巯基改性SBA-15的制备及其对Cr6+的吸附

环境中存在的重金属铬对人体健康有严重的危害, 本研究采用水热共缩聚法制备了一种对Cr ⁶⁺有较高吸附能力的介孔材料SBA-15-SH。经红外光谱证实, 通过使用改性硅源3-巯丙基三甲氧基硅烷, 对SBA-15成功实现了巯基改性。经扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察, 所制备的材料呈棒状, 具有均匀的孔道结构, 孔径约为7 nm。将制备材料用于重金属Cr ⁶⁺的吸附, 研究了吸附时间、环境温度、Cr ⁶⁺溶液pH和初始浓度以及吸附剂用量对吸附剂吸附性能的影响。研究表明: 该材料吸附Cr ⁶⁺的平衡吸附时间约10 min, 吸附过程符合Langmuir方程与伪二级动力学模型。当Cr ⁶⁺溶液pH为4.0、吸附温度在25~45 ℃时, 介孔材料SBA-15-SH对Cr ⁶⁺吸附量最大, 达到6.85 mg/g。将本方法用于自来水和工业废水中Cr ⁶⁺的吸附, 回收率介于95%~105%之间。     

具有多级孔结构的丝光沸石的合成与性能研究

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂, 在不添加晶种和有机共溶剂的情况下采用简单的一步水热合成法制备了含有2~4 nm介孔的多级孔纳米丝光沸石。 通过改变 CTAB引入量可以调节所得多级孔丝光沸石样品的外比表面积以及介孔孔容, 最大外比表面积和介孔孔容可分别达到191 m²/g和0.17 cm³/g。均三甲苯在丝光沸石样品上的吸附行为表明, 微孔丝光沸石仅能吸附少量的吸附质, 而多级孔丝光沸石吸附量较大, 并呈现出IV型等温线的特征, 展示出多级孔丝光沸石中介孔的特征。以均三甲苯与苄基氯的苄基化反应来考察多级孔丝光的催化性能。相比于传统微孔丝光沸石, 苄基化反应在多级孔丝光沸石的转化率提高了近7倍, 反应的表观速率常数提高了近19倍。这是由于多级孔丝光沸石较高的外表面积和介孔孔容可以有效地改善大分子反应物的可接近性和产物的传质速率, 从而提高了大分子催化反应的效率。     

可调孔骨胶水凝胶的制备以及在治理土壤重金属污染中的应用

以骨胶为基材，戊二醛为交联剂，添加调孔剂(由水、异丙醇、异丙醇铝、硝酸组成),制备了一种可调节孔隙大小的三维网络结构水凝胶。考察了调孔剂含量为1%、2%、3%时，水凝胶对重金属离子(Cr₂O₇^2-、Ni²⁺、Cu²⁺)的吸附性能。结果表明：当调孔剂含量为2%时，水凝胶吸附性能最好，对Cr₂O₇^2-、Ni²⁺和Cu²⁺最大吸附平衡浓度分别为276mg/g、321mg/g和218mg/g;吸附动力学拟合和吸附等温模型拟合表明，水凝胶对Cr₂O₇^2-的吸附过程符合伪二级动力学模型，属于单层化学吸附；对Ni²⁺和Cu²⁺的吸附过程符合伪一级动力学模型，属于单层物理吸附。     

多级结构α-MoO3空心微球的构筑及其对有机染料的吸附性能

具有多级结构的半导体金属氧化物, 其特有的立体空间结构使材料具有超高活性, 在吸附领域具有应用潜力。研究采用简单的一步溶剂热法制备了空心球状的MoO₂前驱体, 400 ℃热处理后得到多级结构α-MoO₃空心微球。空心球的直径为600~800 nm, 由宽度约70 nm的纳米棒构筑而成。该球状α-MoO₃纳米材料对亚甲基蓝(MB)染料具有优良的吸附性能。当α-MoO₃吸附剂用量为0.5 g/L、MB染料浓度为20 mg/L、吸附时间为5 min时, 移除率可达到73.40%。吸附60 min时, 吸附达到平衡, 此后移除率为97.53%~99.65%。该吸附动力学过程符合拟二级动力学模型, 吸附等温线符合 Langmuir 模型拟合, 最大吸附量为 1543.2 mg/g。α-MoO₃微球由于多级且中空的纳米结构, 对MB染料具有用量少、吸附速率快和吸附完全等特点。该材料可以用于吸附废水中其他有机染料。     

