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.     

纳米TiO_2包覆微米Cr_2O_3粒子的制备及表征研究

目的研究室温条件下纳米TiO_2包覆微米Cr_2O_3粒子的物相、显微组织及其光催化活性。方法采用钛酸丁酯为原料,通过酸催化的胶溶-沉淀法制备纳米TiO_2包覆微米Cr_2O_3复合粒子,利用SEM,XPS,XRD,Raman及紫外-可见漫反射光谱等手段对复合粒子进行表征。结果 XPS分析表明,微米Cr_2O_3粒子的表面存在C,O,Ti,Sn,Cr等元素。场发射扫描电镜观察表明,粒径大小为10~15 nm左右的TiO_2颗粒包覆在Cr_2O_3微粒表面,从而形成纳米/微米复合结构。Raman光谱结果显示,空载实验获得的TiO_2颗粒样品呈现锐钛矿型。UV-Vis光谱分析表明,负载Cr_2O_3微粒后使半导体的吸收峰值明显红移,在370,460,600 nm处出现了3个吸收峰,最大吸收波长达到750 nm左右。结论锐钛矿相TiO_2成功包覆在微米Cr_2O_3粒子表面,扩展了复合半导体的光响应范围,有望实现可见光催化活性。     

纳米掺氮TiO_2可见光降解环境内分泌干扰物BPA研究

用水湿法得到掺氮TiO2前体,热处理后得到掺氮TiO2粉体,用XRD和UV-Vis吸收光谱等手段对制备的掺氮TiO2进行了表征,并研究了N-TiO2可见光光催化降解环境内分泌干扰物双酚A。结果表明掺氮TiO2在400℃下煅烧1h,所得粉体是锐钛矿相结构,粒径约12nm,与纯TiO2相比,吸收边明显红移。催化剂掺氮TiO2具有可见光催化活性,且明显高于纯TiO2。在双酚A初始浓度为40mg/L,催化剂掺氮TiO2的煅烧温度为400℃,投加量为0.6g/L,pH=5的条件下的降解效果最好达48.91%。     

模拟太阳光下锐钛矿TiO_2对化学毒剂的降解性能

采用尿素热分解均匀沉淀法制备了锐钛矿型纳米二氧化钛光催化剂,通过XRD、BET、BJH、TEM、SEM等技术对样品进行了表征。在模拟太阳光下用化学毒剂模拟剂2-CEES和DMMP开展了光催化消毒实验,并对实验数据进行了动力学方程拟合,与市售的2种TiO_2进行了对比。最后测试了所制TiO_2对HD、GD和VX 3种毒剂的醇酸漆试片表面移除率及24 h光催化降解率。结果表明:制备出的TiO_2为介孔结构,比表面积为336.8 m2/g,孔径分布主要在2~5 nm之间;模拟太阳光下对2-CEES和DMMP的降解性能均优于另外2种TiO_2,动力学方程理论值与实验值的拟合方差R2≥0.987 9;吸附90 s后,对醇酸漆试片表面HD、GD和VX的移除率均大于99.99%;反应24 h后,对HD、GD和VX的降解率分别为92.42%、99.99%和99.59%。     

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.     

TiO2复合催化剂弱光催化降解模拟海水中苯酚及其催化活性的影响

为了获得适用于海水中有机污染物光降解催化剂,分别选用纳米SiO_2粒子和氧化石墨烯GO为载体,利用吸附相反应技术并结合热处理过程制备了基于TiO_2的复合催化剂,研究了弱光(光强小于1mW·cm~(-3))激发下复合催化剂光催化降解模拟海水中苯酚.结果表明,吸附相反应技术结合焙烧得到的La~(3+)掺杂TiO_2-SiO_2,表面亲水性较强和对苯酚吸附能力较弱,难以克服盐离子的干扰并有效降解模拟海水中高浓度苯酚.而吸附相反应技术结合醇溶剂热还原处理后,La~(3+)掺杂TiO_2-SiO_2催化剂表面亲水性显著减弱,但该催化剂在模拟海水中不能形成稳定的悬浮体系.吸附相反应技术得到的TiO_2-GO和La~(3+)掺杂TiO_2-GO中,TiO_2粒子粒径小于10nm且均匀负载于GO的表面.醇溶剂热还原处理可使TiO_2形成晶型结构,从而提高其催化活性,同时还能将GO表面的含氧基团还原,降低催化剂表面亲水性.从而提升催化剂对苯酚的吸附能力和对盐离子的抗干扰能力.另外,还原GO与小粒径TiO_2粒子紧密结合,使光生电子能很快转移至还原GO表面,增大光生电荷分离率,进一步提升催化剂的光降解性能.     

