聚多巴胺修饰纳米SiO2颗粒

纳米SiO₂颗粒粒径小、比表面积大,广泛用做填料、涂料、催化剂等。由于纳米SiO₂颗粒表面能高、亲水性强、易团聚、在聚合物基体中的分散性差,需要对其表面修饰改性。多巴胺（DA）分子具有类似贻贝分泌的黏附蛋白的结构单元儿茶酚和活性基团氨基,在碱性条件下,通过氧化自聚可在多种材料表面沉积,形成富含活性基团的聚多巴胺（PDA）包覆层,可进行二次修饰,是近期发展的一种新型表面修饰方法。本文针对纳米SiO₂颗粒表面的PDA功能化修饰,分析了该修饰方法的工艺特点及优势,阐述了SiO₂@PDA纳米颗粒及SiO₂/PDA共聚复合颗粒的制备路线及应用,总结了SiO₂@PDA颗粒表面二次功能化修饰的研究进展。分析表明,SiO₂@PDA表面易于接枝功能化聚合物分子,并可负载功能纳米颗粒,有利于拓展SiO₂纳米颗粒的多功能应用。关于多巴胺与SiO₂纳米颗粒的表面反应机制、沉积动力学、聚合机理等仍需进一步研究。     

KOH添加量对煤基电极材料结构与性能的影响

采用KOH-HNO_3联合法对自制煤基电极进行改性处理,主要研究了KOH添加量对煤基电极材料结构和吸附性能的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)和N_2吸附法对煤基电极的形貌特征、表面官能团及孔径分布进行分析表征.研究表明:随着KOH添加量的增加,煤基电极材料的碘吸附值逐渐增大,而抗压强度与收率则逐渐减小,比表面积、总孔容和微孔孔容逐渐增大.当KOH添加量为15%(质量分数)时,碘吸附值达810.8mg/g,抗压强度为4.47 MPa,活化收率为59.5%,比表面积为377 m~2/g,总孔容为0.187cm~3/g,微孔孔容为0.160cm~3/g,微孔率达到85.56%.微孔和中孔数量及表面含氧官能团的增加,导致形成发达的蜂窝状孔结构,有利于电解液进入形成双电层结构.电化学测试表明,KOH添加量越大,煤基电极的扩散阻抗越小,比电容越大.以煤基电极为阴阳极,活性炭为粒子电极,采用三维电极体系处理氰化废水,当电压为4V、时间为5h时,处理后的废水中离子的去除率均达到95%以上.     

碳纳米纤维/伊利石复合材料的制备及表征

在碳纳米纤维修饰基底得到复合材料的研究基础上,本实验通过化学气相沉积法(CVD)制备了碳纳米纤维/伊利石复合材料,并采用全自动吸附仪和扫描电镜(SEM)分别对复合材料的孔隙结构及表面形貌进行了分析。实验结果表明:经碳纳米纤维的表面修饰之后,伊利石的比表面积从25 m~2/g增加到59 m~2/g,总孔容从0.076 cm~3/g增加到0.169 cm~3/g。伊利石获得了更大的吸附量和更丰富的孔隙结构,提高了复合材料的理化性能。     

多巴胺表面修饰角蛋白/聚乳酸纳米纤维膜的制备及性能

通过紫外引发多巴胺氧化自聚生成聚多巴胺,对角蛋白/聚乳酸纳米纤维膜进行表面修饰,以改善其薄膜亲水性差、力学性能不足和细胞活性较低等问题。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、热重分析、接触角实验、电子万能试验机、细胞活性毒性实验和细胞黏附性实验对表面修饰前后纳米纤维膜的形貌、结构、热稳定性和热降解率、亲水性、力学性能、细胞活性毒性和黏附性进行测试和表征。结果表明,聚多巴胺成功地黏附在纤维的表面,表面修饰后的纤维平均直径增大,由(356±78)nm增大至(507±98)nm,接触角由103.34?降至82.46?,弹性模量与断裂伸长率分别增大了2.75~5.33MPa和31.75%~51.50%,接种24h后细胞活性由72%增大至221%,增大了149%。     

