纳米氧化铝/氧化锰-硅藻土复合物对磷酸根阴离子的吸附

为改善纳米金属氧化物颗粒在硅藻土表面的负载特性,在保留硅藻土大孔结构的同时提高纳米颗粒的分散性,本研究通过原位合成/负载法,制备出一种具有多级孔结构的纳米氧化铝/氧化锰-硅藻土复合物(Dt-Al-Mn).采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和氮气吸脱附等温线分析等手段对其进行物相、形貌及孔结构等表征,并通过吸附实验来探究其对磷酸根离子的吸附特性.结果表明,硅藻土表面均匀负载了铝-锰双金属氧化物颗粒薄膜,该颗粒薄膜以无定形存在.Dt-Al-Mn不仅保留硅藻土的大孔结构,并且形成了大量的微孔和介孔结构,其比表面积和孔容为352.4 m~2·g~(-1)和0.535 cm~3·g~(-1),远高于硅藻土(Dt)和硅藻土负载氧化铝材料(DA).Dt-Al-Mn对磷酸根的最大吸附量为67.9 mg P·g~(-1),其吸附等温线较好地符合于Langmuir模型.综上所述,Dt-Al-Mn有望成为一种具有应用前景的富营养化水体修复材料.     

模板法合成介孔硅酸钙及其对重金属离子的吸附性能

以硝酸钙和硅酸钠为原料,采用模板法制备了介孔硅酸钙.探讨了不同模板剂(十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲溴化铵、P123和十六烷基三甲溴化铵-四甲基氢氧化胺)对介孔硅酸钙孔径和表面形貌的影响,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、BET表面分析和红外光谱(FT-IR)等对其结构进行了表征,考察其对含Pb~(2+)和Cu~(2+)模拟废水的吸附性能和解吸再生性能,并与活性炭的吸附性能进行比较.结果表明,采用十六烷基三甲溴化铵模板剂为模板合成的硅酸钙具有介孔结构,为狭缝孔,孔径主要介于4—50 nm之间,比表面积达158.13 m~2·g~(-1);在298 K下,对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附容量分别为1.833 mmol·g-1和6.557 mmol·g-1,远比在相同吸附条件下活性炭的吸附容量高.介孔硅酸钙吸附重金属离子为放热反应,主要是表面羟基与重金属离子间配位化学作用.经过5次洗脱再生,对Pb~(2+)的平衡吸附量和吸附率仅分别降低了0.102 mmol·g-1和4.2%,表明其具有优良的吸附/再生性能,有望成为优良的重金属离子吸附材料.     

氧化锌@石墨烯纳米复合材料的抑菌性能及其细胞毒性

以氧化石墨和乙酸锌为原料,通过水热反应成功制备了氧化锌@石墨烯纳米复合材料,采用X射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(FTIR)和透射电子显微镜(TEM)对制得的复合材料进行了表征.以大肠杆菌(E.coli)为实验菌种,对复合材料的抑菌性能进行了测试;并选用小鼠成纤维细胞L-929评价了材料的细胞毒性.结果表明,纳米氧化锌颗粒均匀地负载在石墨烯片层上,形貌均一,平均粒径为12 nm左右.复合材料在60μg·m L-1时可以完全抑制大肠杆菌的生长,是一种效果显著的新型抑菌材料.L-929细胞毒性测试表明复合材料的生物毒性比较缓和,氧化锌@石墨烯纳米复合材料可以作为一种安全高效的无机抑菌材料使用.     

