氨基硅烷功能化磁性材料固定化琼胶酶的性能

利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对制备的SiO₂包覆Fe₃O₄复合粒子(Fe₃O₄@SiO₂)进行改性，制备了氨基硅烷功能化磁性材料Fe₃O₄@SiO₂-NH₂，将Fe₃O₄@SiO₂-NH₂作为载体用于固定化琼胶酶。采用SEM、FTIR、VSM对Fe₃O₄@SiO₂-NH₂和固定化琼胶酶进行了表征，对琼胶酶的固定化条件进行了优化，评价了固定化琼胶酶的性能。结果表明，琼胶酶成功固定在载体上。Fe₃O₄@SiO₂-NH₂的磁化饱和强度为48.4 emu/g，固定化琼胶酶的磁化饱和强度为42.8 emu/g...     

微通道内双重孔结构SiO2微球的制备

利用微流控技术制备双重孔结构SiO₂微球具有微观结构和宏观形貌可控的优点。在同轴环管微通道中,通过pH和温度变化引发快速凝胶过程制备得到了具有双重孔结构的SiO₂微球,考察了有机相溶剂性质、有机相流速以及凝胶温度等因素对微球宏观形貌以及微观结构的影响规律。实验结果表明,制备得到的SiO₂微球粒径在300～600 μm可调,比表面积可以达到1000 m²·g^-1,介孔孔径在4～10 nm之间,大孔孔径在400～1500 nm之间。实验发现有机相流速的增大会导致微球粒径的减小,提高三辛胺对盐酸的萃取速率,加快二氧化硅溶胶粒子的凝胶过程,更易生成松散的网状大孔结构。较高的凝胶温度会增大SiO₂微球介孔的孔容和孔径。     

超顺磁催化剂H3PW12O40/Fe3O4@SiO2的制备、结构表征及在汽油烷基化脱硫中的应用

采用改进Stöber法制备超顺磁Fe₃O₄@SiO₂复合粒子作为催化剂载体,再通过浸渍法将H₃PW₁₂O₄₀（HPW）负载在Fe₃O₄@SiO₂载体上,制备了一系列超顺磁负载型催化剂HPW/Fe₃O₄@SiO₂。并使用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外（FT-IR）、氨的程序升温脱附（NH₃-TPD）、扫描电镜（SEM）、N₂吸附-脱附和振动样品强磁计（VSM）对催化剂进行表征。结果表明,HPW固定并均匀分散在Fe₃O₄@SiO₂载体上,40% HPW/Fe₃O₄@SiO₂催化剂具有较高的饱和磁强度 （30.1 emu·g^-1）和较大的比表面积 （303.6 m²·g^-1）,并可用外加磁场进行分离。采用40% HPW/Fe₃O₄@SiO₂催化噻吩与1-辛烯组成的模拟汽油的烷基化脱硫反应,在160℃下反应2 h,噻吩转化率达到85.5%,有较好的催化脱硫性能,且可以多次循环利用。     

羧基化磁性Fe3O4复合材料的制备及其对水体中Pb2+的吸附研究

以采用共沉淀法制备的磁性Fe₃O₄为核,通过硅烷化及酰胺化反应,制备了羧基化磁性Fe₃O₄复合材料（Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH）,通过红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、磁强度计（VSM）和X射线衍射仪（XRD）等对复合材料的结构进行了表征,并对不同作用条件下Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH吸附Pb²⁺的效果及Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH的重复使用效能进行了研究。结果表明,具有Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH结构的复合材料已被成功被制备,且该材料仍然能够实现快速磁性分离;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的静态吸附动力学数据更符合准二阶动力学,吸附时间为100 min、pH=4.5、Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH用量为1.0 g/L时,Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的最大吸附容量为208.7 mg/g,且Langmuir方程更能描述该吸附等温过程;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的吸附是吸热过程;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的吸附量随时间延长先增加后趋于稳定,随pH值的增加先增加后减小;相比于一价阳离子,溶液中二价Ca²⁺、Mg²⁺的存在对吸附反应具有一定抑制作用;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH吸附Pb²⁺后可洗脱再生,连续重复使用6次后对Pb²⁺的去除率仍大于50 %。     

