地描述吸附等温线。在油页岩飞灰对重金属离子吸附的初始阶段,拉格朗日准一级动力学方程、准二级动力学方程、Elovich方程、粒子内扩散模型均能很好地反映吸附模式,而整个吸附过程则遵循二级反应动力学方程,其吸附过程是液膜扩散和粒子内扩散共同作用的结果。油页岩飞灰对Pb²+、Cu²+、Zn²+、Cd²+的吸附是吸热反应。     

聚甲基丙烯酸单层保护金纳米粒子选择性检测Pb2+

以聚甲基丙烯酸单层保护的金纳米粒子(GNPs)作为传感器, 实现了水溶液中Pb²⁺的选择性循环检测.先采用柠檬酸钠还原法获得尺寸均匀的GNPs, 再通过具有硫醇端基的聚甲基丙烯酸与金的强耦合作用, 获得了聚甲基丙烯酸单层保护的金纳米粒子(PMAA-@-GNPs).动态光散射、紫外-可见吸收光谱及透射电子显微镜表征证实了其单层结构.在Pb²⁺的诱导下, PMAA-@-GNPs溶液颜色从酒红色变为紫色并可肉眼识别.透射电子显微镜结果证实, 这种变化是由于Pb²⁺交联羧基使聚合物发生收缩, 并诱导GNPs的聚集所致.对比Pb²⁺与Hg²⁺, Mg²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Na⁺, Ni²⁺, Fe³⁺, Cd²⁺, K⁺和Fe²⁺溶液颜色的变化, 证实此体系具有一定的选择性.用EDTA可夺取交联的Pb²⁺, 使PMAA-@-GNPs 的吸收峰恢复并可用于循环检测Pb²⁺.     

SiO2@松香基阳离子交换树脂对水中微量Cd吸附

以硅胶为核,马来海松酸丙烯酸乙二醇酯和甲基丙烯酸为功能单体,采用涂覆悬浮聚合法合成了核壳型SiO₂@松香基阳离子交换树脂(SiO₂@RCER),研究了其对水中微量Cd²⁺的静态吸附性能。结果表明,在Cd²⁺溶液浓度为0.5 mg·L^-1,pH=6.0,温度为303 K,吸附剂用量为10 g·L^-1时,Cd²⁺去除率可达到100%;SiO₂@RCER对Cd²⁺的吸附符合准二级动力学方程以及Langmuir吸附等温线,表明吸附过程为单分子层化学吸附。吸附前后材料的XPS图谱表明:SiO₂@RCER对Cd²⁺吸附主要涉及Na⁺以及溶液中的Cd²⁺的阳离子交换。该吸附剂在对Cd²⁺、Pb²⁺浓度超标的矿区废水吸附处理后,高毒重金属浓度均达到国家生活饮用水水源水质一级标准(CJ3020-93),其他离子浓度也有所降低。     

海藻酸钠改性超支化聚酰胺对重金属离子的选择性吸附性能

采用共价键结合法,利用戊二醛,将海藻酸钠与端氨基超支化聚酰胺进行共价交联,制备出海藻酸钠改性超支化聚酰胺吸附材料,通过FT-IR对其结构进行表征,并考察了海藻酸钠改性超支化聚酰胺对水体中Pb²⁺、Cd²⁺和Zn²⁺的吸附行为。研究结果表明,海藻酸钠改性超支化聚酰胺对Pb²⁺、Cd²⁺和Zn²⁺的饱和吸附能力分别为210.56 mg·g^-1、130.53 mg·g^-1和129.11 mg·g^-1,且符合Langmuir等温吸附模型,可见海藻酸钠改性超支化聚酰胺对Pb²⁺有明显的吸附选择性;而多元混合体系中的吸附实验表明,Cd²⁺或Zn²⁺与Pb²⁺的共存可以对Pb²⁺的吸附产生协同促进作用,而Pb²⁺对共存重金属离子的吸附则是明显拮抗作用,二元混合体系中Pb     

离子强度对膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂吸附Pb2+/Cu2+的影响

为揭示外加电解质离子强度对重金属离子吸附的影响规律与内在机制, 制备了膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂(BLPAMA), 研究了外加电解质离子强度对BLPAMA吸附单一和二元Pb²⁺/Cu²⁺的影响规律, 以及有、无外加0.2 mol/L NaNO₃时BLPAMA对二元Pb²⁺/Cu²⁺的吸附等温线、吸附热力学及吸附动力学。 结果表明, 在单一Pb²⁺或Cu²⁺溶液中, 随离子强度增加, Pb²⁺和Cu²⁺吸附量降低;在二元Pb²⁺/Cu²⁺溶液中, 随离子强度增加, Pb²⁺吸附量降低而Cu²⁺吸附量提高。     

