腐殖酸对水中多壁碳纳米管凝聚特性的影响

以多壁碳纳米管(MWNTs)稳定悬浮液为对象,研究了腐殖酸(HA)对水中MWNTs凝聚特性的影响.结果表明,采用SDS超声分散法制备的MWNTs稳定悬浮液具有较强的稳定性,投加电解质可通过压缩双电层机制使其发生凝聚,并符合经典的DLVO理论.HA存在时,可通过增大MWNTs颗粒间的空间位阻效应和亲水性,抑制凝聚反应发生,从而提高其在水中的稳定性.Ca2+可与HA发生络合桥联作用,导致MWNTs颗粒粒径的大幅提高,强化凝聚发生.水中MWNTs的分散和凝聚性质将受到有机物性质和电解质种类等复杂因素的影响.     

氨基化碳纳米管/石墨烯气凝胶对甲醛吸附研究

针对目前室内空气污染物甲醛超标的现象,将新型碳纳米材料(石墨烯、碳纳米管)引入到气体污染物去除领域.利用石墨烯水溶液在一定条件下形成凝胶的特性,采用海绵作为骨架,构造石墨烯/碳纳米管/海绵三维气凝胶结构,并进一步采用氨基修饰提高该氨基化碳纳米管/石墨烯气凝胶(GCNTs/EDA-S)对室内空气污染物甲醛的吸附性能,研究石墨烯与碳纳米管(CNTs)对气态甲醛吸附作用机理.样品吸附实验结果对比分析表明,石墨烯和碳纳米管氨基官能团修饰后对气态甲醛均有良好的吸附性能,其中GCNTs/EDA-S在甲醛浓度为3.7ppm时,吸附实验的穿透时间可达到4024min/g,最大吸附容量为13.5mg/g.     

碳纳米管处理氨氮废水的研究

采用静态法研究了碳纳米管(CNTs)对废水中氨氮的吸附性能,考察了CNTs投加量、pH值和吸附时间等因素对吸附行为的影响,与此同时还进行了氨氮吸附等温线和吸附动力学实验,并利用XRD进行了表征。结果表明,在pH值为7~9,CNTs用量为7 mg,吸附时间为50 min时,CNTs对50 mg/L的氨氮模拟废水吸附效果达到最好。且吸附数值遵循Freundlich等温吸附模型,吸附过程符合Bangham吸附速率方程。     

掺氮碳纳米管的制备及其锂硫电池性能

采用化学气相沉积的方法合成了掺氮碳纳米管(N-CNTs)。相较于纯碳纳米管(CNTs),N-CNTs拥有更多结构上的缺陷,具有更高的导电性能,且硫在其表面的分布更加均匀,从而提升了掺氮碳纳米管/硫(N-CNTs/S)复合材料的性能。与纯碳纳米管/硫(CNTs/S)电极相比,N-CNTs/S电极在不同倍率下首放电比容量提升了近30%,在837.5 mA/g的电流密度下循环100圈后,放电容量的保持能力也更好。这表明氮掺杂提升了锂硫电池正极材料的电化学性能。     

电化学方法去除水溶液中重金属离子

考察沉积有单壁碳纳米管(SWCNTs)的不锈钢网片(SSN)(SWCNTs@SSN)电极对水溶液中混合重金属离子的去除可行性。结果表明,SWCNTs@SSN电极可同时去除水溶液中的Cr2O72-、Ni2+、Pb2+、Cu2+和Cd2+;不同溶液pH条件下,5种重金属离子在阴阳两极的去除过程有所差异,该电化学方法有潜力成为一种水溶液中混合重金属离子去除的新方法。     

碳纳米管对不同分区溶解有机物的吸附研究

选用单壁碳纳米管、多壁碳纳米管两种吸附剂,对广州市3种地表水体(城市径流、农田径流、森林径流)中不同分区溶解性有机物(DOM)进行吸附研究,并以腐殖酸溶液作为标准对照组。以UV254、荧光激发-发射矩阵光谱、溶解性有机碳质量浓度作为吸附效果的评价指标。结果表明,在UV254上,单壁碳纳米管比多壁碳纳米管平均多吸附11%的DOM。3种地表水样中均无Ⅰ区荧光峰,而有明显的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区荧光峰。水样中II区、III区、IV区、Ⅴ区荧光峰的位置分别为Ex230/Em345、Ex245/Em445、Ex275/Em320、Ex335/Em380,误差在40 nm内。多壁碳纳米管吸附溶解性有机物的动力学模式符合准二级动力学方程,决定系数高达0.994 7。Langmuir方程相对于Freundlich方程更适合描述MWNT-1030对DOM的吸附过程。     

Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2-CNTs电极的制备及煤气管道水封水的预处理

利用阳极氧化法和电化学沉积法,在传统Ti/PbO2电极中引入二氧化钛纳米管(TiO2NTs)和导电聚苯胺(PANI)新型复合中间层,并在PbO2表层掺杂改性碳纳米管(CNTs),成功制备了Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2-CNTs电极,并将其用于煤气管道水封水的预处理.实验结果表明:TiO2NTs/PANI复合...     

典型碳纳米材料在水中的凝聚特性比较

以富勒烯(C₆₀)和多壁碳纳米管(MWNTs)纳米颗粒悬浮液为对象,采用动态光散射技术对比研究了电解质、有机物等环境因素对其在水中凝聚和稳定性的影响.结果表明,电解质存在下,可通过压缩双电层作用使水中碳纳米材料发生凝聚反应,凝聚过程均符合经典的胶体稳定性(DLVO)理论;MWNTs较C₆₀稳定性弱、更易凝聚;两种纳米颗粒悬浮液对应的Na⁺、Mg²⁺ 和Ca²⁺的临界凝聚浓度均远高于其在天然水体中的含量.Na⁺和Mg²⁺凝聚体系中,腐殖酸(HA)可通过空间位阻作用抑制凝聚发生,且对C₆₀的抑制作用更强.HA可与Ca²⁺发生络合,强化纳米颗粒凝聚反应,并对MWNTs具有更强的强化凝聚作用.不同碳纳米材料和环境因子存在着不同的相互作用关系,将影响其在水中的稳定性.     

新型吸附搅拌棒被动采样器研制及应用——基于多壁碳纳米管的改性

结合传统被动采样器原理和新发展的吸附搅拌棒技术,研制了以多壁碳纳米管-聚二甲基硅氧烷(MWCTNs/PDMS)作为涂层的新型吸附搅拌棒被动采样器,并以苯酚(PhOH)、己烯雌酚(DES)和铅(Pb)作为目标污染物,考察被动采样器其吸附性能,优化其吸附条件.结果表明,与商业化PDMS涂层吸附搅拌棒被动采样器相比,含MWCTNs/PDMS涂层吸附搅拌棒被动采样器能更快达到吸附平衡时间、具有更大的饱和吸附容量.甲醇是PhOH和DES优良解吸剂,0.6mol/L HNO₃为Pb最优解吸剂.该新型被动采样器重复使用50次以上其解吸效率仍能达到70%以上,具有良好的稳定性和重复利用效果.     

多壁碳纳米管对水稻幼苗的植物毒性研究

考察了浓度为10、50和100 mg·L~(-1)的多壁碳纳米管(MWCNTs)的植物毒性,通过测量水稻生长指数、根系氧化应激反应、细胞膜损伤和生理功能的变化,探索了其具体的毒性机制。将水稻幼苗暴露于不同浓度的MWCNTs悬浮液中培养10 d后,高浓度处理组(100 mg·L~(-1))中水稻幼苗地上部分和根系鲜重分别降低至对照组的87.6%±1.1%和69.2%±7.8%。对根系深入研究发现氧化应激反应和细胞膜的损伤主要出现在高浓度处理组,此时过氧化氢酶(CAT)活性由对照组的(8.8±1.6)U·mg-1prot(protein,蛋白质)增加至(16.3±2.8)U·mg-1prot,丙二醛(MDA)含量由对照组的(8.0±0.3)μmol·g-1FW(fresh weight,鲜重)增加至(15.1±1.4)μmol·g-1FW。然而,水稻根系的生化酶活性在低浓度(10 mg·L~(-1))时就开始明显降低。通过透射电镜(TEM)观察发现,MWCNTs颗粒分布在水稻幼苗根系细胞内,从而证实了MWCNTs能被植物细胞吸收。