新型半纤维素基磁性水凝胶的制备及性能

采用H₂O₂-Vc氧化还原体系引发半纤维素衍生物,以表面修饰的Fe₃O₄粒子作为磁性组分,利用接枝共聚方法制备了新型半纤维素基磁性水凝胶. 分别用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对水凝胶的结构及形貌进行了表征,利用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对水凝胶的晶型结构及磁性能进行了分析,发现Fe₃O₄粒子均匀分散在凝胶网络中,半纤维素基磁性水凝胶表现出良好的顺磁性. 考察了丙烯酸/半纤维素比例、Fe₃O₄粒子含量及交联剂用量对水凝胶溶胀性能的影响,并探讨了该水凝胶的溶胀机理,它在pH 8 缓冲溶液中的溶胀较好符合Fickian 和Schott 动力学模型. 通过SEM和溶胀性能分析表明,随着pH值的升高水凝胶的孔径增大,水凝胶的溶胀率逐渐增大. 制备的水凝胶被用于溶菌酶吸附研究,结果表明磁性凝胶的吸附量大于非磁性水凝胶,水凝胶的吸附行为符合Freundlich 和Temkin 等温模型.     

基于Pickering乳液的磁性高强水凝胶的制备及性能表征

合成了一种磁性Fe3O4纳米颗粒稳定的水包油(O/W)Pickering乳液并以其作为交联剂,在适宜条件下引发单体丙烯酰胺聚合来制备了一种新型的磁性高强复合水凝胶.采用X射线衍射(XRD)及场发射扫描电子显微镜(SEM)分别对磁性Fe3O4纳米颗粒和复合水凝胶的结构进行了表征,结果表明Pickering乳胶粒子较均匀地分布在复合凝胶网络中.溶胀性能测试及溶胀动力学分析表明复合水凝胶具有良好的溶胀性能,能够吸收自身干重100倍左右的水,其溶胀过程不遵循Fickian扩散模型;拉伸测试表明该水凝胶具有优异的力学性能,其拉伸强度能够达到150 kPa左右,断裂伸长率能够达到300%左右,并且当其承受的应力释放后能快速地恢复到初始形态.磁性能测试的结果显示该水凝胶具有良好的磁性.     

羧基化核壳磁性纳米Fe3O4吸附剂的制备及对Cu2+吸附性能

在以共沉淀法制备的磁性纳米Fe3O4粒子(Magnetic nanoparticles, MNP)表面进行了化学修饰, 制备了一种新型富含羧基功能团的核壳磁性纳米吸附剂(Carboxylic functionalized Fe3O4 magnetic nanoparticles, CMNP). 利用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 X射线能量色散谱(EDS)、 振动样品磁强计(VSM)、 傅里叶变换红外光谱(FIIR)和热重分析仪(TGA)对CMNP的形貌、 结构、 化学组成和磁性能进行了表征, 并考察了吸附剂对Cu2+的吸附性能, 研究了溶液pH值、 吸附时间和Cu2+初始浓度对吸附性能的影响. 结果表明, 羧基化核壳磁性纳米Fe3O4颗粒的平均粒径为15 nm, 具有良好的超顺磁性, 饱和磁化强度为41.84 A·m2/kg, 在10 min中内可达到吸附平衡, 在pH=7.0时吸附量最高, 吸附等温数据符合Langmuir模型, 饱和吸附量qm= 43.48 mg/g.     

多壁碳纳米管负载Fe3O4磁性纳米粒子表面吸附增强过氧化酶的催化活性

采用共沉淀法制备了Fe3O4磁性纳米粒子,将其负载于氨基吡啶修饰多壁碳纳米管(MWCNT-AP)上,得到具有良好的分散性和超顺磁性的Fe3O4/MWCNT-AP复合物.通过傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)和磁滞回线测量等方法对Fe3O4/MWCNT-AP复合物进行了表征.扫描电镜(TEM)结果表明:Fe3O4磁性纳米粒子多集中于碳纳米管MWCNT-AP的端部,形成的复合物在极性溶剂中具有良好的分散性和超顺磁性;辣根过氧化酶(HRP)可通过物理作用吸附于Fe3O4/MWCNT-AP复合物表面.酸性条件下(pH 4.0),Fe3O4/MWCNT-AP复合物使HRP的最大反应速率(Vmax)提高了3倍.     