天冬酰胺功能化螯合纤维素的制备表征及对重金属的吸附去除

纤维素是一种储量丰富、可持续、环境友好的优质天然材料。文中为了改善纤维素对重金属的吸附去除能力,利用天冬酰胺作为改性剂,通过Schiff碱反应,制备了天冬酰胺功能化的螯合纤维素(Asn-CL),表征了其形貌和结构,研究了其对水溶液中Cd²⁺和Pb²⁺的吸附去除性能。Asn-CL吸附Cd²⁺和Pb²⁺的最佳pH范围为4.5～5.5;在30 min内, Asn-CL对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附能快速地达到平衡;在30℃时,Asn-CL对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附容量分别为126.2 mg/g和172.1 mg/g,与微晶纤维素相比,Asn-CL能够明显地增强对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附去除能力。Langmuir和准二级动力学模型可以很好地描述Asn-CL对2种金属离子的吸附过程。Asn-CL具有较好的可再生性,能够重复使用。     

软模板导向合成多级孔丝光沸石及其苯的苄基化催化性能

通常认为丝光沸石是具有一维孔道结构的微孔沸石, 在涉及大分子的催化反应中存在较为严重的扩散限制。以双季铵型表面活性剂C₁₈H₃₇N⁺(CH₃)₂C₆H₁₂N⁺(CH₃)₂C₆H₁₃(Br^-)₂(C_18-6-6Br₂)作为软模板, 在水热条件下制备了多级孔丝光沸石分子筛。采用XRD、FT-IR、SEM、TEM、TG-DTG、N₂物理吸附、NH₃-TPD等手段对样品的晶体结构和物化性能进行了表征。结果表明, 加入C_18-6-6Br₂制备了纳米棒定向排列的多级孔丝光沸石, 而且可通过改变合成体系中C_18-6-6Br₂/SiO₂的比值, 对样品的晶粒尺寸、介孔表面积和介孔孔容进行系统调变。在苯与苯甲醇的苄基化反应中, 多级孔样品比传统微孔丝光沸石表现出更好的苄基化反应催化性能和显著提高的反应速率。多级孔丝光沸石优异的催化性能归因于介孔的存在使其具有更多的可接近活性位和更优异的质量传输性质, 这种独特的多级孔丝光沸石在大分子催化转化反应中具有较大的应用潜力。     

介孔纳米羟基磷灰石对刚果红染料吸附性能的研究

以氯化钙、磷酸氢二铵、十六烷基三甲基溴化铵为原料，采用水热合成工艺制备了介孔纳米羟基磷灰石，并用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和比表面积分析仪对其进行物相、形貌和结构进行表征，然后着重研究了介孔纳米羟基磷灰石在各种不同条件下对刚果红染料的吸附性能。结果表明：介孔纳米羟基磷灰石的微观形貌为针棒状，比表面积为29.7376m²/g,平均孔径为41.558nm,孔体积为0.325196cm³/g。介孔纳米羟基磷灰石材料对刚果红染料具有较好的吸附性能，当溶液pH为7时，介孔纳米羟基磷灰石对刚果红吸附效果最好，最大吸附量可达183.77mg/g。通过模型拟合可知介孔纳米羟基磷灰石对刚果红的吸附过程符合准二级动力学模型和朗格缪尔等温吸附模型，属于自发的吸热过程。因此，介孔纳米羟基磷灰石可以作为绿色生物吸附剂用于染料的吸附。     

