纳米Fe3O4@壳聚糖材料的制备及吸附性能的研究

以废弃的虾壳为原料制备壳聚糖,以壳聚糖为壳、磁性Fe_3O_4为核、液体石蜡为分散剂、T-80为乳化剂、戊二醛为交联剂制备了纳米Fe_3O_4@壳聚糖材料。利用扫描电镜、热重分析仪、红外光谱仪、X射线衍射仪对其进行了表征。结果显示,纳米Fe_3O_4@壳聚糖材料为表面光滑的球形结构,直径约75.82nm,壳聚糖和Fe_3O_4的质量比为2∶1。吸附动力学实验研究表明,纳米Fe_3O_4@壳聚糖材料对Cu~(2+)吸附符合准二级动力学,以化学吸附为主,平衡吸附容量为17.32mg/g。吸附等温线实验研究表明,吸附符合Freundlic模型,纳米Fe_3O_4@壳聚糖材料与Cu~(2+)之间的交互作用强烈,最大吸附容量为213.68mg/g。     

锆基碳基纳米复合材料的制备及吸附脱除废水中的阿散酸

阿散酸作为一种兽药,可降解为剧毒无机砷,对环境和食品安全有害。本文通过热解法将纳米氧化锆有效地沉积在榛壳活性炭上,制备了碳基锆基纳米复合材料(ZrO₂@AC),表征了其形貌和结构,研究了pH值、吸附时间、阿散酸的初始浓度、吸附温度等因素对ZrO₂@AC吸附阿散酸的影响。结果表明,ZrO₂@AC吸附阿散酸的最佳pH范围为6-9,20 min就能达到吸附平衡,高的吸附温度有利于ZrO₂@AC吸附阿散酸;293K下,ZrO₂@AC对阿散酸的吸附容量为783.1 mg·g ^-1;ZrO₂@AC对阿散酸的吸附符合Freundlich和准二级动力学方程。     

Fe3O4磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料的可控制备及结构与性能表征

首先利用高温分解法制备了粒径为18 nm的Fe₃O₄磁性纳米粒子, 并进行羧基化修饰, 然后与聚乙烯亚胺(PEI)化学修饰的氧化石墨烯进行交联反应, 得到磁功能化的氧化石墨烯(MGO)复合材料. 研究了氧化石墨烯片上的磁性纳米粒子的可控负载及其对复合材料磁性能的影响. 利用透射电子显微镜(TEM), 原子力显微镜(AFM), X射线衍射(XRD), 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱, 热重分析(TGA), 振荡样品磁强计(VSM)等手段对MGO复合材料的形貌, 结构和磁性能进行了表征. 结果表明, 我们发展的MGO复合材料的制备方法具有简单、可控的优点, 所制备的MGO复合材料具有较高的超顺磁性. 该类磁性氧化石墨烯复合材料有望在磁靶向药物、基因输运、磁共振造影以及磁介导的生物分离和去除环境污染物等领域获得广泛的应用.     

新型磁性荧光Fe3O4-CdSe纳米复合材料的制备

以1-十八烯作为高沸点溶剂, 在磁性粒子表面沉积量子点获得新型的磁性荧光Fe₃O₄-CdSe 纳米异质结构. 首先以乙酰丙酮铁(Fe(acac)₃)为前驱体, 二苯醚为溶剂, 油酸为表面活性剂和油胺(OAm)为表面活性剂兼还原剂, 通过溶剂热法制备单分散性的Fe₃O₄ 纳米粒子. 然后以1-十八烯为高沸点溶剂, CdO 为镉源,TOP-Se为硒源, 十六胺为表面活性剂以及硬脂酸为生长促进剂和成核剂制备得到新型的Fe₃O₄-CdSe纳米异质结构. 通过透射电镜(TEM), 傅里叶变换红外(FTIR)光谱, X射线衍射(XRD)谱, X射线光电子能谱(XPS)分析仪, 振动样品磁强计(VSM), 紫外-可见(UV-Vis)光谱和光致发光(PL)等手段对Fe₃O₄-CdSe 纳米复合材料的结构和性能进行表征. 结果表明, CdSe纳米粒子成功地吸附在Fe₃O₄纳米粒子表面, 并沿着c轴生长, 形成了宽3.6 nm, 长分别为14.5 和32.5 nm的新型枣核状和钉子状的异质结构体. 这种新型的Fe₃O₄-CdSe纳米复合材料是由磁铁矿Fe₃O₄和六方形的CdSe棒状结构组成, 具有较好的荧光性能和超顺磁性. 随着CdSe棒长度的增加, 荧光吸收峰向长波方向移动. Fe₃O₄纳米粒子, 枣核状和钉子状的Fe₃O₄-CdSe纳米复合材料的饱和磁化强度分别是57.80, 40.76和31.10 emu·g^-1.     