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。     

石墨烯/Fe3O4磁性纳米材料分散固相萃取环境水样中的己烯雌酚

合成了石墨烯/Fe3O4磁性纳米材料(G/Fe3O4),并以此作为吸附剂,建立了分散固相萃取环境水样中己烯雌酚(DES)的新方法.通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪对吸附剂进行表征.考察了pH值、吸附时间、盐类等对吸附性能的影响.结果表明,最佳吸附pH值为7.0,吸附时间为20 min,吸附率最高可达88.2％.无水乙醇可有效洗脱吸附在石墨烯/Fe3O4磁性纳米材料表面的己烯雌酚,回收后的吸附剂可再利用.石墨烯/Fe3O4磁性纳米材料对己烯雌酚的等温吸附符合Langmuir模型,其最大吸附容量为79.6 mg/g,Langmuir吸附平衡常数为5.39 mL/μg.     

Fe_3O_4纳米材料的低温溶剂控制合成及其磁性质

报道了一种低温(60℃～100℃)溶剂控制合成立方相Fe3O4及正交相FeOOH等纳米材料的简易方法,即采用氯化亚铁为铁源,六亚甲基四胺为弱碱源,借助回流装置,通过改变反应温度、溶剂(分别以水、水与乙醇、水与乙二醇为溶剂)、时间等实验条件,合成出正交相的FeOOH、正交相FeOOH与立方相Fe3O4的混合物以及立方相Fe3O4磁性纳米粒子.利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、物性磁测量系统以及穆斯堡尔光谱仪对产物进行了表征和分析.结果显示,所制备的混合相磁性纳米粒子为片状和棒状,而立方相的的Fe3O4磁性纳米粒子呈颗粒状.磁测量表明立方相的Fe3O4比混合相磁性纳米粒子有更大的磁饱和强度,对立方相的Fe3O4纳米粒子进行穆斯堡尔谱分析可以明确判断所合成的样品是Fe3O4,而不是γ-Fe2O3.此外,通过对实验过程、现象及表征结果等的分析;对不同条件下Fe3O4磁性纳米粒子的形成机理做了初步探讨.     

Fe3O4@HTlc的制备及其对甲基橙的吸附研究

采用液相非稳态共沉淀法制备了磁性镁铝类水滑石(Fe3O4@HTlc),采用透射电子显微镜、粉末X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、振动样品磁强计、比表面分析仪、微电泳仪等对样品的形貌和结构进行了表征,并比较了 Fe3O4@HTlc和HTlc对甲基橙的吸附性能。结果表明,Fe3O4@HTlc为顺磁性、具有核-壳结构和较大比表面积、带有正电荷的近球状颗粒。甲基橙在Fe3O4@HTlc和HTlc上的吸附动力学曲线均符合准一级动力学方程;吸附等温线均符合Langmuir吸附等温式;298 K时Fe3O4@HTlc和HTlc对甲基橙的饱和吸附量分别为138.89和147.06 mg/g,但Fe3O4@HTlc对甲基橙有较强吸附推动力和较短的吸附平衡时间。二者对甲基橙的吸附量均随温度的升高和pH (5~11)的增加而降低。     

磁性Fe3O4纳米晶的电化学制备及在线混凝过程研究

以铁片和碳纤维为电极,采用电化学法实现了磁性Fe3O4纳米晶混凝剂的快速制备、在线混凝和磁性过滤的预处理过程.采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对磁性Fe3O4纳米晶进行了表征.结果表明,所制备的磁性Fe3O4纳米晶具有均匀的晶体尺寸,粒子尺寸分布在30~100 nm之间.利用Fe3O4纳米晶对高浊度高岭土悬浊液进行了混凝研究,并在外加磁场的作用下实现了絮凝体和水体的快速分离.结果证实电化学法磁混凝技术能够快速高效去除污水浊度,省去了机械过滤过程.理论研究结果表明,磁性Fe3O4纳米晶去除浊度的过程是电荷中和与沉淀卷扫共同作用的结果,而电荷中和过程发生是由于电化学制备Fe3O4纳米晶时表面电荷种类的均一性.     

新型磁性复合生物吸附剂吸附铀的实验研究

为了提升含铀废水的净化效果,制备一种新型磁性复合生物吸附剂,用于铀离子的吸附实验研究,运用BET吸附理论、红外光谱(IR)、X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对吸附剂进行表征,对吸附动力学进行研究.实验结果表明,Fe3 O4和啤酒酵母粉质量比为1:2,溶液pH值为5、吸附剂用量为0.05 g、初始浓度...     