EDTA辅助合成Co3O4纳米材料及其气敏性能

以有机化合物作为助剂合成纳米材料, 可调控材料的形貌和结构, 进而影响材料的催化和电化学性能。以乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA-2Na)为助剂, 乙酸钴为钴源, 利用水热法合成Co₃O₄纳米材料, 测定材料的结构和气敏性能, 研究其结构与气敏性能的关系, 并探讨EDTA-2Na在材料合成中的作用机制。结果表明, Co²⁺与EDTA^2-形成的配合物调控Co₃O₄晶核的生长方向, 形成了边长约为50 nm的六边形介孔纳米片。在205 ℃下, 利用该材料构筑的气敏传感器对100×10^-6甲苯响应值约为104, 在225 ℃下对100×10^-6丙酮的响应值约为70。该传感器对甲苯和丙酮等挥发性有机化合物(VOCs)的高响应性能是由于EDTA-2Na辅助合成的Co₃O₄表面存在的大量缺陷, 提高了吸附氧含量。另外, 介孔结构和较大的比表面积有利于VOCs的吸附、表面反应和扩散。本研究提供了一种添加EDTA-2Na辅助合成Co₃O₄纳米材料并获得高响应VOCs气体传感器的有效方法。     

硫掺杂多孔碳材料的制备及其对脱硫废水中重金属的电吸附性能研究

燃煤电厂脱硫废水中的重金属污染对环境有巨大潜在危害,其中Pb²⁺、Cd²⁺、Cr³⁺等重金属离子的问题尤其突出。如何高效、有针对性地去除相关重金属离子,是废水净化的一个挑战。为此,通过模板法制备硫掺杂多孔碳材料,有选择性地对废水中相关重金属离子进行电吸附。结果表明：材料对于废水中的Pb²⁺、Cd²⁺、Cr³⁺在5次循环后的脱除效率仍可以达到99%左右。针对我国北部某燃煤电厂的实际脱硫废水进行电吸附实验,其中的Pb²⁺、Cd²⁺、Cr³⁺质量浓度被有效降低到小于0.2μg/L。通过结构、形貌以及电化学等表征发现,S/PC₃具有出色的离子输送通道(介孔占比91.06%)和电化学性能(117.3 F/g,1 A/g)。同时,适宜的硫掺杂量提高了其位点活性,使得硫原子(路易斯软碱)和重金属离子(路易斯软酸)结合。     

氯化锌催化活化制备中孔活性炭及其对Cr6+的吸附性能

为进一步提高活性炭对废水中Cr⁶⁺的吸附能力,采用氯化锌对市售微孔活性炭粉进行催化活化,制成了中孔活性炭,并研究了中孔活性炭对Cr⁶⁺的吸附性能。通过单因素试验优选了中孔活性炭吸附Cr⁶⁺的工艺参数;研究了中孔活性炭吸附Cr⁶⁺的吸附动力学和吸附等温线,并进行了再生吸附试验。结果表明:向100 mL Cr⁶⁺初始浓度为100 mg/L的重铬酸钾溶液中投加0.1 g中孔活性炭,控制温度为35℃,pH=2,3 h即可达吸附平衡,此时吸附效果最佳,最大吸附量达93.7 mg/g;中孔活性炭对Cr⁶⁺的吸附遵循二级动力学规律,符合Langmuir吸附等温式;吸附/再生循环2次后,中孔活性炭吸附能力保持不变,循环5次后,活性炭对Cr⁶⁺的吸附量为初始吸附量的75%,碳损失率为6.5%。     

One pot synthesis of monodispersed L-glutathione stabilized gold nanoparticles for the detection of Pb2+ ions

Direct mixture of Au³⁺ with glutathione (GSH), which act as both reduction agents and stabilizers, in aqueous solution gave rise to production of gold nanoparticles (Au NPs) with uniform sizes of around 21 nm. The GSH stabilizer Au NPs in solution show immediate aggregation after addition of 1 mol/L NaCl aqueous solution containing Pb²⁺ ions. The Pb²⁺-induced aggregation in Au NP solution is monitored by both colorimetric response and UV-vis spectroscopy. A rather broad linear range (from 0.1 to 30 μmol/L) and low detection limit (0.1 μmol/L) are explored for Au NP sensors used for detection of Pb²⁺ ions. Furthermore, the response of GSH-stabilized Au NPs toward Pb²⁺ ions is specific compared with other possible interferants (Hg²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Ca²⁺, Mn²⁺, Cd²⁺, and Ba²⁺).     

