Au/Fe3O4/GO复合SERS基底的制备及对水溶液中低浓度芘的富集-检测

以氧化石墨烯(GO)为载体,利用静电吸附将氨基修饰的Fe_3O_4磁性纳米颗粒负载到GO表面得到GO-Fe_3O_4复合材料,再通过静电作用将Au纳米颗粒与GO-Fe_3O_4复合材料组装,制备了Au/Fe_3O_4/GO复合材料,并考察其表面增强拉曼(SERS)活性.首先以罗丹明B(Rh B)为探针分子,考察Au纳米颗粒的粒径对SERS性能的影响,发现平均粒径为40 nm的Au纳米颗粒具有最好的SERS效果.SERS检测性能随着Au负载量的提高而逐渐变优,Au/GO中Au负载量为20%时最优.以多环芳烃分子芘为探针分子,探究Au/Fe_3O_4/GO复合材料中各组分对SERS性能的影响发现,Au纳米颗粒对拉曼信号的增强起主要作用,GO可以通过化学增强效应及对芘的吸附富集作用有效提高SERS检出限,Fe_3O_4的存在可以使基底快速分离,简化实验步骤,便于基底重复利用.该方法对水溶液中芘的检出限达到10-8mol·L-1,相对于普通拉曼的检出限有了明显的降低,有望被用于环境中痕量多环芳烃的富集-检测.     

响应面法优化纳米Fe_3O_4/CaO_2处理含PAEs废水的研究

以邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)4种邻苯二甲酸酯(PAEs)模拟废水为处理对象,采用纳米四氧化三铁(Fe_3O_4)与过氧化钙(CaO_2)组成新型非均相类芬顿试剂,研究纳米Fe_3O_4投加量、CaO_2投加量和初始pH值对模拟废水中4种PAEs去除率的影响,并采用响应面法对反应条件进行了拟合与优化。结果表明:纳米Fe_3O_4/CaO_2反应体系能有效降解模拟废水中4种PAEs,其中CaO_2对废水中DMP和DEP具有较强的降解能力,纳米Fe_3O_4可以显著强化CaO_2对废水中BBP和DBP的降解作用;纳米Fe_3O_4/CaO_2反应体系可在初始pH值为中性条件下降解模拟废水中4种PAEs;当纳米Fe_3O_4∶CaO_2∶PAEs摩尔比为2∶5∶1、溶液初始pH值为5时,模拟废水中DMP、DEP、BBP、DBP的平均去除率分别为94.6%、95.7%、68.2%和68.7%。     

淀粉稳定Fe3O4纳米粒子对水中As(V)的吸附特性研究

以可溶性淀粉作为稳定剂制备纳米Fe_3O_4粒子,探讨了反应时间、p H值、初始砷浓度和腐殖酸对Fe_3O_4纳米粒子吸附水体中As(V)的吸附效果影响.实验结果表明,淀粉稳定的Fe_3O_4纳米粒子对水体中As(V)的吸附动力学过程符合准二级动力学,吸附等温线符合Langmuir吸附模型;吸附容量随着溶液p H的增加逐渐降低,在p H为8.0的弱碱性水体中对As(V)的最大吸附容量可达202.56 mg·g~(-1);此外,腐殖酸(HA)能降低纳米粒子对As(V)的吸附能力.     

磁性氧化石墨烯/壳聚糖制备及其对磺胺嘧啶吸附性能研究

采用一步溶剂热法制备磁性氧化石墨烯/壳聚糖三元复合材料(GO/CS/Fe_3O_4).复合材料的表征结果显示,GO/CS/Fe_3O_4含有丰富含氧官能团,氧化石墨烯片层上均匀负载四氧化三铁磁性粒子,分散到水中的磁性复合材料在外加磁场的作用下,具有良好的磁分离效果.选择磺胺嘧啶为目标污染物考察复合材料吸附性能.结果表明,吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,在295、303、313 K温度下最大吸附量分别为53.30、60.56、79.23 mg·g~(-1),吸附热力学参数表明GO/CS/Fe_3O_4对磺胺嘧啶的吸附是以物理吸附为主的自发吸热反应.通过不同pH条件下吸附量和Zeta电位分析吸附机理,证明π-π电子共轭效应及静电吸附是复合材料吸附磺胺嘧啶过程中的主导作用力.     