磁性能可控的聚(N-异丙基丙烯酰胺)基纳米复合水凝胶的制备与表征

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体、焦磷酸钠改性的无机锂皂石(Clay-S)为物理交联剂,制备了温敏性的纳米复合水凝胶(NC gels),通过原位化学沉淀法引入Fe3O4纳米粒子,制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺)基磁性纳米复合水凝胶(MNC gels)。使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、差示扫描量热分析(DSC)、综合物性测量系统(PPMS)等测试方法表征了凝胶网络的结构形态、磁性粒子的晶型及其分布、凝胶的温敏性和磁性能。重点研究了制备过程中的浸泡液铁盐浓度、预聚液的单体浓度及黏土含量对凝胶磁性能的影响,并对上述影响因素进行了分析和模拟。结果表明:MNC gels同时具有温敏性和磁敏性,且其磁性能受浸泡液铁盐浓度、预聚液的单体浓度及黏土含量影响;根据影响因素显著性水平建立了可预测MNC gels磁性能的模型,使磁性能的可控制备成为可能。     

FePO4包覆Fe3O4磁性纳米微粒的合成及其在Cr（Ⅲ）富集分离中的应用

采用液相沉积的方法将磷酸铁包覆在纳米Fe3O4颗粒表面,成功制备了具有超顺磁性的吸附剂,并用于水中微量Cr(Ⅲ)的富集.通过振动样品磁强计、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、Zeta电势和激光动态光散射等对Fe3O4磁性纳米粒子进行了形貌表征,研究了该吸附剂在不同的pH值、吸附时间及溶液体积对Cr(Ⅲ)的吸附效率.结果表明在pH=5.3温度为25℃时,0.0200 g吸附剂可使体积为20.0 mL 20.0μg L-1Cr(Ⅲ)定量吸附,吸附等温线符合Freundlich模型,吸附动力学过程符合假二级动力学方程.该吸附剂适合大体积试样中极微量Cr(Ⅲ)的富集,对800 mL浓度为0.5μg L-1的Cr(Ⅲ)吸附率可达80%以上,富集倍数可达1125倍,可以满足痕量分析的要求.该吸附剂可以回收使用,重复使用10次,吸附率仍能达到95%.     

Fe3O4表面原位引发可控/“活性”聚合制备磁性聚苯乙烯纳米粒子

采用化学共沉淀方法合成了Fe3O4纳米粒子, 用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(3-MPS)对其进行表面接枝修饰, 然后以苯乙烯(St)为单体, 过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂, 4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基(HTEMPO·)为稳定自由基介质, 采用可控/“活性”自由基聚合技术在修饰后的Fe3O4纳米粒子表面原位引发聚合, 制备了粒径小、分布窄、磁含量高的磁性聚苯乙烯（PS）纳米粒子. X射线衍射(XRD)研究表明, 所合成的Fe3O4粒子为尖晶石结构. 凝胶渗透色谱(GPC)分析表明, 聚苯乙烯的分子量与反应时间呈较好的线性关系. 透射电镜(TEM)观察表明, 所制备的磁性聚苯乙烯纳米粒子的粒径在20-30 nm之间. 热重(TG)分析得到磁性聚苯乙烯纳米粒子的磁含量为62.6%. 振动样品磁强计(VSM)测试结果表明, 磁性聚苯乙烯纳米粒子的比饱和磁化强度为31.7 emu·g-1, 呈现单磁畴结构.     

磁性MnO2-Fe3O4复合氧化物催化5-羟甲基糠醛氧化合成2,5-呋喃二甲酸研究

以不同晶型的MnO2为催化剂进行5-羟甲基糠醛(HMF)氧化反应,并将催化活性较高的α-MnO2与Fe3O4复合制备磁性MnO2-Fe3O4复合氧化物,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、NH3/CO2程序升温脱附(NH3/CO2-TPD)及吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)对催化...     

壳聚糖包覆磁性纳米粒子的制备和表征以及蛋白质吸附特性

制备了一种壳聚糖包覆的磁性纳米粒子,并对其进行了表征和蛋白吸附特性研究.首先通过共沉淀法制备了表面羧基功能化的磁性纳米粒子(MNP-COOH),然后通过静电相互作用将壳聚糖自组装在MNPCOOH粒子表面,在甲醛保护氨基的情况下,利用环氧氯丙烷交联粒子表面壳聚糖上的羟基,交联完成后脱去氨基保护剂,制得表面富含氨基的壳聚糖包覆磁性纳米粒子(MNP-CS).分别使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TGA)、震动样品磁强计(VSM)和zeta电位仪等对制得的MNP-CS进行表征.结果表明,壳聚糖成功地被包裹在磁性纳米颗粒表面.颗粒可完全分散于pH=1~14的水溶液中,形成均匀溶胶,Fe3O4磁核能抵抗0.1 mol/L的HCl溶液腐蚀.MNP-CS颗粒直径为10~20 nm,饱和磁化值为50.05 emu/g,剩磁和矫顽力近似为零,具有明显的超顺磁性.制得的磁性纳米粒子吸附BSA时呈明显的S型等温吸附特性,单层吸附量约为300 mg/g.     