聚天冬氨酸/木质纤维素水凝胶的制备及吸附性能

采用水溶液聚合法合成聚天冬氨酸（PASP）/木质纤维素（LNC）水凝胶;考察了预处理时间、预处理温度、KMnO₄浓度、戊二醛用量、PASP的用量、反应时间以及反应温度对PASP/LNC水凝胶吸附Pb2+、Cd2+性能的影响;运用Langmuir吸附等温线计算PASP/LNC水凝胶最大吸附量;使用HNO₃对PASP/LNC水凝胶进行脱附再生实验;采用SEM和FTIR对水凝胶的结构进行表征。吸附结果表明:预处理时间15 min,预处理温度50 ℃、KMnO₄浓度0.06 mol·L-1、戊二醛用量1.00 g、PASP用量11 g、反应时间3.5 h且反应温度70 ℃时,对Pb2+、Cd2+的平衡吸附容量分别为980.39 mg·g-1、813.01 mg·g-1。 吸附/脱附循环实验表明:循环吸附脱附4次后PASP/LNC水凝胶吸附量仍较高,PASP/LNC水凝胶是一种可循环利用的吸附剂。表征结果表明:PASP/LNC水凝胶的表面有大小不等的孔隙,PASP的—COOH与LNC的O—H发生缩聚反应,形成具有三维网络结构的水凝胶。      

A useful approach towards solid–liquid extraction of metal cations with unsupported calixarenes

This article describes a convenient and effective method to study the extraction properties of unsupported calixarenes used as solid extracting agents. The solid–liquid extraction properties of different functionalized calixarene derivatives were studied. This method was compared to classic liquid–liquid extractions. The reproducibility of the solid–liquid extractions was studied among with the calixarene recycling. Results obtained for Cu²⁺, Cd²⁺and Pb²⁺extractions using both methods have revealed the interest to use calixarenes as solid extracting agents. Moreover, a study of selective extraction has been carried out.     

印迹改性磁性交联壳聚糖的表征及吸附性能

为了提高壳聚糖（CS）对Pb²⁺的去除能力,制备了印迹改性磁性交联壳聚糖（Pb-TMCS）,采用FTIR、SEM和XRD对其结构和形态进行了表征,研究了Pb-TMCS对Pb²⁺的吸附、脱附性能及选择性。结果表明：与CS相比,Pb-TMCS的表面孔隙和褶皱增多;Pb-TMCS引入了更多的-OH和-NH₂;Pb-TMCS内部包覆磁性物质Fe₃O₄,Pb-TMCS对 CS的相对选择性系数大于2;Pb-TMCS对Pb²⁺的吸附量从CS的25.57 mg/g提高到45.26 mg/g,脱附3次后仍可重复使用。Pb-TMCS回收方便,对Pb²⁺选择吸附性能好,无污染,在重金属废水处理中具有广阔的应用前景。     

NF/PDMA/MnO2-Co电容电极对低浓度Pb2+的电吸附特性

在泡沫镍基体上进行阳极电沉积制备了NF/PDMA/MnO₂-Co电极,使用FESEM-EDS、XPS和Raman谱、循环伏安和电容吸脱附测试等手段表征了复合电极的结构和评价其电容特性和对Pb²⁺的吸附行为。结果表明,在电流密度为1 mA/cm²、30℃和3 min条件下制备的NF/PDMA/MnO₂-Co复合电极,在Pb²⁺浓度为20 mg/L的模拟废水中有比较高的比电容值(208.8 F/g),对Pb²⁺有较高的吸附容量(59.9 mg/g);PDMA底层与Co掺杂MnO₂表层的协同作用提高了MnO₂电极电容和吸附性能;吸附动力学拟合表明,复合电极的吸附过程受物理、化学吸附混合控制,并受离子传质和孔隙内扩散的限制;电极的稳定性好,4次循环吸附后的吸附量仍达到51.7 mg/g。     