Fe3O4@SiO2-Chitosan的制备及其对水中Cu2+的吸附效能研究

以SiO_2包覆Fe_3O_4,戊二醛为交联剂,交联壳聚糖(Chitosan, CTS),制得Fe_3O_4@SiO_2-Chitosan复合磁性纳米粒子.以Fe_3O_4和Fe_3O_4@SiO_2为对照,采用X射线衍射、透射电镜和傅立叶红外光谱对其进行表征分析,并测定了投加量、pH值、吸附时间和温度等因素对Cu~(2+)吸附效果的影响,从动力学、热力学以及再生回用性能评价等方面对其吸附性能进行了探究.结果表明Fe_3O_4@SiO_2-Chitosan对Cu~(2+)的吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir模型,为自发、放热、优惠型的单分子层化学吸附.在pH为6.0, 298 K下达到最大吸附量154.8 mg·g~(-1),吸附解吸4次后吸附容量变化不大,说明Fe_3O_4@SiO_2-Chitosan具有较高的吸附容量,可作为处理含铜废水和回收铜的高效吸附剂.     

纳米级Fe3O4-Pd/Fe复合材料催化脱氯2,4-D研究

采用共沉淀法制备纳米级Fe_3O_4,将其包覆在纳米Pd/Fe颗粒表面制成纳米级Fe_3O_4-Pd/Fe复合材料,并用于2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)的催化脱氯.同时,采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等方法对复合材料的结构进行分析,并考察了初始pH、钯化率、反应温度、纳米Fe_3O_4投加量等实验参数对n Fe_3O_4-Pd/Fe复合材料催化脱氯2,4-D的影响.结果发现,纳米Fe_3O_4粒径小于Pd/Fe纳米颗粒,具有一定的磁性,包覆于纳米Pd/Fe表面,提高了纳米材料的稳定性及分散性,并有利于复合材料的回收和循环利用.此外,纳米Fe_3O_4具有一定的导电性,可作为良好的电子通道为纳米Pd/Fe颗粒传递电子,促进反应的进行,增强2,4-D的去除效果.实验结果表明,较高的钯化率、反应温度、Fe_3O_4∶Fe质量比及中性pH条件均有利于反应的进行.当纳米Fe投加量为1.0 g·L-1,m(Fe_3O_4)∶m(Fe)为1∶1,初始pH为7.0,钯化率为0.15%,反应温度为25.0℃时,反应90 min后,40.0 mg·L-1的2,4-D的去除率达到100%,苯氧乙酸(PA)的生成率达99.8%.     

CTS@纳米Fe3O4复合微球制备及对水中As(Ⅲ)的吸附特性

文章以壳聚糖(CTS)、纳米四氧化三铁为原材料,利用滴加成球法制备了CTS@纳米Fe_3O_4复合微球,通过X射线衍射、傅里叶红外光谱、扫描电镜对复合微球的形貌及结构进行了表征。同时研究了CTS@纳米Fe_3O_4复合微球在不同质量比、pH以及温度条件下对水中As(Ⅲ)吸附效果的影响,并进行了等温吸附及动力学方程的拟合。结果表明,吸附量与微球中纳米Fe_3O_4质量比呈正相关,在CTS/纳米Fe_3O_4质量比=1∶2时,吸附量最佳可达到18.902 5 mg/g。整个吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型,表明CTS@纳米Fe_3O_4复合微球是不均匀表面的多分子层吸附,主要受到化学吸附的主导。     

