Size characterization of the associations between carbon nanotubes and humic acids in aqueous media by asymmetrical flow field-flow fractionation combined with multi-angle light scattering

This work focuses on the influence of humic acids (HAs) on the fate of carbon nanotubes (CNTs) in aqueous media. This influence was demonstrated by mixing CNT powder with HAs in aqueous solution in varying concentrations. The aqueous media containing HAs and CNTs were size-characterized by asymmetrical flow field-flow fractionation (AsFlFFF) coupled with multi-angle light scattering (MALS). This coupling yielded information concerning the size distribution of single- and multi-walled CNTs (SWCNTs and MWCNTs) and HAs under different physico-chemical conditions that can occur in environmental water. HAs can disperse individual CNTs in aqueous media. However, the difference in the physical structure between SWCNTs and MWCNTs leads to significant differences in the quantity of HA that can adsorb onto the nanotube surface and in the stability of the CNT/HA complex. Compared with MWCNTs, SWCNTs suspended in HAs are less affected by changing ionic strength with respect to stability and the amount suspended.     

钯修饰碳纳米管电极电催化氧化三氯生

采用钯修饰多壁碳纳米管(MWCNTs)电极电催化氧化降解三氯生,考察了极板间距、电流密度、离子强度、pH、初始浓度和电解时间对三氯生去除效率的影响,并探讨了其反应动力学。结果表明:钯修饰多壁碳纳米管(MWCNTs)电极电催化氧化降解三氯生的最佳条件为:三氯生初始浓度为50 mg/L,电流密度约为10 mA/cm2,极板间距为1 cm,pH为11,电解质Na2SO4浓度为1 000 mg/L。此条件下,反应时间为3 h时三氯生的去除率可达到99%以上,三氯生的降解为零级反应。     

TiO2纳米管光催化还原Cr（Ⅵ）的研究

以水热法制备TiO2纳米管,采用X射线衍射仪(XRD),高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和紫外可见漫反射光谱对其结构和性质进行了表征.研究了光催化还原溶液中Cr(Ⅵ)的反应活性,分别考察了煅烧温度、反应溶液的pH、助催化剂对TiO2纳米管光催化还原的影响.实验结果表明,TiO2-550光催化活性最优;酸性条件有利于Cr(Ⅵ)的还原;NiO和Co2O3复合的TiO2-550光催化活性明显提高.     

光电催化去除柠檬酸铵中的氨氮

采用阳极氧化法制备了二氧化钛纳米管电极,以制备的二氧化钛纳米管电极为光阳极,采用钛片作为阴极,通过光电催化氧化方法对柠檬酸铵中氨氮进行了去除研究。考察了外加偏压、初始pH值、初始柠檬酸铵浓度,电解质的浓度对氨氮去除的影响。结果表明：与传统的光催化法和电化学法相比,光/电法在柠檬酸铵中氨氮降解过程中存在良好的协同效应;在电压为1.0 V,pH为12,NaCl浓度为0.1 mol·L-1,初始投加柠檬酸铵的量以N计为25 mg·L-1的条件下,紫外光照射下,采用二氧化钛纳米管电极,反应120 min后,柠檬酸铵中氨氮的降解达到60%左右。其中,柠檬酸铵中氨氮的降解产物中N2占82.6%。CaCl2对降解柠檬酸铵起到了加速活化作用。     

Pd-MWCNTs-泡沫镍电极对2,4-二氯苯酚的电催化加氢脱氯研究

为发展废水中氯代酚的处理技术和保护水环境安全,采用\"浸渍-干燥-电沉积\"法制备钯-多壁碳纳米管-泡沫镍电极,研究电极对2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）的去除能力和动力学特征,并探讨了2,4-DCP的脱氯机理.结果表明,在MWCNTs和Pd负载量分别为0.7 mg·cm^-2和0.01 mmol·cm^-2时制备的电极对2,4-DCP去除效果最好;掺入多壁碳纳米管（MWCNTs）可增大电极的表面积,提高Pd的分散性,增强电极的催化效率.当Na₂SO₄浓度为0.05 mol·L^-1,工作电压为-1 V,反应液初始pH为7时,50 mg·L^-1的2,4-DCP降解90 min的去除率达到99.74%,降解过程符合一级反应动力学模型,速率常数为0.0667 min^-1.采用高效液相色谱法监测2,4-DCP的降解产物,发现苯酚为2,4-DCP还原的最终产物,降解途径包括直接脱去2个氯原子转化为苯酚和分步脱去2个氯原子再转化为苯酚,但以直接脱去2个氯原子为主要途径.活性基淬灭实验证明,电极通过产生的吸附态氢原子（H_ads）对2,4-DCP进行加氢脱氯.     