石墨烯及其聚合物纳米复合材料

石墨烯是一种新型的二维纳米碳材料,具有优异的机械性能、电性能和热性能等,是聚合物纳米复合材料的理想填料。近年来,石墨烯/聚合物纳米复合材料成为聚合物基纳米复合材料的研究热点。本文对石墨烯及其聚合物纳米复合材料的研究进展进行了综述。首先概述了石墨烯的不同制备方法及石墨烯的共价与非共价改性途径。然后重点总结了石墨烯/聚合物纳米复合材料的常用制备方法及其机械性能、导电性、导热性、耐热性及阻隔性能。最后,对该领域所存在的问题进行了总结,并展望了其发展趋势。     

棒状纳米氧化锆改性榛壳活性碳的制备及对碘海醇的吸附去除

碘海醇作为一种诊断类药物,具有持久污染性,已成为新兴污染物之一。本文采用热解法将棒状纳米氧化锆有效地沉积在榛壳活性炭上,制备了棒状纳米氧化锆改性榛壳活性碳复合材料(ZrO2/AC),表征了其形貌和结构,研究了其吸附碘海醇的性能。结果表明,复合材料ZrO2/AC能在pH为3-10最有效的吸附碘海醇,40 min后达到吸附平衡;高温有利于ZrO2/AC吸附碘海醇;在20 ℃下,ZrO2/AC对碘海醇的吸附容量为180.2 mg/g;ZrO2/AC对碘海醇的吸附符合Langmuir和准二级动力学方程。     

银基负载的氧化石墨烯磁性纳米复合材料的合成、表征及其对2,4-二氯酚的吸附

以溶剂热法制备得到磁性Ag/AgCl@Fe₃O₄@GO纳米复合材料,利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDX)和N₂吸附-脱附对样品的结构和形貌进行测试表征,研究了材料对水溶液中2,4-二氯酚(2,4-DCP)的吸附性能。此纳米复合材料由具有介孔结构的球形磁性纳米颗粒Ag/AgCl@Fe₃O₄负载在一层带褶皱的氧化石墨烯表面制备而成,平均孔径S_p为13.98 nm,比表面积为46.91 m²/g,孔体积为0.1791 cm³/g。Ag/AgCl@Fe₃O₄@GO复合材料对2,4-DCP的吸附实验表明,对于20 mg/L 2,4-DCP溶液,20 min基本达到吸附平衡,吸附量为13.74 mg/g;吸附以拟二级动力学模型为主导,相关系数为0.9995;吸附符合Langmuir模型,相关系数为0.9841～0.9972,为单分子层吸附;吸附热力学参数...     