酚类废水在活性炭纤维三维电极反应中的吸附-降解研究

以活性炭纤维(ACF)和负载锰氧化物的活性炭纤维(MnO_x/ACF)作为粒子电极构建三维电极体系,考察了酚类污染物在三维电极上的吸附和电氧化降解行为。电极表面形貌和结构的表征结果发现MnO_x/ACF表面负载物为纳米颗粒且表面存在较少结构缺陷。接着研究了电极对酚类废水的吸附特性,发现随着酚类支链上氯原子数目的增加,电极吸附性能相应增强。电催化氧化降解实验结果表明,MnO_x/ACF具有更强的电氧化能力,苯环上甲基取代基的存在有利于污染物的降解,氯取代基的存在不利于污染物降解,在pH=2.0,电流密度30 mA/cm~2,30℃条件下反应180 min,间甲酚TOC去除率最高,可达80%。采用前线分子轨道理论对酚类物质在三维电极体系中的降解过程进行了理论解释。     

巯基修饰Cu-MOFs材料的制备及其汞吸附性能

为高效对废水中的Hg~(2+)进行吸附,采用电化学法合成Cu-BDC金属有机骨架材料,并进行SH修饰,制备SH-Cu-BDC材料,用于对含Hg~(2+)废水的吸附研究。通过EDS与IR红外对修饰前后样品的表征分析可知,SH基团成功修饰到Cu-BDC材料上;N_2吸附实验表明,修饰后的SH-Cu-BDC材料出现微孔结构且比表面积增大;SEM分析表明,电化学合成Cu-BDC材料具有独特花状结构,修饰后SH-Cu-BDC材料表面均匀分布着触角状物质;10 mg SH-Cu-BDC对20 ml浓度为300 mg·L~(-1)的Hg~(2+)溶液进行吸附,当pH(28)5,60 min时吸附饱和,最大吸附量为585 mg·g-1;SH-Cu-BDC材料对Hg~(2+)的吸附符合拟二级反应动力学方程和Langmuir吸附等温模型,该吸附过程是以表面吸附为主的扩散过程,且符合单分子层吸附规律;吸附再生实验表明,SH-Cu-BDC作为吸附剂可重复使用,且具有一定的稳定性。     

超声辅助活化煤基电极材料的研究

采用超声辅助活化提高煤基电极材料的吸附性能,并利用扫描电子显微镜(SEM)观测煤基电极材料的形貌特征,N2物理吸附法检测孔径参数。结果表明,随着KOH质量分数的增加,煤基电极材料的抗压强度呈现降低趋势,而碘吸附值逐渐增大,最高可达741.44 mg/g。选择超声辅助、KOH质量分数为15%的煤基电极材料进行氰化废水吸附处理,其比表面积为386m~2/g,总孔容为0.192 cm~3/g,微孔孔容为0.170 cm~3/g,微孔率达到88.31%。以煤基电极材料为阴阳极组建三维电极体系处理氰化废水,外加电压为4 V,吸附时间为4 h,废水中各离子的去除率均达到95%以上。     

农药乐果的电化学性质及快速测定

利用电化学沉积法制备了纳米金修饰的金电极,通过循环伏安法研究了乐果在该电极上的电化学性质,实现了乐果的快速测定.实验结果表明,乐果在碱性环境中可以水解生成巯基化合物,吸附到电极表面从而获得电化学信号.纳米金能有效地促进电子传递,同时其大的比表面积能够增加对水解液中巯基化合物的吸附量,提高检测的灵敏度.利用循环伏安法在最优条件下对乐果进行了检测,检测范围为1.6×10-6～2.6×10-4 mol/L,检测限为8.5×10-7 mol/L.     

提高层状双金属氢氧化物水中吸附性能研究进展

介绍了LDH这类绿色环保、结构独特、理化性能优异的高效吸附剂,归纳了国内外科研工作者对于LDH材料在水处理方面的研究成果,分析了LDH吸附性能的影响因素并解释了污染物的吸附机理。认为吸附剂的吸附能力与自身结构和特性有关,可以通过增大比表面积和改变表面化学性质来提高吸附剂吸附性能。表面改性使LDH具有吸附专向性,提高了对特定污染物的吸附效率;改变形貌结构增大了吸附剂的比表面积和孔隙率,为LDH提供更多的吸附位点,为离子转输提供了有利条件。     