单壁碳纳米管致昆明小鼠脑组织的氧化损伤

单壁碳纳米管（single walled carbon nanotubes,SWCNTs）是纳米材料研究关注的焦点之一.尽管如此,关于其神经毒性的研究相对较少.本研究将SWCNTs以不同的浓度（0 mg·kg-1·d-1,3.125 mg·kg-1·d-1,6.25 mg·kg-1·d-1,12.5 mg·kg-1·d-1）,通过腹腔注射于Kunming小鼠体内.神经行为学实验（旷场实验）结果表明,在一定浓度的SWCNTs作用下,小鼠的情绪受到一定的影响,具有抑郁症的特征,出现移动能力下降,紧张等现象.同时小鼠脑部组织的活性氧族（reactive oxygen species,ROS）和丙二醛（malondialdehyde,MDA）水平升高（p<0.05）,还原型谷胱甘肽（glutathione,GSH）水平降低（p<0.05）,炎症因子白介素-1β （interleukin-1 beta,IL-1β）的水平升高（p<0.05）.组织学观察显示,随着染毒浓度的升高,脑海马锥体细胞的空泡化程度愈加明显,着色不均,锥体细胞顶状树突逐渐消失,细胞排列松散,尼氏小体消失.结论：一定浓度的SWCNTs可以导致小鼠脑组织发生病变,产生一定的神经毒性.     

钛酸四丁酯水解制备TiO2半导体光催化剂研究

研究了钛酸四丁酯水解制备TiO2粉末的两大影响因素R值(R是水和钛酸四丁酯的摩尔比)和烧结温度.通过光催化氧化五氯苯酚钠实验,结合对催化剂晶型结构、比表面积的表征分析,综合评价所制备的催化剂.实验结果表明,当R=100、烧结温度为650℃、烧结时间为1h,钛酸四丁酯水解所制备的TiO2半导体光催化剂催化活性和使用寿命均比较理想.从晶型结构分析,当催化剂中锐钛矿和金红石按一定比例共存时,其催化活性较单一金红石或锐钛矿高.实验认为锐钛矿与金红石的最佳比约为2:1.     

沉积物中不同浓度多壁碳纳米管对Cd和BDE-47生态毒性的影响

随着碳纳米管的广泛应用,其将不可避免地进入环境中.由于其具有极好的吸附亲和力和吸附容量,碳纳米管可以充当环境中持久性有毒污染物的载体,从而改变共存污染物的生物有效性和生态毒性.为评价淡水沉积物中不同多壁碳纳米管(MWCNTs)对Cd和BDE-47生态毒性的影响,采用沉积物慢性生物测试研究了不同浓度MWCNTs存在下Cd和BDE-47对铜锈环棱螺肝胰脏抗氧化防御系统关键成分超氧化物歧化酶(SOD)与Ⅱ相解毒反应的关键酶谷胱甘肽-S-转移酶(GST)以及脂质过氧化损伤指标丙二醛(MDA)的影响.结果表明,沉积物中低浓度MWCNTs(0.5 mg·g-1)增强Cd对铜锈环棱螺的氧化胁迫,中、高浓度(5、50 mg·g-1)MWCNTs引起Cd对铜锈环棱螺的氧化损伤,MWCNTs的存在显著增强了沉积物中Cd对铜锈环棱螺的毒性,而且具有浓度-效应关系;低浓度MWCNTs不影响BDE-47对铜锈环棱螺的毒性,中、高浓度MWCNTs显著降低BDE-47的毒性,同样具有明显的浓度-效应关系.因此,在评价MWCNTs的潜在环境风险时,不仅考虑MWCNTs自身的毒性,还应当考虑MWCNTs的浓度、共存污染物的种类和MWCNTs与共存污染物之间的相互作用.     

微波改性MWNTs/TiO2复合材料对1,2,3-三氯苯的光催化降解研究

在微波辐照干化的条件下用溶胶-凝胶法制备了MWNTs/TiO2复合光催化剂.对该复合材料的表征表明：随着微波功率逐渐增大至400 W,MWNTs/TiO2复合材料管径逐渐变小,且在400 W时制备的MWNTs/TiO2复合材料分散性较好.进一步增大微波功率导致复合材料的管径增大,分散性降低.研究了不同微波辐照条件下制备的MWNTs/TiO2复合光催化剂对1,2,3-三氯苯的光催化降解效果,结果表明,该复合光催化剂对1,2,3-三氯苯的光降解遵循一级反应动力学;在微波功率为400 W、辐照时间为5 min情况下制备的复合光催化剂对1,2,3-三氯苯的降解速率最快,其反应常数为0.023 7 min^-1,该值比非微波加热干化的同样复合材料的反应速率常数值提高了52%.