Fe3O4@(SDS-HTlc)纳米复合物的制备及对甲基橙的吸附

采用离子交换法制备了具有核-壳结构的磁性十二烷基硫酸钠改性类水滑石Fe_3O_4@(SDSHTlc)纳米复合物,并利用透射电镜、粉末X-射线衍射、红外光谱、电感耦合等离子体发射光谱、元素分析等对其进行了表征。研究了Fe_3O_4@(SDS-HTlc)对甲基橙的吸附动力学和热力学。结果表明,Fe_3O_4@(SDSHTlc)对甲基橙有较好吸附效果,吸附动力学曲线符合准二级动力学方程;吸附等温线符合线性方程,吸附量随体系p H的增大和温度的升高均降低。在外部磁场下,30s内可从水溶液中分离出Fe_3O_4@(SDS-HTlc),这为去除水中疏水染料提供了简单的一步吸附处理方法。     

壳聚糖/氧化石墨烯纳米复合材料的形态和力学性能研究

通过溶液共混法成功制备了氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料. 透射电镜(TEM)结果表明, 氧化石墨烯纳米粒子在壳聚糖基体中分散良好. 拉伸实验结果表明, 随氧化石墨烯含量的增加, 氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料的杨氏模量和拉伸强度均显著改善, 加入4 wt%的氧化石墨烯能够使纳米复合材料的杨氏模量和拉伸强度分别提高123%和117%|但另一方面, 却也在一定程度上使复合材料的断裂伸长率或韧性下降.     

还原型和氧化型谷胱甘肽在磁性Fe3O4纳米粒子上的吸附组装

研究了Fe3O4磁性纳米粒子在水溶液中对还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)的吸附。分别测定了两种物质在不同温度下的吸附等温线,比较了研究结果,并用Freundlich吸附等温式对数据进行拟合,根据公式计算出相关的吸附热力学函数值,研究了碳化二亚胺含量和pH对吸附结果的影响,并从吸附量和脱附实验结果探讨了其可能的吸附机理。结果表明,还原型谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽在Fe3O4表面的吸附是不可逆的,加入强电解质基本不能够脱附,两者间形成了部分共价键。     

氨基功能化纳米复合材料对磷酸盐的吸附研究

合成了4种氨基(乙二胺(EDA), 二乙烯三胺(DETA), 三乙烯四胺(TETA)和四乙烯五胺(TEPA))功能化纳米复合材料(NH₂-NCMs, 分别命名为EDA-NCMs, DETA-NCMs, TETA-NCMs和TEPA-NCMs). 采用FTIR(傅立叶变换红外光谱分析), TG/DTG(热重差热分析), XPS(X-射线光电子能谱分析)等手段对其进行了表征, 并考察了其对水中磷酸盐的吸附性能. 结果表明: 溶液pH对其吸附性能影响较大, 在pH为2.5的条件下, 4种吸附剂对磷酸盐的吸附效果最佳; 在5 min内即可达到平衡吸附量的90%; 4种吸附剂对磷酸盐的吸附均符合Langmuir等温吸附模型; 吸附行为均符合准二级速率模型; 吸附反应为自发进行的放热反应和熵减的过程; 推测其吸附机理以静电作用力为主. 4种吸附剂用于磷酸盐含量为50 mg/L的废水处理的吸附率均大于97%, 均达到一级A出水的排放标准(≤1.53 mg/L, 以PO₄^3-计).     

苯并咪唑基金属有机骨架/氧化石墨烯复合材料对罗丹明B的吸附

通过对溶剂热"一锅法"合成中碱性溶剂的调整,成功制备了2种形貌不同的Cd(Ⅱ)苯并咪唑基金属有机骨架(Cd-MOF)与氧化石墨烯(GO)的复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对复合材料的结构和性能进行了表征,并研究了其对水中罗丹明B (rhodamine B,RhB)的吸附性能。结果表明:GO的加入增强了Cd-MOF在水中的稳定性,提高了吸附能力;当溶液pH为3.5,吸附时间为60 min时,吸附率可达约95%。     

苯并咪唑基金属有机骨架/氧化石墨烯复合材料对罗丹明B的吸附

通过对溶剂热“一锅法”合成中碱性溶剂的调整,成功制备了2种形貌不同的Cd(Ⅱ)苯并咪唑基金属有机骨架(Cd-MOF)与氧化石墨烯(GO)的复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对复合材料的结构和性能进行了表征,并研究了其对水中罗丹明 B(rhodamine B,RhB)的吸附性能。结果表明：GO的加入增强了Cd-MOF在水中的稳定性,提高了吸附能力;当溶液pH为3.5,吸附时间为60 min时,吸附率可达约95%。     

