磁性复合材料对染料吸附性能的研究

采用两性聚合物对钠基蒙脱土进行有机化改性,通过共沉淀法制备了Fe_3O_4/MMT剥离型磁性复合材料,对阳离子染料进行吸附性能的研究,显示出对阳离子染料的高效吸附效率。随着染料溶液初始浓度的增大,Fe_3O_4/MMT复合材料的吸附容量也随之增大。Fe_3O_4/MMT复合材料吸附再生性能优异,可多次循环吸附,而吸附效率未明显下降。     

纳米Fe_3O_4/离子液体电解质的制备及其性能研究

采用简单易制的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐作为离子液体,纳米Fe_3O_4作为胶凝剂制备准固态电解质。用油酸钾对纳米Fe_3O_4进行改性,考察纳米Fe_3O_4改性前后、不同质量比纳米Fe_3O_4对准固态电解质的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、电化学工作站等对样品进行表征。结果表明,纳米Fe_3O_4改性后导致准固态电解质的电导率下降,当纳米Fe_3O_4含量为4%时,电导率最高;当纳米Fe_3O_4含量为12%时,I_3~-在Pt电极上的还原速度最快。     

磁性Fe_3O_4/改性焦炭的制备及其降解性能

以KOH为活化剂对焦炭进行活化制备改性焦炭,并采用原位氧化沉淀法制备出Fe_3O_4/改性焦炭,采用扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附脱附(BET)、傅里叶交换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)及振动样品磁强计(VSM)对样品进行表征,并且研究了其对罗丹明B的催化降解性能。结果表明,改性焦炭表面粗糙,孔结构发达,含氧官能团丰富,Fe_3O_4分散且牢固地负载于改性焦炭上,其粒径比纯Fe_3O_4小。Fe_3O_4/改性焦炭具有超顺磁性,对罗丹明B的降解为拟一级反应,其降解的最佳条件为:催化剂用量为0.8g/L,H2O2初始浓度为30mmol/L,p H为3.0,温度为35℃。Fe_3O_4与改性焦炭存在协同催化作用,罗丹明B的去除率可达98.85%。Fe_3O_4/改性焦炭是一种稳定、易磁分离回收利用的磁性催化剂。     

不同产地硅藻土理化特性的研究

本研究借助于XRF、XRD、FT-IR、MIP和SEM等现代测试技术对国内外三种不同产地的硅藻土进行理化特性分析,介绍了硅藻土改性研究的现状。实验结果表明,东北产地的硅藻土SiO_2主要以晶相形式存在,Fe_2O_3、Al_2O_3杂质含量较高,孔径分布不均匀。为了消除这些不利因素,需对硅藻土进行改性处理,以拓宽和提高硅藻土的应用性能。     

磁性有机膨润土的制备及其吸附性能研究

采用共沉淀法制备Fe_3O_4磁流体,用磁流体与乙二胺四乙酸二钠复合改性有机膨润土制备Fe_3O_4负载的改性磁性有机膨润土,并对其进行了红外光谱分析、扫描电子显微镜形貌分析、元素分析,测定了样品对不同基材上Pb~(2+)、Cr~(6+)吸附剩余量。结果表明,Fe_3O_4微粒能够负载到被乙二胺四乙酸二钠改性过的有机膨润土表面形成磁性集合体,改性磁性膨有机润土具有良好的超顺磁性,对Pb~(2+)、Cr~(6+)等核素有良好吸附性能,从而达到去除放射性核素的目的。     

新型磁性吸附材料的合成及表征

水中重金属的脱除是污水处理中的重要内容。吸附法是一种除去水中重金属污染的简单高效的方法。磁性吸附剂具有成本低、无二次污染、吸附率高、便于分离和再生等特点,在污水处理上有着重要的应用前景。本文采用溶剂热法制备磁性Fe_3O_4纳米粒子,考察了外部条件对磁性Fe_3O_4纳米粒子生成的影响,确定了制备磁性Fe_3O_4纳米粒子的最佳条件。制备了Fe_3O_4@SiO_2复合微球,通过将壳聚糖键合到颗粒表面并接枝三乙烯四胺改性,得到氨基修饰的磁性Fe_3O_4纳米粒子。     