用废弃煤矸石制备高比表面积的SiO2-Al2O3二元复合气凝胶

以兖州煤矸石为原料,经过低温焙烧、酸浸除杂、碱熔活化,采用溶胶-凝胶法和真空干燥法制备完整的块状SiO₂-Al₂O₃二元复合气凝胶。通过X射线衍射、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、氮气吸附等检测手段对原料、SiO₂-Al₂O₃气凝胶及其制备过程中得到的中间产物的物理、化学特性进行表征,研究SiO₂-Al₂O₃凝胶的形成机制。实验结果表明,煤矸石经过酸浸除去了大部分的铁、钾、碱土金属等杂质。在经过碱熔活化后,煤矸石主要组分石英和高岭石均转化为非晶态,反应活性提高。制备得到的SiO₂-Al₂O₃气凝胶是以Si-O-Si、Si-O-Al网络结构为骨架的非晶态纳米颗粒聚集体,其堆积密度0.37 g·cm^-3,比表面积483 m²·g^-1,比孔容1.87 cm³·g^-1,平均孔径10.29 nm,最可几孔径9.32 nm,具有较好的介孔特征。     

发泡剂对空心石英玻璃微球结构的影响

空心玻璃微球因具有低密度、高强度、耐高温等优点而被广泛研究。采用喷雾造粒法与粉末法相结合,掺入发泡剂,以射频等离子体作为热源制备空心石英玻璃微球,研究了SiC、CaSO₄、CaCO₃三种发泡剂对制备空心石英玻璃微球的影响。结果表明,通过喷雾造粒法将发泡剂与SiO₂充分混合形成粗坯颗粒,再利用射频等离子设备对粗坯粉末进行高温烧结,得到空心石英玻璃微球。其中CaSO₄、CaCO₃发泡剂效果较差,所产生的气体难以留在玻璃微球内部形成中空气泡;而SiC发泡剂效果最好,在射频等离子烧结过程中产生气体,被玻璃液包裹形成空心结构,得到的玻璃微球平均真密度为1.799 5 g/cm³。选用菲利华石英块状疏松体作为SiO₂原料,当m(SiO₂)∶m(SiC)∶m(H₂O)为100∶3∶300时,可制备出平均真密度为0.72 g/cm³的空心多孔石英玻璃微球。     

蛋黄-壳介孔磁性炭微球的制备及其对红霉素的高效吸附

以溶剂热法制得的Fe₃O₄纳米颗粒为磁核，正硅酸四乙酯(TEOS)为造孔前体，间苯二酚-甲醛树脂(RF)为碳源，一步法制备蛋黄-壳介孔磁性炭微球(Fe₃O₄@C)，并将其作为吸附剂用于去除水中的红霉素。采用TEM、XRD、FTIR、BET和VSM对Fe₃O₄@C进行表征。结果表明，Fe₃O₄@C核壳之间具有大空腔，比表面积为444m²/g，平均孔径为7.7nm，具有超顺磁性。通过静态吸附实验研究了Fe₃O₄@C对红霉素的吸附平衡和速率，并确定了优化的操作条件。结果表明，在吸附剂投加量为1.0g/L、初始红霉素浓度为300mg/L、pH为10的优化条件下，Fe₃O₄@C对红霉素的吸附量为210mg/g。Fe₃O₄@C对红霉素的吸附过程是自发的、吸热的和不可逆的，遵...     

Zn2+掺加的包覆型Fe2O3/SiO2颜料的制备及其呈色性能

包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料由于包覆完整性并不理想,该颜料高于800 ℃时呈色会产生变黑、变暗的问题。采用溶胶-凝胶法制备包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料,研究催化剂浓度、反应温度、硅/铁质量比等因素对包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料呈色性能的影响。在此基础上,通过掺加Zn²⁺,进行了Zn²⁺掺加的包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料的呈色性能研究。研究表明,当催化剂(氨水)浓度为0.75 mol/L,反应温度为40 ℃,硅/铁质量比m(SiO₂)/m(Fe₂O₃)为0.20,铁/锌摩尔比n(Fe)/n(Zn)为4时,制备得到的Zn²⁺掺加的包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料的呈色耐热性能获得明显提升,样品在850 ℃煅烧后仍然呈现出明亮的红橙色色调。     

Porous TiO2-coated Magnetic Core-Shell Nanocomposites: Preparation and Enhanced Photocatalytic Activity

