可见光下掺氮TiO_2分子印迹聚合物的选择性光降解

采用表面分子印迹技术,以溶胶-凝胶法制备的掺氮TiO_2为基质、水杨酸为模板分子、甲基丙烯酸为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈分别为交联剂和引发剂制备了掺氮TiO_2分子印迹聚合物。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)和低温N2物理吸附-脱附等技术对制备样品进行了表征。结果表明,样品均为锐钛矿相,粒径10~20 nm且分布均匀;氮掺杂引起光吸收带边红移;表面分子印迹技术在掺氮TiO_2表面形成的有机聚合物层增大了粒径,但改变了回滞环形状及孔径分布,形成了大量孔径为2.2 nm的小孔并增大了比表面积;可见光下对水杨酸、甲基橙、苯甲酸的降解选择系数在1.1~1.7之间,具有良好的选择性。     

多壁碳纳米管表面共价偶联分子印迹聚合物及其对水中双酚A的吸附性能

通过羧化、酰氯化、酰胺化反应在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面引入不饱和侧链(－CH＝CH2),然后以双酚A(BPA)为模板分子,4-乙烯吡啶(4-VP)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,在MWCNTs－CH＝CH2表面制备一种新型的分子印迹聚合物纳米材料.采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析对制备吸附剂(MWCNTs@BPA-MIPs)的结构与形态进行了表征且证实有一层稳定的分子印迹聚合物(MIPs)接枝在MWCNTs的表面通过平衡结合实验与斯卡查德(Scatchard)分析证实了印迹聚合物的吸附性质.结果证实,BPA的吸附容量高达123.8 mg·g-1,而且与模板分子BPA的类似物双酚C(BPC)和邻硝基酚(o-NP)比较,MWCNTs@BPA-MIPs对BPA具有更好的选择性和更快的吸附动力学特性.     

雌激素多模板分子印迹磁性金属有机骨架复合材料的制备及其吸附性能研究

以6种雌激素为模板分子,磁性金属有机骨架M-MIL-101(Cr)为载体,制备了一种新型分子印迹聚合物（MIPs）复合材料,对水溶液中的雌酮（E1）、雌二醇（E2）、雌三醇（E3）、乙炔雌二醇（EE2）、己烯雌酚（DES）和己烷雌酚（HEX）进行同步选择性吸附分离.同时,采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射仪等对材料进行了表征,并考察了MIPs复合材料对6种雌激素的吸附特性.结果表明,MIPs对6种雌激素的吸附过程遵循准二级动力学模型和Langmuir模型,平衡时间约为30～60 min,温度为298 K时的平衡吸附容量为38.99 mg·g-1.吸附热力学数据显示,吸附过程一个放热的、自发性的过程.材料对双酚A、黄体酮的相对选择性系数在1.52～7.35之间,经过4次吸附-脱附循环后,吸附容量仍能达到原来的93%,表明MIPs复合材料具备良好的选择性与再生性能.     

可见光响应杀菌功能活性炭的制备及表征

以TiCl4为钛源,采用酸催化水解法在椰壳炭表面合成TiO2前驱体,在NH3/N2气氛中程序升温处理制得可见光响应杀菌功能活性炭(TiN/GAC).以大肠杆菌(E.coli)为实验菌种,考察了功能活性炭在可见光下的杀菌活性.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)及低温液氮物理吸附对...     

砷(Ⅲ)离子印迹聚合物的制备及吸附性能研究

以磁性氧化石墨烯为载体,砷离子(As(Ⅲ))为模板离子,3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)为功能单体,正硅酸乙酯(TEOS)为交联剂合成了As(Ⅲ)离子印迹磁性氧化石墨烯纳米材料(MGO-IIP),并使用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计对合成材料进行了表征.同时,考察了MGO-IIP对As(Ⅲ)的吸附特性.结果表明:318 K下MGO-IIP对As(Ⅲ)的最大吸附量为148.1 mg·g~(-1),仅20 min即可达到吸附平衡,印迹因子为2.35;吸附过程服从Langmuir模型和准二级动力学模型,说明是自发的吸热过程;在其他干扰离子存在的情况下,MGO-IIP对As(Ⅲ)仍然具有良好的吸附效果,且能够重复使用4次,在含砷废水处理中具有应用价值.MGO-IIP材料对As(Ⅲ)的吸附机制为表面络合作用及物理吸附.     

