汞离子天然吸附剂

汞离子是现代工业中剧毒的污染物之一,研究者致力于汞离子高效吸附剂的研制已有多年.本文基于国内外最新研究文献,系统论述了汞离子天然吸附剂如壳聚糖、矿物、微生物及其改性材料等的吸附性能,并详细比较了各种吸附剂的优缺点,指出天然吸附剂来源广泛、价格便宜,尤其是修饰后的壳聚糖吸附性能甚至可以和一些合成吸附剂相媲美.在所报道的天然吸附剂中,引入巯基后的戊二醛交联壳聚糖,对初始浓度为500 mg/L的汞离子的吸附容量可达1 604.7mg/g,属已知的汞离子天然吸附剂中之最.天然汞离子吸附剂在工业废水处理中显示出了广阔的应用前景.     

纳米SiO_2亲和吸附剂的制备及性能

采用水热法一步合成了巯基纳米二氧化硅(SiO_2-SH),随后在其表面修饰亚氨基二乙酸基团(-IDA)得到了SiO_2-SH/IDA,利用-SH和-IDA双官能团更多的吸附溶液中的Ni~(2+),从而得到SiO_2-SH/IDA-Ni~(2+)纳米亲和吸附剂.制备的亲和吸附剂可直接用于六聚组氨酸为标签的(His-tagged)融合蛋白的分离纯化.利用TEM、FT-IR、TG、SDS-PAGE等大型仪器表征了样品的形貌、结构及亲和分离能力.结果表明制备的SiO_2-SH/IDANi~(2+)纳米亲和吸附剂平均粒径为60nm,对His-tagged蛋白具有较好的特异性和较低的检测限(约为1.9×10~(-5)mol/L),且该吸附剂再生能力较强,再生3次后对目标蛋白仍具有较好的分离效果.     

超声作用下稀土离子对纳米TiO2与牛血清白蛋白相互作用的影响

在模拟人体生理条件下,采用紫外光谱法、荧光光谱法和聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)研究了超声作用下三种稀土离子(La3+、Gd3+、Yb3+)存在的不同体系中,纳米TiO2与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用.结果表明:在超声作用下,不同体系中纳米TiO2均导致BSA的内源荧光猝灭,其猝灭机制主要为静态猝灭和非辐射能量转移;凝胶电泳结果表明,不同体系中的纳米TiO2均未对BSA的结构造成明显的损伤,由热力学数据确定其作用力主要为氢键和范德华力.稀土离子的存在使纳米TiO2与BSA的结合常数、结合距离和热力学参数发生改变,但结合位点数和作用力类型基本不变.稀土离子对纳米TiO2与BSA的结合产生明显的"四分组效应",它们分别以"离子架桥"和"同位取代"方式参与纳米TiO2与BSA的结合过程.     

纳米SiO_2/聚丙烯复合材料的反应性增容

利用反应性增容技术制备了纳米二氧化硅/聚丙烯复合材料.首先探讨了将甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸丁酯共聚物接枝到纳米二氧化硅粒子表面进行改性的各种影响因素,然后将接枝改性纳米二氧化硅与聚丙烯以及作为反应性增容剂的氨基化聚丙烯共混.结果表明,改性粒子上的环氧基与氨基化聚丙烯上的氨基之间的化学反应大大增强了复合材料的界面作用,从而在粒子含量很低时明显提高了聚丙烯的拉伸强度、模量和冲击强度.     

稀土掺杂ZnS纳米晶中稀土离子与纳米基质之间的能量传递

以甲基丙烯酸为表面包覆剂在水／醇溶液中合成了ZnS:Eu^3 ,ZnS:Tb^3 纳米晶,用傅里叶变换红外光谱和X射线粉末衍射谱表征了样品的表面与晶型,样品均为立方闪锌矿型,没有出现与稀土离子相关的相;用光致发光和激发谱研究了样品中的发光过程,其中ZnS:Tb^3 纳米晶中存在纳米基质与Tb^3 之间的能量传递,并引起Tb^3 的特征发射。     

Fe3O4/壳聚糖复合纳米粒子吸附剂的制备及其对Pb2+吸附性能

用乙二醇为溶剂,三氯化铁和尿素为起始反应试剂,柠檬酸为粒子表面修饰剂,通过一步溶剂热法制备Fe3 O4纳米粒子,然后以一定浓度配比的Na2 SO4与NaOH混合液为沉淀剂,通过沉淀聚合法制备Fe3 O4/壳聚糖复合纳米粒子吸附剂。利用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(IR)、透射电子显微镜(TEM)和物理特性测试仪(PPMS)表征样品的结构、形貌和磁性能,并使用原子吸收分光光度计(AAS)评价吸附剂对Pb2+的吸附去除性能。结果表明,Fe3O4/壳聚糖复合纳米粒子吸附剂是由磁性Fe3O4纳米球形粒子和鱼卵状壳聚糖纳米粒子聚集体复合而成,该吸附剂对Pb2+有很好的吸附去除性能,它对Pb2+的等温吸附线符合Langmuir模型,在温度298k和pH值5时,吸附剂对Pb2+的饱和吸附量为105.5mg/g。     