The core-shell structured TiO₂/SiO₂@Fe₃O₄ photocatalysts were prepared using Fe₃O₄ as magnetic core, tetraethoxysilane (TEOS) as silica source and tetrabutyl titanate (TBOT) as titanium sources. The as-obtained structure was composed of a SiO₂@Fe₃O₄ core and a porous TiO₂ shell. The diameter of SiO₂@Fe₃O₄ core was about 205 nm with thickness of porous TiO₂ of about 5-6 nm. The 9%TiO₂/6% SiO₂@Fe₃O₄ microspheres possess the highest BET surface area and the BJH pore volume, which are 373.5 m²穏^-1 and 0.28 cm³穏^-1, respectively. The 9%TiO₂/6%SiO₂@Fe₃O₄ photocatalyst exhibited an excellent performance for the degradation of methyl orange and methylene blue dyes. Two different dyes were completely decolorized in 60 min under UV irradiation. The photocatalytic activity and the amount of catalyst were almost not decrease after recycling for 6 times by using external magnetic field.     

海藻酸钠/二氧化硅杂化微球结构与吸附性能

利用海藻酸钠（SA）和正硅酸四乙酯（TEOS）为原料,并利用醇解TEOS提供二氧化硅（SiO₂）源与SA分子结构上的羟基（-OH）进行反应,制备一系列不同组分的杂化微球。采用旋转流变仪（DHR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X-射线光谱（XRD）、热重分析仪（TG）、扫描电子显微镜（SEM）和氮气吸附-脱附方法（BET）对杂化溶液的流变性能以及杂化微球的化学结构、结晶能力、热分解能力、微球形貌、比表面积和孔径进行分析,并研究了其对亚甲基蓝（MB）和重金属铜（Cu²⁺）的吸附能力。结果表明：SA/SiO₂杂化溶液体系黏度下降,在初始剪切速率25s^-1时杂化溶液黏度比SA黏度低了2.2Pa·s;FTIR图说明SA中羟基与TEOS中的硅氧键反应生成硅氧碳键,TEOS与SA发生化学反应;杂化微球结晶曲线中CA结晶特征峰强度降低,同时出现SiO₂的结晶特征峰;杂化微球分解温度由250℃提升到310℃,热分解温度提高;BET测试得到海藻酸钙（CA）比表面积为7.254m²/g,孔径为19.65nm,CA/SiO₂杂化微球的比表面积为49.151m²/g,孔径为21.75nm,杂化微球比表面积提高,孔径类型为介孔;当MB初始浓度为100mg/L时,SA/SiO₂杂化微球去除率达到87.09%;当Cu²⁺初始浓度为2.5g/L时,SA/SiO₂杂化微球去除率达到86.8%。     

多巴胺包埋磁性SiO2固定化漆酶催化去除4-氯酚

以磁性纳米颗粒为载体,通过多巴胺(dopamine,DA)聚合原位包埋制备了磁性SiO₂固定化漆酶(Fe₃O₄@SiO₂-PDA-Lac)。结果显示纳米颗粒尺寸均匀,并且保持较高的饱和磁性。通过最优条件制备出的固定化漆酶在50℃放置6 h后,活性保持在63%,而游离酶仅保留18%。将固定化酶用于催化降解4-氯酚(4-CP),探究了溶液pH、漆酶浓度和ABTS[2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸铵)]对4-CP去除率的影响。固定化漆酶在反应最适pH时,4-CP去除率为84.3%,而游离酶仅为65.7%。当漆酶浓度为1.2 U·ml^-1时,反应8 h后,4-CP去除率可达95%,而游离酶的4-CP去除率仅82%。ABTS可促进固定化漆酶降解4-CP,当体系中加入50 μmol·L^-1 的ABTS,反应10 min后,固定化酶对4-CP去除率可达99%。固定化漆酶在重复使用10次后,4-CP去除率仍可达67%。     

Preparation of novel magnetic nanoparticles as draw solutes in forward osmosis desalination