铁酸锌八面体纳米材料的制备及其光催化性能

以硫酸铁、七水合硫酸锌和氢氧化钠为反应物,通过水热法合成Zn Fe_2O_4纳米材料。研究不同反应温度、反应时间等条件对Zn Fe_2O_4纳米材料形貌的影响,采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对产物的形貌与结构进行表征。并以八面体结构的Zn Fe_2O_4纳米材料为光催化剂对有机染剂亚甲基蓝进行光催化降解实验。研究结果表明,在紫外光照射180 min后,对亚甲基蓝的降解率约为95.7%。     

N掺杂TiO_2纳米材料可见光催化性能及其降解水中腐殖酸

以钛酸丁酯为钛源,氯化铵为氮源,采用溶胶-凝胶法制备不同掺N量的N-TiO_2,经扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)手段对制得的纳米材料进行可见光催化性能表征,在可见光照射下催化降解水中腐殖酸(HA),并探究掺N量、投加量及HA初始浓度对降解效果的影响。结果表明,N-TiO_2为锐钛矿相,N掺杂后拓宽了TiO_2光响应范围,可见光催化性能显著提升;掺N量过低或过高均不利于光催化活性;8%-N-TiO_2的投加量为1 mg/L时,对初始浓度为5 mg/L的HA可见光催化降解程度最高,可见光反应140 min后,降解率达80.32%。     

利用μ-XRF和XANES研究铅锌矿区土壤铅形态及其生物有效性

土壤中铅的可迁移性和生物有效性受土壤中铅形态影响.本工作采用改进的BCR顺序提取法、植物栽培、微区X射线荧光(μ-XRF)和同步辐射X射线吸收近边结构谱(XANES)研究了铅锌矿区土壤中铅生物有效性.结果表明:(1)铅在土壤中的分布规律为:可还原态酸溶态残渣态可氧化态;(2)植物组织中铅浓度与土壤中酸溶态铅浓度呈一定相关性;(3)微米水平上,铅在土壤中呈非均匀分布,与Fe和Mn存在一定相关性;(4)土壤中铅的分子形态主要以Pb-goethite(铅-针铁矿为41%~46%)、Pb3(PO4)2(36%~55%)和Pb-Mn O2(铅-锰氧化物为3%~24%)形式存在.研究表明BCR、μ-XRF和XANES分析方法结果可以相互印证,均表明土壤中铁锰氧化物吸附和磷酸铅沉淀是降低铅生物有效性的主要机制.     

核-壳表面磁性印迹聚合物的制备及其对水中双酚A的特异性去除

采用表面印迹技术制备了核-壳结构的磁性分子印迹聚合物(Fe3O4@SiO2-MIPs),在外磁场作用下该吸附剂很容易实现固-液分离.采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对产物的结构进行了表征.通过平衡吸附实验与斯卡查德(Scatchard)分析证实了Fe3O4@SiO2-MIPs对双酚A的吸附选择性.Freundlich模型拟合吸附等温线的相关系数R2=0.995 2;准二级动力学模型很好地拟合了吸附动力学,相关系数R2达到了0.999 9.在弱酸性条件下,制备的印迹材料表现出高吸附效率和快速的吸附动力学,达到90%的去除率仅需40 min;各种离子的存在不影响双酚A的吸附率;与非印迹聚合物(Fe3O4@SiO2-NIPs)比较,Fe3O4@SiO2-MIPs对湖水中加标的双酚A表现出显著的亲和性;7次的重复使用而性能没有明显下降证明了Fe3O4@SiO2-MIPs的可重复使用性.     

镧掺杂TiO2/g-C3N4复合光催化剂的制备及其可见光催化活性研究

以工业二氧化钛(TiO_2)、硝酸镧(LaN_3O_9·5H_2O)、三聚氰胺(C_3H_6N_6)为原料制备了La掺杂TiO_2/g-C_3N_4复合光催化剂.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)等表征方法对光催化剂结构进行分析,表明复合样品中La以La~(3+)形式存在于TiO_2晶体中,并形成TiO_2/g-C_3N_4异质结构,其禁带宽度减小、吸收带边红移,光催化效率有明显提高.以亚甲基蓝为目标污染物评价其光催化活性,镧掺杂量为4%(质量分数)、煅烧温度为520℃、煅烧时间为2 h时,复合样品光催化活性最佳,在12 LED灯下,180 min后对10 mg·L~(-1)亚甲基蓝溶液的去除率达97%.     