稀土离子(Gd3+,Eu3+)加载于纳米介孔ZrO2中的发光

水热合成法制备的高度有序多孔ZrO2具有规则六角排列，均匀纳米孔洞（约1．8nm)，丰富的表面，界面态及比表面积和强的蓝－（近）紫外光发射，使其较常规体材料有更优异的性质，以稀土离子为探针，研究了Gd^3 ,Eu^3 在这些纳米微孔中的发光行为，结果表明，500摄氏度下，介孔ZrO2与稀土离子相作用并有效地将能量传递给稀土离子，增进稀土离子发光，而在ZrO2:Gd-Eu体系中，Gd^3 在ZrO2与Eu3 间起桥梁作用，使基质ZrO2→Eu^3 的能量传递更为有效。     

稀土离子掺杂对纳米TiO2光催化制氢活性的影响

采用溶胶-凝胶技术制备了纳米TiO2和一系列稀土离子掺杂的TiO2光催化剂,通过X射线衍射、透射电镜及N2吸附等技术对其进行了表征,考察了样品光催化分解水制氢的性能.结果表明,稀土离子掺杂有效抑制了TiO2粒子的生长,提高了粒子的分散性,增大了催化剂的比表面积,从而大幅度提高了其光催化分解水制氢的性能.其中,Gd3 掺杂的TiO2样品粒径最小,分散性最好,比表面积最大(是未掺杂TiO2的35倍).掺杂离子的电子构型对样品的光催化制氢活性有较大影响,具有全空电子构型的La3 和半充满电子构型的Gd3 掺杂的样品具有较高的光催化制氢活性(分别是未掺杂TiO2的3.69倍和3.72倍).     

纳米二氧化钛材料对稀土络合物吸附性能的研究

提出了以纳米二氧化钛作为吸附剂，用于稀土元素形态分析的新方法，以ICP－AES为检测手段，详细考察了纳米二氧化钛材料在静态条件下对铕及其各种络合物的吸附性能。结果表明，Eu的柠檬酸络合物在pH4.0以上，Eu的8－羟基喹啉和α－羟基异丁酸络合物在pH4.5以上可以被纳米二氧化钛定量吸附，游离态的Eu^3 在pH6.0以上才能被吸附，而Eu的EDTA络合物在所研究的pH范围内均不被纳米二氧化钛吸附，纳米二氧化钛材料对溶液中稀土元素的不同的结合态的吸附性能存在较大差异，因而可以将其应用于稀土元素的形态分析。     

纳米SiO_2填充PMMA/PS复合物共连续范围的研究

采用流变法、抽提法以及扫描电镜3种表征方法研究了亲水性纳米二氧化硅粒子SiO2填充对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚苯乙烯(PS)不相容体系共连续范围的影响.对于未填充PMMA/PS体系,3种方法测得的共连续范围基本一致.而对于粒子填充体系,SEM与溶剂抽提法均表明随着粒子含量的增加,体系的共连续范围变宽,这是由于亲水性SiO2粒子选择性填充在极性PMMA相中,导致PMMA相的熔体粘度和弹性均有大幅提高,从而减缓了破坏共连续结构的纤维断裂或回缩等松弛过程.与SEM法和溶剂抽提法相反,流变法测得的共连续范围随粒子含量增加明显变窄,这主要是因为加入SiO2粒子后,PMMA/PS体系的弹性模量和黏度大大提高(加入7vol%的SiO2后分别增加近50倍和5倍),导致填充试样在装样和设定间距之后需要更长的松弛时间才能开始流变测试.试样在测试前长时间处于高温熔体状态时,其共连续结构很容易在界面张力的驱动下发生粗化和破碎,所以得到的共连续反而变窄.SEM和溶剂抽提法比流变法更适合用来判断粒子填充PMMA/PS体系特别是其高填充体系的共连续范围.     