磁性碳纳米管表面新型镉离子印迹聚合物制备及其对大米中的镉离子富集

以苯胺修饰的磁性碳纳米管为基质,Cd²⁺为模板,甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,在碳纳米管表面制备出一种新型磁性Cd²⁺印迹聚合物(MWNTs/MIIPs)。 采用扫描电子显微镜和红外光谱等技术手段对其形态和化学结构等进行详细表征。 吸附试验结果表明,该磁性印迹材料对Cd²⁺离子具有良好的吸附能力,最大吸附量为16.96 mg/g;选择吸附试验结果表明,该磁性印迹材料对Cd²⁺/Cu²⁺、Cd²⁺/Ni²⁺、Cd²⁺/Pb²⁺和Cd²⁺/Cr³⁺的相对选择因子分别是2.03、2.35、2.16和2.13。 结合原子吸收光谱分析技术,该材料MWNTs/MIIPs可用于大米中的Cd²⁺快速分离富集检测。     

基于不同前驱体的碳点对重金属吸附性能的比较研究

以葡萄糖、蔗糖和果糖为前驱体,利用水热反应分别制备了葡萄糖碳点、蔗糖碳点和果糖碳点,利用TEM、IR、XPS等手段表征其形貌和官能团。实验发现制备的三种碳点的微观形态均呈球状,其粒径均小于5nm,且均含有羟基、羧基等官能团;在竞争和非竞争条件下测定了三种碳点对重金属离子的吸附能力。结果表明,制备的三种碳点能够选择性地结合Cu²⁺和Pb²⁺离子;其中蔗糖碳点对Cu²⁺和Pb²⁺离子的吸附容量最好,分别为1.02和1.48 mmol·g^-1。蔗糖碳点对Cu²⁺和Pb²⁺离子吸附的最佳pH值为6;蔗糖碳点对Cu²⁺和Pb²⁺离子吸附能力随溶液离子强度的增大而逐渐降低。     

一步热解法制备Cu/Fe双金属生物炭复合材料及其高效吸附Pb2+性能

使用一步热解法制备了Cu/Fe双金属生物炭复合材料(BC@Cu/Fe-X,X=3、5、10)和Fe生物炭复合材料(BC@Fe)。考察了Cu掺杂量对BC@Cu/Fe-X吸附Pb²⁺的影响,确定最佳掺杂比例。结果显示BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺性能最好。考察了吸附时间、Pb²⁺浓度、p H、背景离子、空气中老化等实验条件对BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺的影响。通过动力学、热力学数据拟合分析了BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺的行为,利用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征手段解析了BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺前后特征峰变化。BC@Cu/Fe-5吸附Pb²⁺的机理如下：大约42%的Pb²⁺被还原为Pb⁰,33%的Pb²⁺形成Pb O/Pb(OH)₂,25%的Pb²⁺与O—...     

蒙脱土表面键合配位体固相萃取填料的制备及其对重金属离子的吸附性能

通过酸洗、硅烷偶联剂表面活化、键合苯甲酰异硫氰酸酯对蒙脱土进行改性,制得新型固相萃取(SPE)材料。 采用红外光谱、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱表征了改性蒙脱土的结构和形貌。 考察了制备的SPE填料对水中As³⁺、Bi³⁺、Cu²⁺、Sb³⁺、Sn²⁺和Pb²⁺的吸附性能,确定了最佳固相萃取条件,对6种金属离子吸附容量分别为10.83、11.92、12.67、10.43、10.01及10.54 mg/g。 通过SPE与电感耦合等离子体质谱联用测定了样品中As³⁺、Bi³⁺、Cu²⁺、Sb³⁺、Sn²⁺和Pb²⁺ 6种重金属离子的含量,检出限分别为0.024、0.013、0.075、0.037、0.011和0.064 μg/L。     

Preparation of new hyper cross-linked chelating resin for adsorption of Cu2+ and Ni2+ from water

The new hyper cross-linked chelating resin NDWJN2 modified with carboxyl groups was prepared for removal of Cu²⁺ and Ni²⁺ from water.NDWJN2 was characterized using BET,SEM and FT-IR spectroscopy.Comparing with commercial resins D113 and IRC84,NDWJN2 could remove Cu²⁺ and Ni²⁺ from water more effectively.Langmuir model could fit adsorption isotherms well.     