Fe3O4/PEI/GO复合材料的制备及其吸附效果研究

以氧化石墨烯(GO)和聚乙烯亚胺(PEI)为反应物,采用共混法制备PEI/GO,然后将Fe_3O_4纳米颗粒分散沉积到PEI/GO表面,得到了复合材料Fe_3O_4/PEI/GO。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等方法对该材料进行表征,并研究了其对Cu~(2+)的吸附性能。结果表明,PEI与GO的羧基反应生成了酰胺键,Fe_3O_4成功沉积在GO表面,GO层状结构的规整性被破坏。Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型能更好地拟合Cu~(2+)在Fe_3O_4/PEI/GO表面的吸附过程,说明该吸附主要受化学作用控制,可能是Fe_3O_4/PEI/GO表面的胺基、羧基、羟基等活性基团与Cu~(2+)发生了离子交换或络合反应所致。     

水热合成部分还原氧化石墨烯-K2Mn4O8超级电容器纳米复合材料

通过控制水热反应温度以及氧化石墨烯(GO)与高锰酸钾的填料比, 合成了两组部分还原的GO-K₂Mn₄O₈纳米复合材料. X射线衍射(XRD)分析说明水热过程中合成了α-MnO₂和一种新的晶相K₂Mn₄O₈.通过X射线光电子能谱(XPS)分析了水热反应前后氧化石墨的含氧官能团的变化. 扫描电子显微镜(SEM)显示样品由片状还原的氧化石墨烯构成, 其表面附有许多小的纳米颗粒, 这种结构有利于储能时电子的传递. 通过这两组复合材料的结构分析, 更好地理解了材料的电化学性能的变化. 利用循环伏安法和恒流充放电测试比较了材料的电容性能. 用1 mol·L^-1的硫酸钠做电解液, 电位范围是0-1 V, 在1 A·g^-1的电流密度下, 测得的样品最佳比电容达到251 F·g^-1, 能量密度为32 Wh·kg^-1, 功率密度为18.2 kW·kg^-1. 并且在5 A·g^-1的电流密度下循环1000次后样品的比电容仍维持在初始比电容的88%.     

氧化石墨烯/金银纳米粒子复合材料的制备及其SERS效应研究

近年来,氧化石墨烯/金银纳米粒子复合材料由于其优异的表面增强拉曼散射（SERS）性能引起了人们极大的关注,在污染物检测、化学传感和癌症诊断等领域具有重要的应用价值。本文综述了氧化石墨烯片层上修饰金银纳米粒子、氧化石墨烯包覆金银纳米粒子、氧化石墨烯附着在金银纳米粒子层三种氧化石墨烯/金银纳米粒子复合材料的制备方法,对其SERS效应进行了详细介绍。SERS研究表明,结合了金银纳米粒子与氧化石墨烯两种材料各自在SERS研究与应用中的优势,氧化石墨烯/金银纳米粒子复合材料的SERS性能比单纯金银纳米粒子更加优异。氧化石墨烯在其中起到了化学增强、分子富集、钝化保护、荧光猝灭的重要作用。氧化石墨烯/金银纳米粒子复合材料在表面增强拉曼光谱中具有广阔的应用前景。     

磁性纳米TiO2/Fe3O4光催化复合材料的制备及性能

采用溶胶-凝胶法，在磁性Fe3O4表面包覆TiO2，制备了一种新型纳米TiO2/Fe3O4光催化复合材料．XRD，TEM对材料形态结构及包覆情况的分析，显示TiO2包覆在Fe3O4表面，形成平均尺寸为35～50nm的复合结构；UV-vis吸收曲线表明，复合材料对光的吸收出现红移，吸收强度增大；对染料废水光催化降解的模拟研究表明，该复合材料对活性艳红染料的脱色率达100％，是一种便于回收、可重复使用的高效光催化剂．     