偕胺肟基螯合氧化硅的合成及其Cu2+亲和性能

以氯化钾为晶体结构导向剂, 以正硅酸乙酯和2-氰乙基三乙氧基硅烷为硅源, 聚(乙二醇)-聚(丙二醇)-聚(乙二醇)三嵌段共聚物为模板剂, 合成了偕胺肟基螯合氧化硅(AO-SBA-15)。通过X射线衍射(XRD)、低温氮气吸附-脱附、傅里叶红外光谱(FT-IR)、Zeta电位分析和元素分析技术对样品的结构、孔性质和螯合官能团等进行了表征。XRD分析结果表明, 偕胺肟基螯合氧化硅材料具有有序的二维六方结构, 通过氮气物理吸附数据计算得到材料的平均孔径和比表面积分别为3.96 nm和435 m²/g。FT-IR分析表明将氰基成功地引入材料中并转化为偕胺肟基螯合官能团, 元素分析发现材料的偕胺肟基含量约为1.6 mmol/g, 此外, Zeta电位分析表明材料呈现电负性。相对未改性的氧化硅材料(SBA-15), AO-SBA-15对铜离子吸附容量提高了2倍; 相对氰基功能化氧化硅(CN-SBA-15), AO-SBA-15吸附容量提高了3.6倍。这表明通过引入偕胺肟基螯合官能团, SBA-15对铜离子的亲和力得到显著提高。     

膨润土/木质素磺酸钠-g-丙烯酰胺-马来酸酐选择性吸附树脂的制备与表征

以木质素磺酸钠(LS)、丙烯酰胺(AM)、马来酸酐(MAH)为原料,膨润土(Ben)为无机添加剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,通过溶液自由基接枝共聚法制备了膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐(Ben/LS-g-AM-co-MAH)选择性吸附树脂。采用元素分析(EA)、比表面积和孔径分析(BET)、FTIR、核磁共振碳谱(13C NMR)、XRD、SEM-EDS及XPS对所得吸附树脂的组成与结构进行了表征。结果表明:Ben/LS-g-AM-co-MAH的结构中含有大量的酰胺基和羧基基团,其在二元Pb2+/Cu2+溶液中对Pb2+具有较高的吸附量以及良好的吸附选择性。      

Fe3O4/高岭土磁性复合材料对Cu2+的吸附性能

为实现高岭土（Kaolin）在Cu²⁺废水处理中的实际应用,采用球磨方法制备了剥离Kaolin,并通过氧化沉淀法制备了Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料。通过激光粒度分析仪、SEM、XRD对Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料的形貌及组成进行表征,并通过测试Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的饱和吸附量和磁分离回收率,确定了当Kaolin球磨4.0 h、掺量为3.0 g时所制备的Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的吸附性能最佳,平衡吸附量为17.98 mg/g。磁滞回线结果表明,Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料具有较好的磁响应性,饱和磁化强度约为16.19 emu/g。此外,采用Langmuir和Freundlich吸附等温式对Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料的吸附数据进行拟合,结果表明,Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的吸附行为基本符合Langmuir吸附等温模型和Freundlich吸附等温模型,既存在单分子层吸附,也存在多分子层吸附。     

Mn,Cu掺杂对ZnS∶Mn,Cu电致发光材料亮度的影响

采用水热法制备了ZnS∶Mn,Cu电致发光材料,利用透射电镜对发光材料的结构和形貌进行表征,并且探讨了Cu2+、Mn2+掺杂量和反应温度对ZnS∶Mn,Cu发光材料亮度的影响。结果显示,随着Cu2+、Mn2+掺杂量的增加,发光材料的亮度也随之增加,但对于Cu2+、Mn2+掺杂都存在最佳值,当Cu2+掺杂量0.2%,Mn2+掺杂量4%,温度150℃时,得到的电致发光材料亮度较高,粒径约10nm左右。     

铋膜电极阳极溶出伏安法检测痕量Cd金属

镉氧化产生的溶出电流与样品中Cd²⁺的浓度有关。本研究通过方波阳极溶出伏安法(SWASV)在活化铋膜电极(Activated BFE)上对低浓度μg/L水平的Cd(II)进行测定。通过电化学方法对电极进行初步改性, 然后电沉积制备铋膜再次对电极进行改进, 从而增强了对痕量目标Cd²⁺的敏感性。对改性前后的玻碳电极(GCE)表面进行SEM、CV、EIS和SWV的表征。为了将这种伏安法传感器应用于含有低浓度Cd²⁺的实际样品中, 对检测Cd²⁺的实验参数进行了研究。使用选定的条件, 在10 min的预富集条件下Cd²⁺的检测限为1 μg/L。