P掺杂TiO_2纳米管的制备及其对光催化甘油水溶液制氢性能的影响

以P掺杂的TiO2纳米颗粒为前驱体,采用水热合成法制备了系列P掺杂的TiO2纳米管.用N2吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等方法对光催化材料的表面形貌、颗粒尺寸、孔结构、表面构造、吸光性能进行了分析.研究结果表明,所制备的各样品均为两端开口的纳米管形貌,管长为几十纳米到几百纳米,管外径约10 nm,内径约4 nm,管壁为多层;P掺杂后的系列TiO2纳米管仍保持锐钛矿晶型;掺杂的P可以进入到TiO2的骨架中,并形成P—O—Ti键,在TiO2禁带内引入杂质能级,降低了禁带能量,提高了TiO2的吸光性能及光生电子和空穴的分离性能.光催化甘油水溶液制氢活性评价表明,P掺杂的TiO2纳米管表现出了远高于纯TiO2管以及相同掺杂量的纳米颗粒的光催化制氢性能,2%P掺杂的样品在紫外灯和氙灯辐射下,其最高产氢速率可分别达1850μmol·(h·g)-1和335μmol·(h·g)-1.P掺杂TiO2样品光催化活性的提高与其禁带能量降低以及光生电子和空穴的分离性能增加有关.     

磁性介孔碳的制备及对水体中染料的吸附去除

以介孔氧化硅SBA-15为硬模板,采用三氯化铁与蔗糖同步浇筑法制备磁性介孔碳材料.扫描电镜、透射电镜、比表面积和振动磁强计等分析表明,该材料具有有序的介孔孔道和较好的磁分离性能.考察其对亚甲基蓝(MB)和日落黄(SY)的吸附性能,结果发现溶液的pH对吸附两种染料有显著的影响,阳离子染料亚甲基蓝随着溶液pH的增大吸附量显著升高,而阴离子染料日落黄则相反.由Langmuir吸附等温模型拟合出亚甲基蓝、日落黄的最大吸附容量分别为473.9 mg·g~(-1)和434.8 mg·g~(-1).该磁性介孔材料在染料污染物的去除方面具有较好的应用潜力.     

Al2O3负载Pd催化剂对溴氯代乙酸的催化加氢脱卤研究

分别以氧化铝、氧化硅和多壁碳纳米管为载体,采用沉淀-沉积法制备负载型Pd催化剂.采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对材料进行表征,并对溴氯代乙酸(BCAA)的液相催化加氢脱卤反应进行了研究.结果表明,由于Pd/Al_2O_3催化剂具有较高的等电点,因此相对于Pd/CNT、Pd/SiO_2在BCAA的加氢脱卤反应中具有更高的活性.以Pd/Al_2O_3为目标催化剂,对BCAA的加氢脱卤展开研究,发现催化活性随Pd的负载量的增加而提高.当反应物的初始浓度为0. 1 mmol·L~(-1),pH值为5.6,Pd(1.39)/Al_2O_3用量为25 mg·L~(-1)时,BCAA在20 min时可以实现完全脱溴并在反应2 h后脱氯达60.5%.另外,pH的升高不利于脱卤反应的进行.当反应物的浓度从0. 05 mmol·L~(-1)提高到0.4 mmol·L~(-1)时,反应初活性从1.55 mmol·L~(-1) min~(-1) gCat~(-1)提高到8.37 mmol·L~(-1) min~(-1) gCat~(-1).进一步通过拟合Langumir-Hinshelwood模型,相关系数达到0.97,说明BCAA的加氢脱卤是吸附控制机制.催化过程中溴氯代乙酸的脱溴和脱氯具有协同作用,反应最终生成乙酸.     

氧化镁纳米材料抗菌机理的研究进展

氧化镁基纳米材料作为一类新型的抗菌材料,具有持久和广谱的抗菌活性,而且安全无毒、热稳定性好、无需光照诱导,因此成为抗菌消毒领域的研究热点,但是其抗菌机理一直存有争议.文章介绍了几种近年来被广泛接受的抗菌机理,以及利用先进的研究方法在氧化镁基纳米材料的抗菌机理研究方面所取得的最新进展,指出了其对新型无机纳米抗菌材料合成的指导意义.     

