酰胺化/氧化碳纳米管-聚苯胺吸附三价砷

为探讨改性碳纳米管(CNTs)对砷的吸附特性,采用化学修饰对CNTs进行了改性。将CNTs先后进行氧化和酰胺化处理,并与聚苯胺反应,得到酰胺化/氧化碳纳米管-聚苯胺(NMCNTs-PANI),利用SEM观察、比表面积测定、含氧含氮官能团和分子结构分析对改性前后CNTs进行了表征;研究了NMCNTs-PANI在不同反应体系对As(Ⅲ)的吸附效果。结果表明:NMCNTs-PANI总孔容和平均孔径均有所增加;表面含氧含氮基团增加;初始pH对吸附量影响较显著;共存阴离子对吸附量影响可忽略不计;吸附过程符合准一级动力学和准二级动力学方程,证实该过程主要以化学吸附为主;吸附等温线符合Langmuir模型。NMCNTs-PANI通过表面吸附-化学诱导作用可较好地去除水中As(Ⅲ),是一种优良的含砷污染水的吸附剂。     

固态胺吸附剂分离密闭空间低浓度CO_2的研究进展

近年来,密闭空间低浓度CO2的吸附分离技术是研究热点,固态胺吸附剂因其再生能耗低、选择性高、易操作等优点受到广泛关注。综述了固态胺吸附剂常见的制备方法、表面改性剂和多孔材料载体,同时综合评价CO2的吸附效率,最终展望了固态胺的发展趋势。     

Inhibitory effects of nisin-coated multi-walled carbon nanotube sheet on biofilm formation from Bacillus anthracis spores

Multi-walled carbon nanotube（MWCNT） sheet was fabricated from a drawable MWCNT forest and then deposited on poly（methyl methacrylate） film. The film was further coated with a natural antimicrobial peptide nisin. We studied the effects of nisin coating on the attachment of Bacillus anthracis spores, the germination of attached spores, and the subsequent biofilm formation from attached spores. It was found that the strong adsorptivity and the super hydrophobicity of MWCNTs provided an ideal platform for nisin coating. Nisin coating on MWCNT sheets decreased surface hydrophobicity, reduced spore attachment, and reduced the germination of attached spores by 3.5 fold, and further inhibited the subsequent biofilm formation by 94.6% compared to that on uncoated MWCNT sheet. Nisin also changed the morphology of vegetative cells in the formed biofilm.The results of this study demonstrated that the anti-adhesion and antimicrobial effect of nisin in combination with the physical properties of carbon nanotubes had the potential in producing effective anti-biofilm formation surfaces.     

单壁碳纳米管对Arthrobacter sp.W1生长及苯酚降解功能的影响

单壁碳纳米管(SWCNTs)对大肠杆菌等模式菌株的生长抑制作用明显,为了解SWCNTs对具有环境功能的菌株的作用,以苯酚降解菌Arthrobacter sp.W1为对象,考察不同浓度SWCNTs下菌株W1的生长曲线和苯酚降解曲线,并通过扫描电镜观察、细胞凋亡检测、DNA泄漏量分析和活性氧产量分析考察作用机制.结果表明,特定浓度范围的SWCNTs(0.5-5.0 mg/L)会加快W1的苯酚降解速率,且1.5-2.0 mg/L SWCNTs不抑制W1的生长.SWCNTs在溶液中形成团簇并吸附W1细胞,且对W1产生以物理穿刺为主的毒性作用,但在特定浓度范围的SWCNTs条件下,SWCNTs-菌株-苯酚体系增加了菌体与苯酚的接触机会,从而对W1生长和苯酚降解产生明显的促进作用.本研究结果可为进一步揭示SWCNTs的环境微生物效应提供理论依据.     

全氟辛烷磺酸(PFOS)和多壁碳纳米管(MWCNTs)复合对斑马鱼外周血红细胞DNA的损伤

为了评价全氟辛烷磺酸(PFOS)和多壁碳纳米管(MWCNTs)对水环境及鱼类的影响,以斑马鱼为模式生物,研究了PFOS和MWCNTs复合对斑马鱼外周血红细胞的DNA损伤。将成年斑马鱼暴露于PFOS(0.2、0.4、0.8、1.6 mg·L-1)、MWCNTs(50 mg·L-1)、PFOS+MWCNTs(0.2+50、0.4+50、0.8+50、1.6+50 mg·L-1)和对照溶液中30 d后,断尾取血进行微核试验和彗星试验。结果表明:PFOS和MWCNTs均可造成斑马鱼外周血红细胞的DNA损伤。1.6 mg·L-1PFOS处理组的微核率、Olive尾矩及尾长分别为(36.3±0.25)‰、(87.91±14.90)μm和(250.49±34.71)μm。PFOS与MWCNTs复合后,斑马鱼外周血红细胞的DNA损伤效应明显降低。复合处理组斑马鱼外周血红细胞的微核率、Olive尾矩及尾长均低于PFOS单独处理相。1.6 mg·L-1复合处理组的微核率、Olive尾矩及尾长比PFOS单独处理组分别降低了24.7%、68.9%、52.4%。因此,在实验浓度范围内,MWCNTs可以降低PFOS对斑马鱼外周血红细胞的DNA损伤。     