Novel magnetic nanoparticles (MNPs), Fe₃O₄@SiO₂ and Fe₃O₄@SiO₂@PEG-(COOH)₂, were prepared by loading different amounts of SiO₂ or/and PEG-(COOH)₂ onto Fe₃O₄ nanoparticles, and their feasibility to be used as forward osmosis (FO) draw solutes was investigated. The characterization of the materials showed that, compared to normal Fe₃O₄ nanoparticles, the modified MNPs exhibited enhanced dispersity and high osmotic pressure in aqueous solution. The FO experiment indicated that the synthesized draw solutes could obtain a water flux as high as 10 L·m^-2·h^-1 with an aquaporin FO membrane. The optimal concentration of the added tetraethyl orthosilicate was 30% during the synthesis. The novel MNPs could be easily recovered from draw solutions by magnetic field, and the recovery rate of Fe₃O₄@SiO₂ and Fe₃O₄@SiO₂@PEG-(COOH)₂ was 83.95% and 63.37%, respectively. Moreover, after 5 recycles of reuse, the water flux of Fe₃O₄@SiO₂ and Fe₃O₄@SiO₂@PEG-(COOH)₂ as draw solutes still remained 64.36% and 85.26%, respectively. The experimental results demonstrated that the synthesized core–shell magnetic nanoparticles are promising draw solutes, and the Fe₃O₄@SiO₂@PEG-(COOH)₂ was more suitable to be used as draw solute in FO process.     

Catalytic ozonation of thymol in reverse osmosis concentrate with core/shell Fe3O4@SiO2@Yb2O3 catalyst:Parameter optimization and degradation pathway

In this work, a novel catalyst of Fe_3O_4@SiO_2@Yb_2O_3 was prepared and the degradation of thymol in reverse osmosis concentrate using ozonation was explored. The operational parameters, such as ozone dosage(8–48 mg·min~(-1)),initial thymol concentration(20–100 mg·L~(-1)), initial pH value(3–11), and catalyst Fe_3O_4@SiO_2@Yb_2O_3dosage(0.2–1.0 g), were studied focusing on the thymol degradation and COD removal. The results indicated that the increase in ozone dosage, initial p H value, and Fe_3O_4@SiO_2@Yb_2O_3dosage accelerated the thymol degradation and COD removal, while the increase in initial thymol concentration hampered the effect of ozonation. A pathway of thymol degradation by catalytic ozonation was proposed based on the intermediates detected by gas chromatography-mass spectrometer and ion chromatography. This paper can provide basic data and technical alternative for pollutant removal from reverse osmosis concentrate by ozonation.     

功能性Fe3O4@SiO2核-壳纳米复合材料应用研究进展

Fe_3O_4@SiO_2是一种研究非常广泛的核壳纳米复合材料,为了拓展其应用范围,常采用化学键合、浸渍、沉积沉淀等方法对其表面进行修饰制备功能性Fe_3O_4@SiO_2。综述功能性Fe_3O_4@SiO_2核-壳纳米复合材料在药物缓释、催化、吸附、以及传感等相关应用领域中的最新研究进展。     

Fe2Mo3O8 nanoparticles self-assembling 3D mesoporous hollow spheres toward superior lithium storage properties

Unique self-assembled iron(II)molybdenum(IV)oxide(Fe₂Mo₃O₈)mesoporous hollow spheres have been facilely constructed via the bubble-template-assisted hydrothermal synthesis method combined with simple calcination.The compact assembly of small nanoparticles on the surface of the hollow spheres not only provides more active sites for the Fe₂Mo₃O₈,but also benefits the stability of the hollow structure,and thus improved the lithium storage properties of Fe2Mo3O8.The Fe₂Mo₃O₈ mesoporous hollow spheres exhibit high initial discharge and charge capacities of 1189 and 997 mA?h?g^?1 respectively,as well as good long-term cycling stability(866 mA?h?g^?1 over 70 cycles)when used as a lithium-ion battery anode.This feasible material synthesis strategy will inspire the variation of structural design in other ternary metal molybdates.     

近单分散介孔SiO2/Fe3O4/SiO2微球的制备及漆酶固定化

以自制近单分散、平均粒径约为250 nm的SiO2亚微球为核心,采用液相沉积法得到β-FeOOH/SiO2微球,再通过溶胶-凝胶法以β-FeOOH/SiO2微球为内核,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,经水解缩聚反应,焙烧后得到近单分散介孔SiO2/Fe3O4/SiO2微球,以复合微球为载体,对漆酶进行固定。结果表明,近单分散介孔SiO2/Fe3O4/SiO2复合微球的介孔层厚约40 nm,具有较大的饱和磁化强度(14.715 emu/g),较小的剩余矫顽力(约为109Oe),其比表面积为391.067 m2/g,孔容为0.53 cm3/g,孔径分别在5.43 nm和20～80 nm,呈现双孔径分布。复合微球吸附漆酶后,介孔材料的比表面积与孔容分别减小为103 m2/g和0.37 cm3/g,复合微球对漆酶的吸附量为202.6 mg/g。