Fe2O3/MIL-53(Al)催化类芬顿氧化性能及其作用机制研究

以MIL-53(Al)和铁盐为原料,采用浸渍-焙烧的方法,制备了Fe_2O_3/MIL-53(Al)类芬顿催化剂.通过扫描电子显微镜(SEM)、射透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及X射线光电子能谱仪(XPS),对Fe_2O_3/MIL-53(Al)、MIL-53(Al)及Fe_2O_3 3种材料的理化性质进行了表征.以亚甲基蓝为相关材料催化类芬顿反应氧化性能的指示剂,考察了Fe_2O_3/MIL-53(Al)、MIL-53(Al)及Fe_2O_3 3种材料催化类芬顿反应的活性.探讨了Fe_2O_3/MIL-53(Al)催化活性强化的相关作用机制.研究结果表明,Fe_2O_3/MIL-53(Al)的物化结构特征是以赤铁矿为主的纳米Fe_2O_3颗粒均匀、离散地分布在MIL-53(Al)之上,纳米Fe_2O_3颗粒尺寸大多集中在1～5 nm.与未负载纳米Fe_2O_3相比,其分散性和颗粒尺寸都展现出潜在优越性.Fe_2O_3/MIL-53(Al)材料催化类芬顿反应降解水溶液中亚甲基蓝的效果是未负载纳米Fe_2O_3的4.8倍(以反应速率常数计),且TOC去除率亦有明显优势.自由基猝灭实验结果表明Fe_2O_3/MIL-53(Al)催化类芬顿降解污染物的主要活性氧类物质为羟基自由基.MIL-53(Al)孔结构发达、孔分布均匀及孔尺寸较小且均一等结构特征,导致负载其中的Fe_2O_3具有孔道负载量大、颗粒分布离散且均匀、颗粒粒径小且均一等特点,从而强化了纳米Fe_2O_3催化类芬顿反应氧化降解水中污染物的性能.     

纳米级Pd/Fe-MWCNTs-Fe3O4体系对2,3-DCB的降解研究

为有效抑制纳米级Pd/Fe颗粒的团聚和钝化及改善磁分离效果,以多壁碳纳米管(MWCNTs)和磁性纳米级Fe_3O_4颗粒为载体,在超声波辐照下利用液相还原法制备纳米级Pd/Fe-MWCNTs-Fe_3O_4颗粒,并采用XRD、TEM、SEM、EDX及BET表征其物性,最后以2,3-二氯联苯(2,3-DCB)为目标污染物,探究其对2,3-DCB还原脱氯的影响因素、降解机理和动力学.结果表明:制备的纳米级颗粒粒径均匀、分散性好、比表面积大;体系中纳米级Pd/Fe投加量、钯化率、纳米级Fe_3O_4投加量、MWCNTs投加量、反应温度、溶液初始pH及共存阴离子均会对2,3-DCB的降解效果产生明显影响;本研究推测出纳米级Pd/Fe-MWCNTs-Fe_3O_4体系对2,3-DCB的降解机理,发现其降解符合拟一级动力学关系.     

Fe(Ⅵ)/Fe_3O_4处理模拟染料废水的脱色效果研究

染料废水具有有机物含量高、色度高和水量大等特点,直接排入水体会破坏生态环境,需要进行有效的处理。高铁酸盐[Fe(Ⅵ)]是一种绿色双效水处理剂,在水污染治理中有着广阔的应用前景。采用Fe(Ⅵ)与Fe_3O_4纳米颗粒联用处理罗丹明B、甲基橙、刚果红3种模拟染料废水,研究Fe(Ⅵ)和Fe_3O_4投加量、溶液初始pH值、反应时间以及自由基淬灭剂等因素对模拟染料废水脱色效果的影响,并初步探究其作用机理。试验结果表明:Fe(Ⅵ)/Fe_3O_4体系对罗丹明B和刚果红模拟染料废水的脱色效果较好,在中性条件下,当Fe(Ⅵ)投加量为10 mgFe/L、Fe_3O_4投加量为0.3 g/L时,反应8 min后,脱色率接近100%;Fe(Ⅵ)/Fe_3O_4体系对甲基橙模拟染料废水的脱色效果略差,当Fe(Ⅵ)剂量提升至14 mgFe/L时,脱色率可达80%;Fe(Ⅵ)/Fe_3O_4体系对3种染料混合后的模拟废水也有较好的处理效果,混合模拟染料废水化学需氧量(COD)的去除率可达70%;此外,通过添加羟基自由基(·OH)淬灭剂,间接证明Fe(Ⅵ)还原过程中产生的H_2O_2与Fe_3O_4原位构成一个类芬顿体系,强化了对废水中污染物的去除效果。