Fe_3O_4/P(St/ACPA)磁性高分子纳米球的制备与磁性能研究

采用化学共沉淀方法制备Fe_3O_4磁性粒子,并使用油酸和十一烯酸对其进行表面改性,然后采用一步细乳液聚合法制备含有羧基官能团的Fe_3O_4/P(St/ACPA)磁性高分子纳米球,对磁流体和磁性高分子纳米球进行性能表征。结果表明,改性的Fe_3O_4磁流体分散性好,粒径均一,在室温下呈超顺磁性,磁含量为68.5%(w),饱和磁化强度为51.3emu/g;Fe_3O_4/P(St/ACPA)磁性高分子纳米球成球性好,粒径为70 nm,磁含量为39%(w),饱和磁化强度为27.9 emu/g。     

纳米Fe_3O_4改性聚酯的加工性能研究

通过原位聚合法,在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚合过程中添加不同含量纳米Fe_3O_4制备改性PET,采用DSC方法研究了改性聚酯的冷结晶过程中的非等温结晶动力学,采用旋转流变仪研究了改性聚酯的流变性能。结果表明纳米Fe_3O_4的加入使聚酯的Tc降低,结晶能力增强。纳米Fe_3O_4添加量越多,在聚酯中起到成核剂的作用越明显,形成的晶粒尺寸分布越窄,结晶越快。纳米Fe_3O_4的加入,改善了聚酯的流动性,有利于聚酯的成型加工。     

Fe_3O_4@SiO_2介孔微球/PVDF超滤膜的制备与性能

以十六烷基三甲基溴化铵为介孔导向剂,氨催化水解正硅酸乙酯,制得具有核壳结构的磁性Fe_3O_4@SiO_2介孔微球,通过相转化法制备出Fe_3O_4@SiO_2/PVDF杂化超滤膜。通过SEM、EDX、AFM、TGA、接触角、力学性能、过滤通量等测试,探讨了Fe_3O_4@SiO_2介孔微球掺杂的PVDF超滤膜的结构和性能。结果表明,随着Fe_3O_4@SiO_2介孔微球掺杂浓度的增加,PVDF复合改性膜的膜孔结构影响不大,而改性膜的热稳定性、亲水性和抗污性能逐渐增强,得到有效提升。当Fe_3O_4@SiO_2介孔微球质量分数为1%时,Fe_3O_4@SiO_2介孔微球在膜表层和膜体指状孔分布均匀,改性膜的机械强度达到最佳值。当Fe_3O_4@SiO_2介孔微球质量分数为2%时,由于改性膜亲水性的改善,其水通量和渗透通量达到最大值。     

镍基催化剂的改性及其提高NaClO氧化性能

通过加入助剂的方法对采用浸没沉淀法制备的镍基催化剂进行改性,利用X射线衍射(XRD)、BET、环境扫描电镜(SEM)和热重-差热等分析方法对改性的镍基催化剂进行表征,并对改性的镍基催化剂进行催化NaClO产生有效氯的活性评价。结果表明,Fe_2O_3-镍基催化剂适宜的焙烧温度为450℃;Fe_2O_3-KMnO_4-镍基催化剂的比表面积比Fe_2O_3-镍基催化剂的比表面积高125 m~2/g;当反应时间为90 min,Fe_2O_3 : Ni_2O_3 : KMnO_4(质量比)为1 : 7:1时,催化NaClO产生有效氯比Fe_2O_3:Ni_2O_3质量比为1 : 7时高10%,比不添加Fe_2O_3的镍基催化剂高22%;处理含有甲醇、间氨基苯磺酸和间二乙胺基苯磺酸钠等有机物的废水,Fe_2O_3-KMnO_4-镍基催化剂的催化活性最佳,其间氨基苯磺酸的去除率比Fe_2O_3-镍基催化剂高8.36%,比未改性的镍基催化剂高15.98%。     

磁性改性焦炭类Fenton催化剂的制备及表征

以焦炭为原料,KOH为活化剂制备改性焦炭。采用原位氧化沉淀法制备磁性Fe_3O_4/改性焦炭催化剂,利用BET、SEM、FTIR、XRD和VSM对样品进行表征,并研究其降解罗丹明B的性能。结果表明,经过三因素三水平正交试验获得最佳比表面积为298 m2/g的改性焦炭,三因素对催化剂催化性能影响程度依次为:碱炭比(KOH与焦炭的质量比)活化温度活化时间。磁性Fe_3O_4/改性焦炭催化剂中Fe_3O_4最佳负载量为40%,具有超顺磁性,易于磁分离。在催化剂质量浓度为1.0 g/L、H_2O_2初始浓度为50 mmol/L、pH为3.0、温度为25℃的条件下,该催化剂对罗丹明B降解符合拟一级反应,降解100 min后去除率达到96%以上。改性焦炭与Fe_3O_4之间存在协同作用,可促进对罗丹明B的降解。     

