碘化阶层孔氧化硅纳米球对水中典型有机氯污染物的吸附性能研究

采用共缩聚法,成功地原位合成了碘改性的阶层多孔氧化硅纳米球（SiO₂-I）,研究了其基于卤键作用对典型有机氯污染物六六六的吸附性能,并考察了改性剂I-硅烷含量和pH值对吸附效果的影响.实验结果表明,该纳米材料对六六六表现出优异的吸附富集性能,吸附速率快,60 min内对六六六的去除率为71.6%,240 min内达到吸附平衡,去除率可达98.3%,最大吸附量为178.6 mg·g^-1;吸附动力学符合拟二级动力学模型;碘物种的加入提高了阶层多孔氧化硅的吸附速率和吸附效率.另外,为了便于纳米吸附材料的分离,本研究对SiO₂-I纳米球进行了磁性化.研究发现,磁性化修饰后,SiO₂-I纳米材料仍然保留对六六六优异的吸附富集性能,240 min时的吸附去除率达90.3%.     

明矾渣制水玻璃的研究

通过对明矾石与明矾渣中的二氧化硅进行Ｘ衍射分析，确定它们均属六方晶系α相，用ＴＲＥＯＲ程序计算了它们的晶胞参数，并用明矾渣生产水玻璃。     

Effect of transition metal doping under reducing calcination atmosphere on photocatalytic property of TiO2 immobilized on SiO2 beads

TiO₂ immobilized on SiO₂ (TiO₂/SiO₂) have been prepared by sol-gel method and various ions of transition metals (Cr³⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, and Zn²⁺) were doped on the photocatalyst using wet impregnation method under reducing calcination atmosphere. The photocatalytic activity of metal doped TiO₂/SiO₂ towards phenol degradation under black light irradiation were investigated and compared with undoped TiO₂/SiO₂. The results showed that the photoresponse of Cu²⁺ and Zn²⁺ doped TiO₂/SiO₂ were larger than undoped TiO₂/SiO₂, indicating that the photogenerated carriers were separated more efficiently in Cu²⁺ and Zn²⁺ doped TiO₂/SiO₂. The reactivity was in the order of Cu²⁺ > Zn²⁺ > Ni²⁺ > Cr³⁺ > Co²⁺. The different photoreactivity was ascribed to combine effect of the different ionic radii and photocorrison tendency of the dopants. The sample was also characterized by surface analytical methods such as X-ray diffraction, scanning electron micrograph/electron dispersive X-ray analyzer and UV-Vis absorption spectrum.     

硅烷偶联剂对油页岩灰渣制备疏水性SiO_2气凝胶介孔材料的影响

以油页岩灰渣制备的水玻璃为原料,采用不同种类的硅烷偶联剂,在常压下制备了多孔疏水SiO2气凝胶。实验结果表明:在常压干燥之前,对湿凝胶进行溶剂交换-表面改性,是获得多孔气凝胶的关键。未加入硅烷偶联剂制备的气凝胶具有微孔结构;不同硅烷偶联剂制备的SiO2气凝胶均为纳米颗粒组成的中孔结构,比表面积800~980 m2/g,密度0.084~0.11 g/m3,最可几孔径9.38~10.10 nm;FT-IR分析结果表明凝胶表面Si-OH已被改性为Si-CH3,表面呈现较强的疏水性,且疏水性HMDZ>TMCS>DMDC。TG-DTA实验结果表明,改性气凝胶的热稳定性都能达到350℃,HMDZ和TMCS的气凝胶具有更高的热稳定性。     

4种典型纳米材料对小鼠胚胎成纤维细胞毒性的初步研究

为探讨不同种类纳米材料对原代培养小鼠胚胎成纤维细胞(Mouse embryo fibroblasts,MEF)的毒性效应及作用机制,选择4种典型的纳米材料(纳米碳、单壁碳纳米管、纳米氧化锌、纳米二氧化硅)制备颗粒悬液,设立5个剂量组(5、10、20、50、100μg·mL-1)对BALB/c小鼠MEF细胞进行24、48、72h染毒培养,利用细胞形态学观察和噻唑蓝实验(MTT比色法)检测上述4种纳米材料对MEF细胞活性的影响,同时,测定染毒24h后细胞培养液上清中乳酸脱氢酶(LDH)活性以探讨纳米颗粒对细胞膜完整性的影响.结果显示:1)4种纳米材料均能明显影响MEF细胞的生长形态.染毒24h后,MEF细胞发生不同程度的回缩变形,细胞间隙增大,排列稀疏,胞内颗粒物增多,细胞透明度下降.2)纳米碳、纳米氧化锌、纳米二氧化硅对MEF细胞增殖的抑制作用和对细胞膜完整性的损伤作用均随染毒剂量的升高而增强,具有明显的剂量-效应关系,其半数致死浓度(24h-IC50)分别为21.85、21.94、461.10μg·mL-1;碳纳米管组的剂量-效应之间不呈对数线性关系,未能得出其24h-IC50.3)在不同染毒剂量水平上,4种纳米材料的毒性对比差异显著:低剂量水平上纳米碳与碳纳米管的毒性强于纳米氧化锌和纳米二氧化硅,随着剂量的升高纳米氧化锌的细胞毒性升高最为显著.结果提示,纳米材料能够对MEF细胞造成毒性损伤,破坏细胞膜的完整性可能只是作用途径之一;纳米材料的毒性可能受粒径、形状、化学组成等许多因素的影响.     