CMC/PNIPAAm半互穿网络水凝胶的溶胀动力学研究

以羧甲基纤维素钠(CMC)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)为原料,制备了具有温度和pH敏感性的半互穿网络(CMC／PNIPAAmsemi-IPN)水凝胶,并研究了水凝胶在不同温度和pH值条件下的溶胀行为。结果表明：在弱碱性(pH-7．4)条件下,凝胶的溶胀速率和溶胀度都随着凝胶中CMC含量的增加而增大;而在酸性(pH-1．O)条件下则相反。在弱碱性条件下,水分子在凝胶中的扩散行为都可用non-Fickian扩散来描述,水分子在凝胶中的扩散系数D随着凝胶溶胀速率的增大而增大;在酸性条件下,20℃时凝胶的溶胀过程符合non-Fickian扩散规律,而37℃时凝胶的溶胀过程符合Fickian扩散规律,但水分子的扩散系数D相差不大。     

新型石墨烯磁性复合材料的制备及其对水中亚甲基蓝的吸附去除

采用绿色、温和的方法合成了一种新型的磁性纳米复合材料(Fe3O4@PDA@RGO),并考察了其对水溶液中亚甲基蓝的吸附去除效果。多巴胺通过自聚合作用可以直接吸附到Fe3O4表面,其既是氧化石墨烯(GO)的还原剂,也是Fe3O4和还原态氧化石墨烯(RGO)组装的偶联剂。反应过程中无需热处理或加入其他有机试剂。利用透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、X衍射光谱(XRD)和拉曼光谱等技术对制备的磁性纳米复合材料进行了表征。结果表明,Fe3O4@PDA@RGO具有较强的磁性(37.8 emu·g-1),对亚甲基蓝有较高的吸附去除能力(98 mg·g-1)。Fe3O4@PDA@RGO对亚甲基蓝的吸附能力随着p H值的增大而增强,其吸附过程符合拟二级反应动力学方程和Langmuir吸附模型。Fe3O4@PDA@RGO作为吸附剂,其性质稳定,经磁性分离可重复利用10次以上。     

三聚氰胺磁性分子印迹聚合物材料的制备及性能表征

利用溶剂热法通过控制反应时间和温度制得了分散性好和磁性强的Fe3O4,并利用溶胶凝胶法制备得到包覆SiO2的磁性微球(Fe3O4@SiO2)。以三聚氰胺为模板分子,甲基丙烯酸(MAA)为单体,采用本体聚合法制备了磁性分子印迹聚合物(MMIPs)。通过静态吸附实验表明,MMIPs对三聚氰胺的饱和吸附量高达10.22μg/mg,是磁性非印迹聚合物(MNIPs)的1.62倍。粒子扩散模型、Elovich模型和动态吸附实验表明所制得的MMIPs有较好的吸附性能。     

4A磁性分子筛的制备及吸附性能研究

以尖晶石结构的铁酸镍为磁性载体,采用溶胶-凝胶法制备易于固–液分离的4A磁性分子筛。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、N2吸附-脱附测试仪等对样品进行了表征。4A磁性分子筛是Ni Fe2O4和4A分子筛的复合颗粒,粒径在1.8-2μm,比表面积在300-500cm2/g,具有超顺磁性。20%-30%的4A磁性分子筛稳定性和磁回收率较好,静态吸附测试表明磁含量影响分子筛对高浓度乙醇中微量水的吸附。Freundlich模型对静态吸附数据的拟合度高。     

深冷状态下纳米镝铁氧体磁粒子磁性能的研究

采用湿化学法制备出稀土Dy3+掺杂的纳米Fe3O4磁粒子,用月桂酸进行了表面修饰,研究了磁粒子在室温和深冷(200.2～56.5 K)状态下的磁性能.经X射线衍射分析发现,适量的Dy3+掺杂不会改变纳米Fe3O4磁粒子的晶型结构.透射电镜(TEM)照片表明,制备出的纳米磁粒子成球性好,且大部分磁粒子的粒径在14 nm左右.通过磁性测量仪、振动样品磁强计(VSM)对磁性能进行了表征.磁化曲线表明掺杂引起磁性能发生变化,磁粒子室温下无剩磁和矫顽力,具有超顺磁性;深冷状态下出现剩磁和矫顽力,且随温度的降低,剩磁和矫顽力增大,不具有超顺磁性,饱和磁化强度略高于室温值.