水性环氧-丙烯酸酯复合纳米涂层的制备及其防腐性能

先以Fe Cl_2和Fe Cl_3为原料,用化学共沉淀法制备了Fe_3O_4纳米粒子,再在其表面包覆Si O_2制得Fe_3O_4@Si O_2颗粒,然后将Fe_3O_4@Si O_2颗粒与水性环氧-丙烯酸酯乳液混合制备了复合涂层。采用透射电镜、红外光谱仪和X射线衍射仪表征了Fe_3O_4纳米粒子改性前后的形貌和晶体结构。通过塔菲尔极化曲线和浸泡试验考察了纳米粒子对复合涂层在自来水、3.5%(质量分数)HCl、3.5%Na OH和3.5%Na Cl溶液中耐蚀性的影响,并探讨了涂层的防腐机理。Si O_2成功包覆到Fe_3O_4粒子表面,提高了其与水性环氧–丙烯酸酯乳液的相容性,显著改善了复合涂层的防腐性能。     

磁性Fe_3O_4纳米粒子的制备、功能化及在重金属废水中的应用

重金属污染废水作为工农业生产和发展过程中的毒性有害排放物已经严重危害了生态系统及人类的健康,人们对重金属污染废水的处理研究变得十分迫切和富有意义。功能化改性磁性纳米材料作为一种新颖、高效、可再生回收的材料,在重金属污染废水净化处理方面效果非常显著,近年来越来越受到国内外研究学者的广泛关注。本文首先对目前重金属污染水体治理的传统方法进行总结评价;对磁性Fe_3O_4纳米粒子的制备方法进行介绍,分别简述了这些方法的优缺点;最后重点阐述了磁性Fe_3O_4纳米粒子表面的氨基、羧基、巯基等功能化改性方法以及在水体中重金属离子的去除方面的应用研究动态,并对未来磁性Fe_3O_4纳米粒子的制备、功能化及应用前景方面进行了展望。提出改进合成工艺,制备形貌可控、分散性好和稳定性较高的磁性Fe_3O_4纳米粒子,并通过改进和开拓表面功能化工艺,制备多功能化的磁性Fe_3O_4纳米材料是今后的主要研究热点。     

Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7催化过硫酸盐降解染料研究

通过化学共沉淀法制备了纳米Fe_3O_4,并通过柠檬酸钠对其进行修饰(记作Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7)以便增强其溶解性。对Fe_3O_4进行了XRD测试,对Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7和Fe_3O_4进行了FTIR、TEM测试。XRD测试结果表明成功制备出了Fe_3O_4,FTIR测试结果表明柠檬酸根成功和Fe_3O_4结合在了一起,TEM测试结果表明Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7较Fe_3O_4具有更好的分散性。将Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7作为催化剂对Na_2S_2O_8进行催化,染料降解率及染料分解前后的SEM测试结果表明Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7具有催化过硫酸盐的性能。构建的几种不同体系催化Na_2S_2O_8,结果表明,Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7相比Fe_3O_4具有更好的催化效果,但其催化效果仍较Fe⁽²⁺⁾差。     

功能磁性核壳纳米颗粒制备及对双酚A的吸附

采用水热法制备了球形四氧化三铁纳米颗粒,对其表面改性后得到两种吸附剂并用于对双酚A的吸附。借助透射电镜、红外光谱分析、热重分析仪和氮气吸脱附等温仪对两种吸附材料进行物理结构表征。结果表明:成功制备了核壳磁性介孔氧化硅纳米吸附剂(Fe_3O_4@mSiO_2),孔径约为2 nm,比表面积约为160 cm~2/g;对其进一步改性得到苯基改性吸附材料(Fe_3O_4@mSiO_2@PhTES)。通过动力学模拟探究了两种吸附剂对双酚A的吸附特性。结果表明:二者对双酚A的吸附动力学均符合拟二级动力学模型,与Fe_3O_4@mSiO_2相比,Fe_3O_4@mSiO_2@PhTES对双酚A的吸附量明显增加,最高达109 mg/g。主要是分子中苯环以π-π共轭方式与吸附剂表面苯基发生作用增强吸附性能。     

Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7催化过硫酸盐降解染料研究

通过化学共沉淀法制备了纳米Fe_3O_4,并通过柠檬酸钠对其进行修饰(记作Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7)以便增强其溶解性。对Fe_3O_4进行了XRD测试,对Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7和Fe_3O_4进行了FTIR、TEM测试。XRD测试结果表明成功制备出了Fe_3O_4,FTIR测试结果表明柠檬酸根成功和Fe_3O_4结合在了一起,TEM测试结果表明Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7较Fe_3O_4具有更好的分散性。将Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7作为催化剂对Na_2S_2O_8进行催化,染料降解率及染料分解前后的SEM测试结果表明Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7具有催化过硫酸盐的性能。构建的几种不同体系催化Na_2S_2O_8,结果表明,Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7相比Fe_3O_4具有更好的催化效果,但其催化效果仍较Fe~(2+)差。     

共沉淀法与水热法制备磁性四氧化三铁纳米颗粒的比较研究

本实验通过共沉淀法和水热法制备并表征四氧化三铁磁性纳米颗粒。考察了不同方法对生成物的影响作用。结果显示,两种制备方法到的产物均为反尖晶石结构,结晶度高;共沉淀法得到的Fe_3O_4纳米颗粒主要为大小较均匀的球形结构,纳米颗粒粒径约为12~15 nm,产物团聚现象较为明显;水热法制备的Fe_3O_4纳米颗粒为准球形状,粒径分布均匀,与共沉淀法合成Fe_3O_4纳米颗粒相比,水热法合成的Fe_3O_4纳米颗粒粒径明显增大,约到20 nm左右,团聚现象有缓解。     

改性沸石负载Fe_3O_4催化H_2O_2去除亚甲基蓝染料废水

利用改性沸石负载Fe_3O_4活化H_2O_2非均相Fenton体系氧化降解有机污染物亚甲基蓝。考察了催化剂改性沸石负载Fe_3O_4投加量、溶液初始pH和H_2O_2初始浓度对亚甲基蓝降解效果的影响,进而讨论Fe_3O_4/改性沸石-H_2O_2非均相Fenton体系的催化机理。结果表明,当催化剂投加量为2.40 g/L,初始溶液pH为5.33,H_2O_2浓度为5.93 mmol/L时,反应30 min后,9.60 mol/L的亚甲基蓝去除率可达到98.52%。通过自由基捕获剂抗坏血酸和羟基自由基捕获剂甲醇,证明了Fe_3O_4/改性沸石-H_2O_2体系的氧化物种为羟基自由基和过氧自由基。     

三种不同方式制备纳米磁性Fe_3O_4颗粒及光催化性

笔者采用了3种不同方式制备了磁性纳米Fe_3O_4颗粒,以光催化降解亚甲基蓝和罗丹明溶液为模型反应,对其光催化活性进行了探讨。试验制备出来的纳米Fe_3O_4颗粒具有良好的磁性能,且不同的方法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒的光催化活性不同。用水解法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒的光催化活性最差,无降解发生;用低温相转化法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒的降解性能比较好,降解率达到70%～80%;共沉淀法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒最好,粒径最小,其降解率高达96%。共沉淀法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒具有磁性的特点,也易于分离回收,具有良好的应用前景。     

酚醛树脂改性磁载TiO_2复合材料的制备及太阳光催化性能的研究

以Fe_3O_4为载体,采用溶胶-凝胶法制备酚醛树脂改性磁载TiO_2复合光催化剂,考察其太阳光催化降解苯酚的性能。探讨了Fe_3O_4和PF的负载量、焙烧温度、苯酚质量浓度、溶液的pH等对光催化降解苯酚活性的影响。通过FT-IR、XRD、SEM、UV-Vis等手段对复合光催化剂进行物相表征。结果表明,复合材料中TiO_2为锐钛矿相,PF改性和Fe_3O_4负载促进TiO_2可见光吸收。当苯酚质量浓度为10 mg/L、pH为6、太阳光照射180 min时,8%PF/5%Fe_3O_4/TiO_2(200℃、4 h)复合材料对苯酚的降解率为92.51%。Fe_3O_4的负载提高了各催化剂的磁回收性能。