PEO/LiClO_4纳米SiO_2复合聚合物电解质的电化学研究

将实验室制备的纳米二氧化硅和市售纳米二氧化硅粉末与PEO LiClO4复合 ,制得了复合PEO电解质 .它们的室温离子电导率可比未复合的PEO电解质提高 1～ 2个数量级 ,最高可以达到 1 2 4× 10 - 5S cm .离子电导率的提高有两方面的原因 :一是无机二氧化硅粉末的加入抑制了PEO的结晶 ,是二氧化硅粉末和聚合物电解质之间形成的界面对电导率的提高也有一定的作用 .在进一步加入PC EC(碳酸丙烯酯 碳酸乙烯酯 )混合增塑剂后制得的复合凝胶PEO电解质 ,可使室温离子电导率再提高 2个数量 ,达到 2× 10 - 3 S cm .用这种复合凝胶PEO电解质组装了Li|compositegelelectrolyte|Li半电池 ,并测量了该半电池的交流阻抗谱图随组装后保持时间的变化 ,实验观察到在保持时间为 144h以内钝化膜的交流阻抗迅速增大 ,但在随后的时间内逐渐趋于平稳 ,表明二氧化硅粉末的加入可以有效地抑制钝化膜的生长     

螯合吸附材料ASA-PGMA/SiO2对稀土离子的吸附性能研究

采用静态吸附法研究了ASA-PGMA/SiO2对稀土离子的螯合吸附性能、吸附动力学和热力学。实验结果表明,其对稀土离子的吸附能力分别为:La3+:38.6 mg.g-1,Pr3+:39.6 mg.g-1,Nd3+:41.8 mg.g-1,Sm3+:42.8 mg.g-1,Tb3+:46.2 mg.g-1。吸附等温模型符合Lang-muir型单分子层吸附。介质pH值对材料的吸附能力有很大影响,pH值为6时吸附量最大。以盐酸为洗脱剂,当酸度为0.1 mol.L-1时,洗脱率为99.8%。连续吸附-脱附实验表明,ASA-PGMA/SiO2重复使用10次后,吸附能力变化很小。     

稀土离子特性与稀土功能材料研究进展

稀土元素是一个包含了由钪、钇与镧系共17种元素的系列统称,它们既具有本质上的物理化学相似性,也具有各自独特和多样的电子结构。 从化学水平上讲,稀土离子的特性决定了稀土永磁、磁致冷、超导、热释电、光学制冷、非线性光学、催化等高新技术应用的本质;从材料水平上讲,稀土功能材料是实现这些技术应用的基础。 从科技发展要求来讲,稀土功能材料的研发是实现稀土资源高质量发展的最重要途径。 本文从稀土离子特性出发,利用轨道杂化模型构建稀土离子与稀土功能材料之间的基本关系,总结了近年来不同应用领域中稀土离子在稀土功能材料的组成设计与性能优化方面的研究进展。     

葡萄糖氧化酶在纳米金/壳聚糖/离子液体BMIMPF6修饰电极上的直接电化学及其应用

用滴涂法将葡萄糖氧化酶(GOD)修饰到纳米金(Nano-Au)/壳聚糖(CS)/1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF6)复合材料修饰的金电极表面,制备了GODNano-Au/CS/BMIMPF6/Au生物传感器。采用循环伏安法(CV)和扫描电子显微镜(SEM)对该生物传感器进行表征,并对其制备条件、电化学性质进行了较为详细的研究。结果表明,复合材料不仅为GOD提供了良好的微环境,而且通过纳米尺寸效应和离子液体的高导电性,促进电子转移,使GOD具有更高的活性。该修饰电极可作为葡萄糖生物传感器,在最优条件下,葡萄糖浓度在1.0×10-4~1.0×10-6 mol·L-1范围内呈良好的线性关系,其线性相关系数r=0.9995,检出限为3.85×10-8 mol·L-1。     

稀土掺杂纳米TiO_2的研究进展

在过去的几十年里,TiO_2纳米晶因为禁带较宽,对387.5 nm以下的紫外光有很强的吸收能力,光生载流子复合率高、无毒、廉价,且化学稳定性好等优点已在光电器件、光通信和环境等领域广泛的研究和应用。然而TiO_2因没有连续的或者丰富的能级来提供发光、发光性质单一等缺点限制了TiO_2的应用。本文总结了近几年稀土掺杂TiO_2纳米晶发光材料的研究工作,回顾了稀土掺杂TiO_2纳米晶的制备方法以及其在光电器件、光通信、光催化等方面的研究进展,并就稀土掺杂TiO_2研究中存在的问题和发展进行了思考和展望。     