硅藻基As(V)离子印迹材料的制备及表征

以硅藻为载体,采用"接枝法"在其表面键连N-氨乙基-γ氨丙基三甲氧基硅烷(AAPTS),以As(V)为模板,环氧氯丙烷(ECH)为交联剂,探讨了p H、交联剂用量、交联温度、交联时间等条件对制备硅藻基As(V)离子印迹材料(IIP)的影响。并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(FTIR)对IIP制备前后微观形貌、物相组成和官能团的变化进行了分析,探究了IIP对As(V)的吸附行为特征。结果表明:制备IIP条件为p H=10,环氧氯丙烷(ECH)的用量为8.2 m L,交联温度70℃,交联时间4 h,此时As的去除率为96.1%。当p H为5~10时,与非印迹材料相比,IIP对目标离子具有更快的吸附速率。     

可见光响应的碳氮共掺杂TiO_2抑杀蓝藻和降解微囊藻毒素(MC-LR)的研究

以异丙醇钛为钛源,壳聚糖为碳源和氮源,合成了碳氮共掺杂二氧化钛(C,N-TiO_2),经X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对合成的纳米材料进行表征。研究了C,N-TiO_2在可见光作用下对铜绿微囊藻的抑杀效果和对微囊藻毒素(MC-LR)的降解性能。结果表明:C,N-TiO_2为锐钛矿相,C和N的掺杂拓宽了TiO_2的光响应范围;试验反应10 h后对叶绿素a的去除率可达83%,C,N-TiO_2通过破坏铜绿微囊藻的细胞膜和降低藻细胞抗氧化物酶活性,从而产生抑藻作用;此外,光催化反应6 h后,C,N-TiO_2对MC-LR的去除率可达89.9%,其在可见光作用下的催化活性明显高于P25。     

乙二胺溶胶凝胶法氮掺杂TiO_2的光催化研究

以钛酸四丁酯(TBT),乙二胺(EDA)为前驱体,乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂纳米TiO2光催化剂。通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光发射光谱(FES)、X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、和BET比表面分析对其光谱特征、晶相结构、表面组成、比表面积进行了表征,以苯酚为模拟污染物考察了其光催化活性。结果表明:该方法制备的N掺杂纳米TiO2的光谱吸收带发生了明显红移,当EDA/TBT(摩尔比)=1/10及焙烧温度为550℃时,所制备样品对可见光的吸收最强,可见光照射150min苯酚的降解率为34.6%,紫外光照射100min苯酚的降解率达到97.8%。     

新型针状二氧化锰的制备、表征及其对土壤中有机物氧化性能研究

由化学法合成了一种新型类针状的二氧化锰(MnO2)材料,通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、比表面积测试(BET)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征其结构特性,由MnO2对酚类有机物和医药类污染物的去除实验来评价其活性.结果表明,此材料为典型的δ-MnO2,其比表面积相对较大,为41m2·g-1,MnO2以MnO6八面体结构存在,Mn以MnO2形式存在.从MnO2对2-氯酚(2-CP)的去除及中间产物分析可知,MnO2对2-CP有较强的脱氯作用.另外,pH对2-CP的去除有较大影响.对酚类有机物和医药类污染物的去除实验考察发现,2,4-二氯酚(2,4-DCP)和2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)的去除效率明显大于苯酚(Ph)和2-CP,而环丙沙星的去除与安替比林、布洛芬、苯妥英和苯海拉明相比更加容易,经过96h反应,去除率可达74%.     

再生水补水条件下底泥对藻类生长影响作用

以异丙醇钛为钛源,壳聚糖为碳源和氮源,合成了碳氮共掺杂二氧化钛(C,N-TiO_2),经X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对合成的纳米材料进行表征。研究了C,N-TiO_2在可见光作用下对铜绿微囊藻的抑杀效果和对微囊藻毒素(MC-LR)的降解性能。结果表明:C,N-TiO_2为锐钛矿相,C和N的掺杂拓宽了TiO_2的光响应范围;试验反应10 h后对叶绿素a的去除率可达83%,C,N-TiO_2通过破坏铜绿微囊藻的细胞膜和降低藻细胞抗氧化物酶活性,从而产生抑藻作用;此外,光催化反应6 h后,C,N-TiO_2对MC-LR的去除率可达89.9%,其在可见光作用下的催化活性明显高于P25。     