介孔yolk-shell型Co_3O_4@mSiO_2纳米反应器降解水中的苯酚

本文分别采用双溶液注射法和选择性刻蚀法合成了单核和多核两种介孔yolk-shell型Co_3O_4@mSiO_2(介孔Si O2)纳米反应器.并对比了两种纳米反应器和纳米Co_3O_4颗粒催化过一硫酸氢钾(KHSO_5)去除水中苯酚的效果.结果显示,两种纳米反应器催化KHSO_5降解苯酚的效率在相同反应条件下分别比纳米Co_3O_4颗粒提高18.8%和26.7%,说明多核型纳米反应器催化性能更好.进一步研究pH值、KHSO_5与苯酚物质的量之比n_(KHSO_5)∶n_(C_6H_6O)和材料投加量m_(cata)对苯酚降解的影响,发现多核型纳米反应器的最佳反应条件为pH=7,n_(KHSO_5)∶n_(C_6H_6O)=10∶1,m_(cata)=0.8 g·L~(-1).最后,结合催化活性和吸附实验,以及XRD、XPS、STEM、BET等手段,分析了纳米反应器的形貌、结构、元素形态和比表面积,并推断反应机理.结果显示,纳米反应器的主体结构为均匀分散的SiO_2中空微球,粒径约为300 nm,表面布满介孔,并拥有极大的比表面积,能有效吸附水中的苯酚并将其富集于纳米反应器中,同时mSiO_2微球中形成的Co_3O_4内核催化KHSO_5产生硫酸根自由基(SO_4~(·-))降解水中的苯酚,纳米反应器的吸附、富集和限域作用强化了苯酚的降解.     

铈负载SBA-15分子筛催化臭氧氧化水中环丙沙星

通过水热法合成纯硅介孔分子筛SBA-15,并采用等体积浸渍法制备Ce负载SBA-15分子筛催化剂(Ce/SBA-15),将其应用于催化臭氧氧化环丙沙星(CIP).小角X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)表征结果表明,Ce/SBA-15保持了纯硅SBA-15有序的介孔结构.Ce/SBA-15催化臭氧氧化环丙沙星(CIP)结果显示,催化剂有良好的活性,对环丙沙星的矿化率为63.3%,比单独臭氧氧化高出22.9%;随着铈负载量增加,催化剂活性呈现先增大后减小趋势,负载量为2%时催化效果最佳;TOC去除率随着反应温度增加而提高;溶液初始pH对反应有显著的影响,pH=5.01时TOC去除率最大.以水杨酸作为羟基自由基(·OH)捕获剂,用比色法测定·OH产量为0.0072 mmol·L~(-1).溶液中投加1 mmol·L~(-1)磷酸根时,催化臭氧氧化中TOC去除率降低了25.8%,催化效果受到明显抑制,表明·OH的生成发生在Ce/SBA-15表面.     

双孔介孔碳的合成及其对亚甲基蓝的吸附

以三嵌段共聚物F108为模板剂,苯酚/甲醛为碳源,在中性条件下制备了平均孔径为3.14 nm,最可几孔径分布为3 nm和8 nm,BET比表面积为1541 m2·g-1,孔容为1.01 cm3·g-1的双孔分布介孔碳.通过静态实验法测定了介孔碳对亚甲基蓝的吸附特性,分析了初始浓度、溶液p H、温度对吸附量的影响,并从热力学及动力学角度探讨了介孔碳对亚甲基蓝的吸附机理.结果表明,溶液初始浓度、溶液p H以及温度对吸附量有较大的影响,介孔碳对亚甲基蓝的吸附随着初始浓度、p H、温度的上升而增大,吸附为吸热反应,提高温度有利于吸附的进行.实验制备的介孔碳对亚甲基蓝的最大吸附量为421 mg·g-1,相比于普通活性炭,双孔分布介孔碳对亚甲基蓝显示了更优的吸附性能.亚甲基蓝在介孔碳上的吸附行为符合Langmuir吸附等温线和Elovich动力学模型.计算得到的吸附吉布斯自由能(ΔG0)0,吸附标准焓变(ΔH0)70 k J·mol-1,说明亚甲基蓝在介孔碳上的吸附是自发进行的单分子层吸热反应,且化学反应在吸附过程中发挥了重要作用.