离子吸附型稀土浸取试剂和富集回收技术的演变——从抑杂浸取到强化浸取及分阶段的选择-强化浸取

硫酸铵浸取离子吸附型稀土,碳酸氢铵沉淀法富集回收工艺在工业上已经使用了30多年。其突出优点是浸取效率高,沉淀富集产品质量好,生产成本低。然而,其对环境的影响只有在确保浸出液不外泄,水和溶液都能循环利用的前提下才能得到控制。近10年来,人们着力于研发用非铵试剂来浸矿,以解决氨氮超标问题。尽管在降低氨氮污染方面取得了很好成绩,但是,在以往甚至当前的原地浸矿方式下,收液率很难超过90%,环保问题无法根本解决。本文基于当前该领域与浸取剂,沉淀剂和萃取剂及稀土浸取富集相关的研究成果,客观地分析了各种试剂和方法的优缺点,讨论了浸取策略从抑杂浸取到强化浸取以及分阶段的选择-强化浸取的变迁,这种变迁需要后续富集回收技术的支撑作用以提高效率和产品质量、降低消耗和成本。而试剂本身存在的一些不足可以通过它们之间的相互耦合和后续富集回收流程的优化来克服。据此,对当前存在的问题和未来发展趋势提出了一些基本观点。     

无机/金属纳米颗粒与木瓜蛋白酶组装的研究

运用氧化还原反应在二氧化硅表面沉积组装了银纳米粒子,并在该载体表面共价连接木瓜蛋白酶,试图组合超微载体与化学共价固定化酶的优点,进一步提高组装后的酶活性.初步研究了微球尺寸及银纳米粒子对组装酶活力影响.实验结果表明,在给酶量为33.3mg/g时,木瓜蛋白酶直接共价连接在二氧化硅表面时活力仅为402u/mg,而在组装有银的载体上时活力为536u/mg,催化活性提高30%左右.同时在高给酶量条件下,酶活力回收提高了60%左右,活力回收最大值达到了30.5%,明显优于戊二醛直接共价固定的文献报道值.     

稀土离子掺杂LaPO4纳米结构材料形貌、物相的调控及发光性能

利用水热合成技术,通过改变掺杂稀土离子的种类、掺杂浓度及添加剂的种类可实现LaPO4纳米结构材料形貌及物相的调控,同时还研究了合成材料的光致发光性能.结果表明:Ce3+离子掺杂浓度的增加可导致LaPO4纳米棒发生由单斜相向六方相的转变,而Tb3+离子掺杂浓度增加到相同的范围则不能够引起该相转变的发生;具有较小尺寸的LaPO4纳米棒易于"肩并肩"聚集形成纳米棒束;改变掺杂稀土离子的种类和浓度可调控纳米棒束的长度(150 nm～2.0μm),但对纳米棒束的直径影响不大(40～60 nm);添加剂的加入使纳米棒束更均一,对其相结构则基本没有影响;在紫外光激发下,单掺杂Ce3+或Tb3+离子的LaPO4纳米棒束分别表现出Ce3+或Tb3+离子的特征发射,由于Ce3+,Tb3+离子间存在有效的能量传递,Ce3+,Tb3+离子共掺杂的LaPO4纳米棒束表现出较强的Tb3+离子的绿光发射.     

表面对纳米微粒中稀土离子光谱性质的影响

对于稀土和过渡金属这样的离子中心,由于电子轨道的半径小，纳米尺度的限域对能级位置和跃迁速率的影响并不显著，表面效应成为这类材料与相应体材料光谱性质出现差异的主要因素。把使稀土离子光谱性质产生可测量变化的环境用一个以其为中心、半径为D的作用球表示，可以定义纳米材料厚度为D的表面层。用完整晶格的晶体场和一个补偿电荷的场近似描述表面层中稀土离子的晶体场。本文用这个模型分析了纳米微粒中稀土离子光谱的非均匀宽化，激光选择激发下发射光谱随激发波长的变化，非选择激发下发射光谱随温度的变化以及跃迁分支比的变化等实验现象。     

聚硅氧烷与纳米SiO_2复合改性光固化水性聚氨酯的制备与性能

以聚碳酸酯二元醇(PCD)和羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为软段、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,在乳化过程中引入纳米SiO_2,制得光固化水性聚氨酯纳米复合乳液。采用纳米粒度仪、SEM、光学接触角测量仪、电子拉力机等对复合乳液和复合膜的结构与性能进行了表征。研究结果表明:纳米SiO_2相互接触,形成了连续的纳米SiO_2网状结构贯穿于整个聚合物基体中;PDMS与纳米SiO_2的复合引入使复合膜杨氏模量、拉伸强度、断裂伸长率、表面疏水性及耐水性均得到显著提高。