微/纳米颗粒表面能测定方法适用性研究

采用静态液滴法、柱毛细法、板毛细法3种方法,分别测定了水、正己烷、甲酰胺、二碘甲烷4种液体与TiO_2(40 nm)、TiO_2(100 nm)、Al_2O_3(200 nm)、高岭土(200~400nm)、Fe_2O_3(400~600 nm)、SiO_2(20μm)6种粒径微/纳米颗粒之间的接触角,确定了适用于不同颗粒粒径的接触角测定方法.在此基础之上,利用Young-Dupré方程计算了各微/纳米颗粒的表面能及各分项.结果表明:粒径较小的颗粒(如200 nm)接触角的测定适合使用静态液滴法,而粒径较大的颗粒(如600 nm)接触角的测定适合使用柱毛细法.粒径大小适中时(如200~600 nm),静态液滴法和柱毛细法都适用,测定结果差别普遍较小(≤11°),但二碘甲烷与Fe_2O_3(400~600 nm)之间的接触角利用不同方法测定结果相差可达14°.静态液滴法操作方便,但由于粗糙度的影响需要对接触角测定值进行修正.板毛细法测定接触角时,液体容易挥发,不易得到准确测量结果,不推荐使用.对全部6种测定的微/纳米颗粒,表面能的计算结果相差不大.表面能的3个分项中,范德华分量(γLW)与路易斯碱分量(γ-)的贡献最大,路易斯酸分量(γ+)的贡献很小,主要是因为在微/纳米颗粒-液体界面中,电子受体的反应活性较低.     

二氧化钛介孔微球的纳米金修饰及对其催化性能的影响

染料污染和大气中CO排放已成为日益严重环境问题,研发染料污染物的降解技术及低温CO催化氧化有助于解决上述问题。利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)等技术,该文比较了二氧化钛(TiO_2)介孔微球修饰金(Au)纳米颗粒前后的形貌、结构与组成的变化及催化染料降解和低温CO氧化的性能。结果表明,应用沉积-沉淀法可将Au纳米颗粒均匀地修饰在TiO_2介孔微球表面,颗粒直径约为4.5 nm。XRD结果显示Au~(3+)被还原为单质Au,且还原过程没有破坏TiO_2载体的晶体结构;电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测试得出Au含量仅为3.12%。氮气吸附-脱附等温曲线测试出Au/TiO_2比表面积为103.6 m~2/g,相应的Barret-JoynerHalenda(BJH)孔径分布测试出平均孔径为9.3 nm。有机染料罗丹明B(Rh B)的光催化降解结果显示,Au/TiO_2复合催化剂催化下的降解速率为6.63×10-5s-1,而单一TiO_2催化下的降解速率为5.18×10~(-5)s~(-1)。亚甲基蓝(MB)光降解实验显示出相同的结果,进一步证明Au/TiO_2复合催化剂具有较高的活性。低温催化CO氧化测试结果表明,单一TiO_2不具有催化活性,Au/TiO_2催化作用时在室温下CO转化率达48%,升温至50℃时CO转化率可达到99%,显示出很高的催化活性和热稳定性,并且可重复利用。可见,纳米Au/TiO_2复合催化剂在处理有机染料污染和低温CO氧化方面具有潜在的应用价值。     

铁磁性纳米材料的制备及对17β-雌二醇的选择性富集——基于分子印迹技术

将铁磁性分离与分子印迹技术结合,以四氧化三铁纳米颗粒为核,以17β-雌二醇(E2)为模板分子,3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)为功能单体,利用表面聚合法制备了E2分子印迹纳米材料(MIPs)和不含E2的非印迹纳米材料(NIPs).通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS...     

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%。