油分散性核壳Fe3O4@MnO纳米复合材料的合成及其对氧化环化反应的催化性能（英文）

采用两相种子介导法以锰油酸为前驱体制备了一种新型油溶性核壳结构Fe3O4@MnO纳米复合材料,直径约为15 nm。所制备的具有核壳结构的纳米复合材料是单分散且均匀的。该产物对2-羟基苯乙酮和1,2-二氨基苯的氧化环化反应表现出高且可循环的催化活性。与在环化反应中使用的其他报道的催化剂相比,所制备的Fe3O4@MnO纳米复合材料绿色、廉价且更适合于大规模工业应用。     

部分还原氧化石墨烯-Fe3O4对水中Mn(Ⅱ)的快速去除

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO), 继而用一步共沉淀法制备了部分还原氧化石墨烯-四氧化三铁复合物(PRGO-Fe₃O₄). 采用X射线衍射(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 X射线能量色散光谱(EDX)、 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 选区电子衍射(SAED)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术对其进行了分析表征; 考察了pH值、 接触时间、 吸附材料用量、 共存物质、 GO的还原、 循环使用次数等因素对Mn(Ⅱ)吸附行为的影响. 结果表明, PRGO-Fe₃O₄中Fe₃O₄颗粒分布均匀, 大小为15~20 nm, 剩磁和矫顽力均很小. 因Fe₃O₄颗粒的锚定作用, 石墨烯片层很薄, 使PRGO-Fe₃O₄对Mn(Ⅱ)表现出高效的吸附性能和良好的循环使用性能: 当pH=7、 PRGO-Fe₃O₄用量为500 mg/g时, 对201.3211 mg/L的Mn(Ⅱ)溶液仅3 min即达吸附平衡, 吸附率和吸附量分别为99.35%和404.49 mg/g, 磁分离仅需10 s, 经5次循环吸附后, 容量保持率为首次的78%. 机理与热力学研究结果表明, 吸附为吸热、 自发的单层化学吸附.     

自旋转换氧化石墨烯纳米复合材料的制备及磁性

利用氧化石墨烯(GO)表面具有丰富含氧基团的特点,采用原位生长法将经典的亚铁三氮唑自旋转换(SCO)配位聚合物[Fe(Htrz)2(trz)](BF4)负载到二维材料GO的表面。利用X射线粉末衍射(PXRD)、红外光谱(FTIR)、SEM、TEM、拉曼等手段对自旋转换-氧化石墨烯(SCO-GO)纳米复合材料进行了表征。通过光谱表征发现,复合材料的FTIR和PXRD特征峰为GO和[Fe(Htrz)2(trz)](BF4)特征峰的叠加,初步证明了自旋转换-氧化石墨烯纳米复合材料已成功制备。SEM和TEM分析直观地显示立方体状的[Fe(Htrz)2(trz)](BF4)纳米颗粒均匀地分散在氧化石墨烯表面,且随着原位生长时间的增加,GO表面的[Fe(Htrz)2(trz)](BF4)的负载量增加、尺寸增大。拉曼图谱表明[Fe(Htrz)2(trz)](BF4)负载到GO表面后,氧化石墨烯特征拉曼峰的强度比(ID/IG)增大,说明氧化石墨烯的缺陷密集程度增大,[Fe(Htrz)2(trz)](BF4)纳米颗粒与石墨烯之间的作用力增强。磁性测试表明不同自组装时间(1、6、12 h)的SCO-GO复合材料的T1/2↑分别为381.1、381.5和382.4 K,T1/2↓分别为345.9、345.0和344.8 K,其磁滞回线宽度分别为35.2、36.5和37.6 K,这是由于不同自组装时间的SCO-GO复合材料中[Fe(Htrz)2(trz)](BF4)的负载量和尺寸的差异导致的。DSC分析结果和磁性结果一致,证实了SCO-GO复合材料自旋转变温度向高温区移动。