单壁碳纳米管材料对水稻幼苗的毒性效应

随着碳纳米管材料(CNTs)被广泛地应用于工业和商业等多个领域,其将不可避免地进入到大气、水和土壤环境中,从而对生态系统结构和功能产生一些负面影响.为明确进入水环境中的碳纳米管材料对农业生产的潜在危险,本实验采用水培法,研究了不同浓度(10、20、40mg·L~(-1))的单壁碳纳米管材料(SWCNTs)对萌发期内水稻的发芽率、根长耐性指数和幼苗生长期内水稻的鲜重、叶绿素和可溶性蛋白的影响,以及单壁碳纳米管材料在水稻根部的累积.结果表明,在萌发期,胁迫处理4 d后,与对照相比,10、20、40 mg·L-1SWCNTs处理组对水稻发芽率没有任何抑制作用,但会延迟种子的发芽时间;水稻根长耐性指数随着单壁碳纳米管材料浓度的增加而下降.在幼苗生长期,胁迫处理30 d后,与对照相比,水稻鲜重随着单壁碳纳米管材料浓度的增加而分别下降14.2%、21.0%和38.8%;与此相类似,水稻叶绿素和可溶性蛋白质含量随着单壁碳纳米管材料浓度的增加而下降;另外,通过透射电镜观察(TEM)发现,SWCNTs颗粒分布在水稻幼苗根尖表皮细胞的细胞壁中.SWCNTs对水稻生长起抑制作用,且随着浓度的增加抑制作用逐渐增强.     

2种典型碳纳米管低浓度暴露诱发锦鲫组织损伤与肝脏氧化损伤效应研究

采用半静态染毒方法，研究了单壁碳纳米管（SWCNT）和羟基化多壁碳纳米管（MCWNT-OH）对锦鲫抗氧化防御系统的影响。 结果表明，锦鲫经28d不同质量浓度的SWCNT和MWCNT-OH（0，10，100和1000μg/L）暴露后，暴露组14d鳃组织切片检查发现出现鳃动脉瘤、鳃细胞水肿、畸形生长等病理症状；然而在2种碳纳米管低浓度暴露下，锦鲫的肝脏切片没有观察到损伤，高浓度时肝脏有轻微空泡损伤。暴露期间锦鲫没有死亡，随着暴露天数的增加，2种碳纳米管都能对SOD和CAT酶产生抑制作用，高浓度组抑制明显，肝脏抗氧化系统受到损伤。指出，虽然碳纳米管的毒性较低，但其长期暴露对鱼类的影响仍需进一步关注。     

基于BP神经网络的多壁碳纳米管复合CdS-TiO_2光催化剂优化合成研究

基于CdS-TiO2/多壁碳纳米管(MWCNTs)光催化剂降解甲苯的正交实验数据,采用反向传播(BP)神经网络训练并建立了光催化剂合成条件设计的神经网络模型。以正交实验确定的4个主要影响因素作为输入层参数,以甲苯降解率作为输出层参数,将全部实验数据分为训练样本集和预测样本集。运行网络,系统误差为0.000 724,网络预测值与实验数据值相关系数达到0.989,说明该网络具有较好的训练精度及泛化能力。并利用训练好的神经网络预测得到CdS-TiO2/MWCNTs光催化剂的最佳合成条件:焙烧温度为460℃,MWCNTs复合量为1.5%(质量分数),活性组元摩尔比(TiO2/CdS)=80∶1,水加入量为12%(体积分数)。     

水环境中碳纳米管对沙丁胺醇光降解的影响

选取沙丁胺醇(salbutamol,SAL)为目标污染物,研究了3种碳纳米管(CNTs,单壁碳纳米管SCNT、羟基衍生化多壁碳纳米管MWNT-OH和羧基衍生化多壁碳纳米管MWNT-COOH)对有机污染物在模拟太阳光照下降解的影响;并且研究了CNTs与天然水体中光活性物质三价铁离子(Fe3+)的相互作用.结果表明,3种CNTs能够通过竞争吸收光子,即光屏蔽作用抑制SAL光解;同时又能通过光致激发产生单线态氧(1O2)促进光解反应,两种作用机制同时存在,在绝大多数情况下,抑制作用占主导地位.此外,CNTs还能通过静电吸附作用使水体中的光活性物质Fe3+失活,从而影响有机污染物在天然水体中的光化学行为.     

铁氮掺杂碳纳米管/纤维复合物制备及其催化氧还原的效果

阴极催化剂是影响微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)性能的关键因素.通过研究制备成本低廉、氧还原反应(ORR)催化活性高的阴极催化剂来替代Pt/C对于实现MFC规模化应用具有重大意义.研究采用化学气相沉淀法,以三聚氰胺作为碳氮前驱物、以黑珍珠2000或乙炔炭黑作为碳源,外加醋酸亚铁作为铁前驱物,合成了两种铁氮掺杂碳纳米管/纤维复合物(FeNCB和FeNCC),作为MFC的阴极催化剂.通过循环伏安法和旋转圆盘-环电极分析FeNCB、FeNCC和Pt/C的ORR催化活性的差异,并用MFC验证其差异.结果表明,FeNCB性能与Pt/C相当,优于FeNCC,其催化路径是通过4电子途径催化氧还原反应;MFC-FeNCB性能略优于MFC-Pt/C,显著优于MFC-FeNCB有助于MFC的扩大化,其最大功率密度为1 212.8mW·m~(-2),开路电压为0.875 V,电池稳定电压为(0.500±0.025)V.用X射线衍射、X射线光电子光谱、拉曼光谱等进一步分析显示,复合物中碳纳米管管径的大小、铁氮掺杂的类型和含量以及氧含量是引起制备的复合物催化氧还原性能差异的原因所在.