YAG∶Ce体系中稀土离子掺杂对Ce3+的光谱性能的影响

采用高温固相法合成了一系列的(Y0.95Ln0.01Ce0.04)3Al5O12(简称YAG∶Ce,Ln), 系统地研究了此体系中的Ln3+对Ce3+的发光强度的影响. 结果表明, 在YAG∶Ce的体系中, La3+, Gd3+, Lu3+等光学透明离子的少量掺杂对Ce3+的发光强度的影响不大; 掺入少量的Pr3+, Sm3+, Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+等稀土离子, 由于它们的能级与Ce3+的能级有交叠, 使它们之间存在着竞争吸收或能量转移, 对Ce3+的发光有较明显的变化, 其中, Pr3+和Sm3+的掺入使其在红光区有发射峰, 可以增加YAG∶Ce的红色成分以提高显色性; Nd3+, Eu3+和Yb3+对Ce3+的发光有严重的猝灭作用.     

氯过氧化物酶活性中心结构域中Mn2+与酶催化行为的关系

通过乙二胺四乙酸二钠(EDTA)配位竞争反应结合石墨炉原子吸收及电感耦合等离子体发射检测结果,为氯过氧化物酶(CPO)活性中心血红素丙酸根与金属Mn2+配位结合提供了更直接的证据;基于Mn2+移除前后CPO的紫外特征吸收光谱、圆二色谱以及氯化活性和过氧化活性的变化,阐明了Mn2+的存在对于保持酶活性中心的结构域、稳定CPO的优势构象具有一定作用,是酶分子表现活力所必需的结构元素.本研究还发现移除Mn2+前后CPO血红素活性中心微环境的变化是一个可逆过程,重新引入Mn2+后活性可恢复,并且以外源性Ag+和Cr3+替代Mn2+后,CPO的氯化活性和过氧化活性分别比天然态的酶有所改善,为通过化学修饰提高CPO的催化活性提供了新的途径.     

Preparation of a novel chelating resin for the removal of Ni2+ from water

A new chelating resin DVB-MA-HDA modified with hydroxamic acid groups was prepared for the fast removal of Ni2＋ from water. SEM, BET, elemental analysis, FT-IR spectroscopy and XPS were used to characterize this new adsorbent. Batch adsorption experiment indicated that the equilibrium adsorption capacity of DVB-MA-HD for Ni2＋ was more than 130mg/g, and the adsorption isotherm can be well fitted by the Langmuir model. The adsorption kinetic curve indicates that more than 60% of the adsorption amount of Ni2＋ at equilibrium occurred within the initial 20 rain. 0.1 mol/L EDTA solution could desorb Ni2＋ from DVB-MA-HDA effectively.     

Metal speciation measurement by diffusive gradients in thin films technique with different binding phases

Since its invention in the mid-1990s, the diffusive gradients in thin films (DGT) technique has rapidly become one of the most promising in situ sampling techniques for trace metal measurement in natural waters. We investigated here the possibility of using DGT devices with different binding phases to determine different DGT labile fractions of Cd and Cu in laboratory solutions and in natural waters. Several binding phases were studied, including conventional Chelex 100 resin imbedded polyacrylamide hydrogel (Chelex) and several recently developed binding phases, poly(acrylamide-co-acrylic acid) (PAM-PAA) gel, poly(acrylamidoglycolic acid-co-acrylamide) (PAAG-PAM) gel, Whatman P81 cellulose phosphate ion-exchange membrane (P81), and poly(4-styrenesulfonate) (PSS) aqueous solution. Laboratory testing in metal solutions spiked with EDTA or humic acid suggested that all the DGT devices measured only free metal ions and inorganic metal complexes. Upon field testing at both freshwater and seawater sites it was found that the DGT labile metal concentrations measured by different binding phases can be significantly different, suggesting that the DGT labile metal fractions were dependent on binding strength of the binding phase. By designing binding phases that can compete with different natural water complexing ligands to varying extents, it is possible to use these different DGT devices to measure metal speciation in natural waters.     