表面印迹聚合物吸附复杂基质中的土霉素

为了研究表面分子印迹聚合物对基质复杂的环境样品中的土霉素的吸附分离效果,以应用最为广泛的土霉素(OTC)为研究对象,利用甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯为双功能单体、在二氧化硅基质上制备了表面分子印迹聚合物,并对其吸附鸡粪中的四环素类抗生素进行了研究。以聚合物的吸附容量和印迹因子为考核指标,对两种单体的投加比例和二氧化硅的用量进行了优化,确定其合成最佳条件:二氧化硅用量为15 mmol、单体总量一定时各物质的摩尔比为OTC∶MAA∶MMA∶EGDMA=0.08∶2.0∶2.0∶8.0。在此条件下合成的表面印迹聚合物对鸡粪基质中的OTC的最大吸附量可达到9.67 mg/g,印迹因子4.69,可见该表面印迹聚合物对复杂环境样品中的OTC也有良好的吸附性能和识别性能。     

大尺寸大孔径TiO_2/SiO_2光催化剂的制备及甲醛去除研究

以大孔径SiO2为载体,通过钛酸丁酯溶液的浸渍、原位水解以及高温煅烧制备出大尺寸、大孔径的TiO2/SiO2光催化剂。利用自制空气净化装置对室内甲醛的清除进行研究,分别考察了TiO2的百分含量、紫外光光强、温度、湿度和空气流量等不同条件下TiO2/SiO2光催化剂对除去甲醛效率的影响。结果表明,反应温度从10～50℃依次升高,去除率逐渐下降。在相对湿度为50%,TiO2负载率为55.6%,流量为8 m3/h时,甲醛的最佳除去率达96.5%;经过7周时间的考察,发现TiO2/SiO2光催化剂的催化活性没有明显的下降。     

改性纳米二氧化硅对Cd污染农田土壤的钝化修复

土壤Cd污染已严重威胁人类健康及生态环境安全,钝化修复以其高效、快速、廉价的特点成为了Cd污染土壤修复的重要手段.本研究以巯基修饰的纳米二氧化硅(GSN)为钝化剂,分别于实验室及现场条件下进行Cd污染农田土壤的钝化修复研究,分析GSN添加对土壤有效态Cd含量、土壤Cd形态分布及小麦籽粒内Cd含量的影响.结果显示,实验室条件下,GSN添加能够有效降低土壤中Cd的生物活性(DTPA浸提态),Cd最高钝化效率可达91.77%;GSN添加量为1%时,土壤中可交换态及碳酸盐结合态Cd含量分别降低69.26%和48.29%,而残渣态Cd含量则增加了143.14%;此外,不同GSN添加量对土壤特征性酶活性没有造成明显的影响.现场试验表明,GSN添加对小麦产量造成的影响不明显,且小麦籽粒中Cd含量可从0.342 mg·kg~(-1)降低至0.178 mg·kg~(-1).由此可知,GSN作为新型钝化剂在Cd污染土壤修复中具有巨大的应用潜力.     

氯化钠/纳米疏水二氧化硅超细干粉制备及灭火性能研究

选用氯化钠为基体制备金属火灾超细干粉灭火剂。应用反溶剂法对其改性,使纳米疏水二氧化硅吸附在氯化钠晶体表面,其中分散剂为PEG-1000。结果表明,纳米疏水二氧化硅的添加有利于细化氯化钠颗粒,但过量的添加会起反作用,最佳用量为3 wt%左右,平均粒径为2.18μm。镁片灭火实验证明超细复合干粉的灭火性能明显好于传统氯化钠灭火剂(商用D类灭火剂),纳米疏水二氧化硅最佳添加量为3 wt%,此时灭火时间仅需传统灭火剂的一半。最后利用FDS5.0模拟干粉颗粒与燃烧火焰作用过程,模拟结果表明干粉覆盖对火焰具有一定的抑制效果,并分析了复合干粉灭火机理。