电化学修饰电极在检测Cr(Ⅵ)中的研究进展

随着对六价铬离子检测需求的不断增加，电化学检测因其高效、经济等优点而受到广泛关注。本文介绍了不同电活性层修饰电极在六价铬检测方面的应用，比较了不同修饰电极材料对六价铬的检测效果和各自的优缺点，包含无机纳米材料(纳米碳材料、纳米金属及金属氧化物)和有机聚合物、有机分子复合材料，并总结了不同修饰电极在检测六价铬过程中的行为机理，主要分为四类检测机制：包括木质素-聚(环氧丙烷)共聚物的静电吸附机理、氮杂冠与HCrO₄^-形成络合物阻碍电子转移、Cr⁶⁺诱导二硫键形成引起r GO通道电阻变化以及pp结界面势垒作为驱动因素的检测机理。最后对修饰电极的优化设计、改善其选择性、稳定性及抗干扰能力，以及提升裸玻碳电极检测能力提出了展望。     

硅基吸附剂处理含镉废水的研究进展

硅基材料具有高比表面积、多介孔孔道及良好的热稳定性,将其作为吸附剂能够解决许多环境保护问题,因此近年来受到人们的广泛关注。本文主要综述了硅基材料对废水中镉离子吸附的研究进展,对比分析了有机物、无机物、聚合物等不同改性硅材料对溶液中镉离子的去除能力及吸附机理,并通过吸附等温线与动力学模型比较了各类吸附剂的吸附容量及吸附过程。分析表明,材料表面亲水性及官能团的增加有利于去除水体中的镉离子,指出制备高选择性、高吸附量的材料以及提高可回收性将是硅基材料改性修饰的研究热点。此外,提出了一些工业副产品及生物吸附剂对镉离子同样有良好的吸附能力,制备以工农业废弃物为原料的新型硅材料也将成为硅基吸附剂的一个主要研究方向。     

Biocomposite based electrode for effective removal of Cr (VI) heavy metal via capacitive deionization

Abstract

This study focuses on the fabrication of biocomposite electrode and removal of Cr (VI) ions from wastewater using a capacitive deionization (CDI) method. The activated carbon (AC) was synthesized from Bael fruit shell (BS). The synthesized AC surface has a macroporous and mesoporous structure with the large specific surface area (617.72?m² g^?1) and high adsorption capacity. The cyclic voltammetry and CDI were performed for the detection and for the removal of chromium (VI) ions, respectively. The lower level of detection of Cr (VI) by a modified electrode was found to be 10 ppt. SEM, BET, and FTIR analyses were performed to explore the surface properties of electrode materials. The removal efficiency was achieved 100% by using biocomposite electrode with an applied potential of 15?V. The highest percent removal mechanism consists of electrosorption and electroreduction due to the affinity between polyvinyl alcohol modified electrode and Cr (VI) ions, under electrochemically faradic process.     

介孔材料研究进展

介孔材料是指孔径为(2~50) nm的多孔材料,具有孔道结构规则有序、孔径分布窄、比表面积大和孔隙率高等特点,在催化、电、磁、传感器、纳米材料合成、光学器件和色谱载体等领域具有潜在的应用价值,是近年来国际上跨学科的研究热点。介孔材料的合成采用水热合成法,为液晶模板和协同自组装机理,在介孔材料中引入Al、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Mn、Mo、Nb、Ti、V和Zr等可提高反应活性和表面吸附能,主要应用于分离与吸附、光学以及作为催化剂使用。如何在保持介孔结构的基础上提高材料的结晶性及功能性,利用低成本模板剂制备结构稳定、高孔隙率和高比表面积的介孔材料已成为研究热点。     

三维超浸润多孔材料在油水分离中的研究进展

受自然界超浸润现象的启发,三维超浸润多孔材料因其具有独特的油水分离优势受到科研工作者的广泛关注。本文首先分析了三维超浸润多孔油水分离材料的表面浸润性基础模型,包括Young模型、Wenzel模型和Cassie-Baxter模型;随后指出设计三维超浸润多孔材料的关键是调控材料的表面能和纳微结构,总结了三维超浸润多孔材料存在的独特优势,包括空隙率高、密度小、质地轻、比表面积大等特性;揭示了常见的三维超浸润多孔材料的油水分离原理,包括表面介质或基团对油滴/水滴的吸附效应以及不同亲疏性的选择效应。基于此,概括了不同种类三维超浸润多孔材料在油水分离领域中的研究进展,包括三维超浸润多孔海绵、三维超浸润多孔泡沫、三维超浸润多孔气凝胶,并针对不同类型三维超浸润多孔材料在油水分离过程中存在的独特优势和缺陷进行了总结,指出三维超浸润多孔材料在实际应用中存在的问题和挑战,并对研究出机械性能稳定、回弹性好、具备持久分离效果的三维超浸润多孔材料进行了展望。     