磁性分子印迹聚合物制备及其对环境水样中雌二醇的特异性吸附性能研究

以正硅酸乙酯包覆、硅烷偶联剂MPS改性的Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4@SiO_2@MPS纳米粒子为磁核,以雌二醇(E_2)为模板分子、丙烯酰胺为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂、偶氮二异丁腈为引发剂,合成雌二醇核壳微球型磁性分子印迹聚合物(E_2-MMIPs),采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)以及振动样品磁强计(VSM)对E_2-MMIPs样品的表面形貌、微结构、磁性质等进行表征,并将E_2-MMIPs应用于实际环境水样中,探讨其对实际水样中E_2的选择性识别和特异性吸附性能。结果表明:E_2-MMIPs的形貌规则、分布均匀、热稳定性好,可以达到回收利用的磁性要求;E_2-MMIPs对环境水样中E_2具有较高的选择性吸附性能,其对E_2的吸附量大于非磁性分子印迹聚合物的吸附量,最高吸附量可达到23.83 mg/g,并可应用于实际废水中有效识别E_2。     

MIL-88A@MIP催化活化过硫酸盐靶向降解邻苯二甲酸二丁酯

本实验首次合成了以金属有机骨架MIL-88A作为前驱体,采用分子印迹法改性后的催化剂MIL-88A@MIP,并通过X射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM)以及EDS能谱和氮气吸附对催化剂进行表征分析.以造纸废水中邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为目标污染物,探究该催化剂活化过硫酸盐(PS)产生SO_4~-·的能力.对比前驱体MIL-88A,靶向改性有效地提高了MIL-88A@MIP的催化活性,在反应480 min后,DBP的去除率高达80.4%.影响因素实验表明该催化剂的最佳活化条件为:PS∶DBP=600∶1、MIL-88A@MIP投加量0.5 g·L~(-1)、体系中pH为3.26.此外,探究了MIL-88A@MIP对于催化PS降解不同污染物的能力,其结果表明该催化剂对于邻苯二甲酸酯类(PAEs)物质均有降解效果,体现了其靶向选择性.     

刚果红分子印迹聚合物纳米微球的合成及吸附性能

本研究以刚果红为模板分子,α-甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂,乙腈为致孔剂,2,2-偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用沉淀聚合法制备了刚果红分子印迹聚合物纳米微球(MIP).通过扫描、透射电镜对聚合物的结构和形貌进行了表征,结果显示制备的MIP微球的粒径在90 nm左右,粒径较为均匀.利用氮气吸附脱附实验测定了聚合物颗粒的比表面积和孔容.并对诸多吸附影响因素以及分子印迹聚合物的吸附能力、选择性和重复利用率进行了分析.结果表明,MIP对刚果红表现出较好的选择性识别能力,可多次循环使用,能用于染料废水中刚果红的选择性吸附.     

同步活化氮掺杂海藻酸钠基多孔碳制备及对双酚A的高效吸附

为了进一步提升多孔碳材料的吸附性能,以海藻酸钠(SA)为碳前驱体、K2CO3为活化剂、三聚氰胺为氮掺杂剂,通过一步法实现同步活化氮掺杂海藻酸钠基多孔碳材料(SAC/N)的制备,研究了掺氮比对多孔碳吸附性能的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等方法对样品进行了表征.结...     

反应气氛对绿色合成纳米铁的组分及其活性的影响

成本低廉和无二次污染的"绿色"合成纳米材料是发展原位纳米环境修复技术的前沿研究课题之一.本文以绿茶提取液为还原剂和稳定剂进行"绿色"合成纳米铁,探讨在不同的气氛下"绿色"合成的纳米铁颗粒的主要成分,以期为调控合成纳米铁系材料提供基础研究.首先,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线光电子能谱分析(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征手段对不同反应气氛下合成的纳米铁颗粒的表面微观形貌、尺寸和价态结构进行分析.结果发现,在通入N2情况下,合成的纳米铁颗粒粒径为(84.7±11.5)nm,其主要成分以纳米零价铁为主;在通入空气情况下,合成的纳米铁粒径为(117.8±26.2)nm,其主要成分是纳米零价铁、氧化铁和四氧化三铁的混合物;通入O2时,合成的纳米铁粒径为(141.2±26.3)nm,其主要成分以四氧化三铁为主.其次,评价在不同气氛条件下合成纳米铁颗粒对去除亚甲基蓝(MB)的反应活性.结果表明,在反应温度313 K下降解初始浓度为50 mg·L-1的MB溶液,反应5 min时已达到平衡,通入N2合成的纳米铁降解MB,去除率高达98.7%,而通入O2合成的纳米铁反应效率低,对MB的去除率仅为65.3%.最后,从以上发现提出不同气氛下可以调控"绿色"合成的铁系纳米材料成分,从而导致不同的纳米修复环境中污染物的能力.