Sodium polyacrylate as a binding agent in diffusive gradients in thin-films technique for the measurement of Cu and Cd in waters

An aqueous solution containing sodium polyacrylate (PA, 0.0030 M) was used in diffusive gradients in thin-films technique (DGT) to measure DGT-labile Cu²⁺ and Cd²⁺ concentrations. The DGT devices (PA DGT) were validated in four types of solutions, including synthetic river waters containing metal ions with or without complexing EDTA, natural river water (Hun River, Shenyang, China) spiked with Cu²⁺ and Cd²⁺, and an industrial wastewater (Shenyang, China). Results showed that only free metal ions were measured by PA DGT, recovery = 98.79% for Cu²⁺ and recovery = 97.80% for Cd²⁺ in solutions containing only free metal ions, recovery = 51.02% for Cu²⁺ and recovery = 51.92% for Cd²⁺ in solution with metal/EDTA molar ratio of 2:1 and recovery = 0 in solutions with metal/EDTA molar ratio of 1:1 and 1:2. These indicated that the complexes of Cu-EDTA and Cd-EDTA were DGT-inert or not DGT-labile. The DGT performance in spiked river water (recovery = 8.47% for Cu²⁺ and recovery = 27.48% for Cd²⁺) and in industrial wastewater (recovery = 14.16% for Cd²⁺) were also investigated. Conditional stability constants (log K) of PA-Cu and PA-Cd complexes were determined as 6.98 and 5.61, respectively, indicating strong interaction between PA and the metals.     

Pb在锗酸镉基质中的长余辉发光特性

通过高温固相反应在空气中制得单相Cd₂Ge₇O₁₆:Pb²⁺长余辉发光材料.分析了Cd₂Ge₇O₁₆和Cd₂Ge₇O₁₆:Pb²⁺的激发光谱和发射光谱,指出Pb²⁺的发光是该离子的³P₁-¹S₀跃迁产生的;分析了Cd₂Ge₇O₁₆:Pb²⁺的发光存在基质对Pb²⁺的能量传递;并把长余辉性质归结为基质中Cd离子的挥发产生的空穴陷阱.提出了长余辉发光机理模型.     

Sn和Pb单掺杂Al4小团簇的理论研究

在CCSD(T)/aug-cc-pVTZ&;CEP-121G//B3LYP/6-311+G(d)&;LANL2DZ水平上, 研究了由更高周期的Sn和Pb单掺杂Al4团簇形成的五原子含铝体系XAl4(X=Sn, Pb), 确定了体系的低能异构体, 分析了关键异构体的结构和稳定性. 研究结果表明, 与SiAl4及GeAl4的基态平面四配位Si/Ge结构所不同, 等价电子的SnAl4和PbAl4体系的基态结构不是平面四配位Sn/Pb, 而是平面四配位Al, 其中杂原子Sn/Pb采取二配位方式, 此外, Sn/Pb采取三配位方式的非平面结构的稳定性也要优于平面四配位Sn/Pb结构.     

固载型光化学传感器的形貌及结构对检测Hg2+性能的影响

采用氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)、异氰酸酯基三乙氧基硅烷(Tri)及纳米金颗粒作为连接体,纯硅中孔分子筛HMS作为无机载体,以分子改造后的染料罗丹明B(RhB)作为有机分子,制得3种固载型光化学传感器,用于检测水中的Hg2+.采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2物理吸附和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对材料进行表征,并利用荧光光谱检测水溶液中的Hg2+.结果表明,3种连接体均成功地将有机分子RhB固载到HMS上,所制备的固载型光化学传感器均能够检测水溶液中的Hg2+.研究发现,固载后样品的表面形貌及孔道结构对其检测能力产生影响,具有完好表面形貌及孔道结构的样品RhB-Au-HMS对于Hg2+的检测能力最强,内部孔道坍塌的样品RhB-APTES-HMS对于Hg2+的检测能力最弱.     

电化学还原预处理对BiVO_4薄膜电极光电化学氧化水性能的提高

在酸性水溶液中(pH=2.0),采用电化学还原(ER)方法对BiVO4薄膜电极进行预处理,并探讨了其对薄膜电极光电化学氧化水性能的影响.结果表明,这种预处理可显著提高电极的光电化学氧化水的性能,且具有良好的光电化学稳定性.利用扫描电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱、电化学阻抗谱及Mott-Schottky等方法对ER处理前后的电极进行了表征.结果表明,ER预处理使电极粗糙度增大,表面积增大约1.4倍;电极材料的晶型无明显变化,但V—O对称伸缩振动略有红移;表面Bi,V和O结合能变小,Bi3+部分被还原,Bi/V原子比增大;ER处理导致电极平带电位负移,光生载流子在薄膜电极/溶液界面转移速率加快,表面复合速率降低.这些变化和表面积增加是BiVO4电极光电化学性能提高的主要原因.