层状复合氢氧化物的结构调控及其吸附重金属离子的研究进展

层状复合氢氧化物（LDHs）是具有特殊层状结构的阴离子黏土,具有化学组成可调、比表面积大及结构记忆效应独特等性质,在废水处理方面备受关注。调控LDHs自身结构,是进一步扩大其应用范围、提高其吸附性能的有效途径。该文介绍了LDHs特殊的层状结构和其自身性质;总结了LDHs最常用的制备方法,即共沉淀法、离子交换法、尿素水解法、煅烧复原法和溶胶-凝胶法等,分别介绍了各种制备方法的原理和特点;综述了LDHs的结构调控对其吸附重金属离子性能的影响,并总结了LDHs对重金属离子的吸附机理;最后,指出了目前LDHs在处理含有重金属离子废水研究中面临的挑战,并对该材料未来的研究方向和发展趋势进行了展望。     

丙烯酸树脂的纳米材料改性研究进展

纳米粒子具有量子尺寸、小尺寸、表面界面等特殊效应,它能使丙烯酸树脂的耐老化性、耐腐蚀性、抗辐射性和耐冲击性等得到提高,纳米材料已广泛应用于丙烯酸树脂的改性。本文介绍了纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、纳米蒙脱土等对丙烯酸树脂的改性研究进展,展望了纳米材料改性丙烯酸树脂的研究前景。     

碳基全固态离子选择性电极材料研究进展

离子选择性电极作为一种常见的电位型化学传感器,具有结构简单、制作成本低、易微型化、可穿戴化等特点,被广泛应用到工业分析、环境监测、生物医疗等领域。固态转导层作为全固态离子选择性电极的组成部件之一,对电极的性能起着至关重要影响。碳基材料具有良好的离子-电子信号转换效率和化学稳定性,被认为是理想的固态转导层材料。本文阐述了碳基材料在全固态离子选择性电极中的响应机理,综述了石墨烯、碳纳米管、多孔碳材料及其他碳基材料作为固态转导层材料的研究进展,分析对比了上述材料的导电性、电容性、比表面积、疏水性等性能,并展望了其未来的发展趋势。     

碳纳米管增强纳米银复合材料应用进展

归纳了碳纳米管增强纳米银复合材料(Ag/CNT)的制备途径及性能变化,阐述了Ag/CNT复合材料在水离子体检测、抗菌、催化、传感器等领域的应用。并指出:在制备方式中,在吸附型CNT沉积纳米银(Ag/a–CNT)复合物质制备过程中,由于CNT表面基团的保护效应,致使纳米Ag在CNT表面均匀分散,同时,CNT大的比表面积又增强了银纳米粒子的吸附作用。Ag/a–CNT将是以后CNT增强纳米银复合材料主要的制备方式。另外,纳米银的加入不仅可以增强复合物质光学和热学性能,而且还能产生复合材料新的其它性能和应用。如何在保证复合材料应用效果的情况下,降低成本和实现工业化生产都将是今后的努力方向。     

纳米银修饰电极的电化学性能初探

在圆柱形电解槽中,采用直流电沉积方法在导电玻璃上沉积银纳米材料,制备了Ag/I-TO、Ag/CNTs/ITO复合电极,并以制得的复合电极做工作电极,测定两种电极在磷酸缓冲溶液中的循环伏安响应曲线。CNTs具有很高的比表面积,除了对银离子的反应具有催化作用外,还可能对带有负电荷的SCN-离子具有吸附作用。实验结果表明：银修饰的碳纳米管导电玻璃电极具有很好的电化学活性,可用于检测SCN^-。     

基于Cu-Mg-Al三元类水滑石修饰玻碳电极对食品中亚硝酸根的检测

制备了Cu-Mg-Al三元类水滑石修饰玻碳电极,研究了亚硝酸根在修饰电极上的电化学行为,Cu-Mg-Al三元类水滑石对亚硝酸根的电化学氧化具有明显的催化活性,评估了溶液pH值、扫描速率和施加电位对亚硝酸盐电流响应的影响,计算了电机有效表面积和NO2-在修饰电极表面的吸附容量,并初步探讨了催化机理,在优化的实验条件下,该修饰电极对NO2-的测定线性范围为0.1~10.42μmol/L,检测限为0.08μmol/L(S/N=3)。将该传感器用于食品中亚硝酸根离子的测定,结果满意。