镉离子印迹硅胶材料的制备、表征及其吸附性能研究

采用表面接枝印迹技术,以Cd2+作为模板离子,二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷为功能分子,硅胶为支撑物,环氧氯丙烷为交联剂,在硅胶表面制备了一种新型的Cd2+离子印迹硅胶材料,并利用平衡吸附法研究了印迹材料的吸附性能和选择识别能力。结果表明,最大吸附量为30.8mg/g,20min即可达到吸附平衡;当pH值在4～8范围内,印迹材料保持了较好的吸附容量;印迹材料对Cd2+离子具有较强的选择性识别能力,重复使用性能稳定。     

表面印迹聚烯丙基胺硅胶材料的制备研究

以硅胶为基体,聚烯丙基胺(PAA)为表面修饰剂,ECH为交联剂,制备了铜表面印迹材料IIP-PAA/SiO2。考察了印迹条件对印迹材料吸附性能的影响,结果为:n(Cu2+):n(N)为0.5,n(ECH):n(N)为0.6,印迹温度323K,时间3h,甲醇为反应介质。合成的IIP-PAA/SiO2材料对Cu(Ⅱ)的吸附性能明显优于PAA/SiO2和NIP材料。在相同条件下,印迹材料的铜吸附量达到0.631mmol·g-1,铜锌选择性系数为56.3,相对选择性系数为26.0。另外印迹材料具有再生吸附性能,经过5次吸附-解吸循环后,其吸附容量维持在90.2%以上。     

AOPAN/RC纳米纤维膜的制备及对金属离子吸附性能

采用静电纺丝技术制备聚丙烯腈/醋酸纤维素(PAN/CA)纳米纤维膜,通过化学改性制备偕胺肟化聚丙烯腈/再生纤维素(AOPAN/RC)纳米纤维膜,研究了纳米纤维膜对单一金属离子(Fe~(3+))和混合金属离子(Cu~(2+)、Cd~(2+)、Fe~(3+))的吸附性能。通过扫描电镜、红外光谱、X射线能谱仪等测试对纳米纤维膜进行了表征,并通过静态接触角测定纳米纤维膜亲水性能。研究表明,改性后制备的AOPAN/RC纳米纤维膜的亲水性能得到较大改善,同时纳米纤维膜能够高效吸附溶液中的金属离子,纳米纤维膜对单一组分Fe~(3+)的饱和吸附可达411.21mg/g,对于混合金属离子溶液,纳米纤维膜对其吸附能力顺序为Fe~(3+)Cu~(2+)Cd~(2+),而且纳米纤维膜具备优良的重复使用能力。     

水杨酸型螯合树脂对Al~(3+)和Fe~(3+)的吸附性能研究

利用氯甲基化和亲核取代反应,制备了水杨酸型螯合树脂,并用FT-IR分析方法对其进行了检测。将所合成的树脂作为吸附材料,分别对Al~(3+)和Fe~(3+)溶液进行吸附实验,主要考察了吸附时间、温度及pH值等对树脂吸附性能的影响,得到了Al~(3+)和Fe~(3+)的最佳吸附条件。在Al~(3+)和Fe~(3+)最佳吸附条件下,改变吸附剂的质量,进行树脂对Al~(3+)和Fe~(3+)混合溶液的吸附实验。实验结果表明,这种树脂不仅可以同时吸附这2种离子,而且对这2种离子的吸附质量相差不大。     

镉离子印迹硅胶的制备与吸附性能

采用表面印迹技术和溶胶-凝胶法,以Cd(Ⅱ)离子作为印迹离子,硫氰基丙基三甲氧基硅烷为功能分子,环氧氯丙烷为交联剂,在硅胶表面制备Cd(Ⅱ)离子印迹聚合物(IIP-TCPTS/SiO2),并利用平衡吸附法研究了聚合物吸附性能和选择识别能力。结果表明,最大吸附量为16.7 mg/g;20 min即可达到吸附平衡;当pH值在5.4~7.8范围内,印迹聚合物保持了较好的吸附容量;印迹聚合物对Cd(Ⅱ)离子具有较强的选择性识别能力;重复使用时性能稳定。     

掺杂Ba~(2+)改善锌铁氧体/还原氧化石墨烯的吸附性能和磁性能（英文）

以Ba~(2+)、Fe~(3+)、Zn~(2+)和氧化石墨烯(GO)为原料,采用一步溶剂热法制备了Ba~(2+)掺杂的锌铁氧体/还原氧化石墨烯(Ba~(2+)-ZF/rGO)磁性吸附剂材料。在反应过程中,实现了Ba~(2+)掺杂锌铁氧体(Ba~(2+)-ZF)的合成、GO的还原以及两相的复合等过程的同步进行,一步合成了Ba~(2+)-ZF/rGO复合材料。实验结果表明,无机粒子均匀地分散在还原氧化石墨烯(r GO)基底上,且无团聚现象。Ba~(2+)-ZF/rGO复合材料对染料分子具有优异的吸附性能,且吸附过程符合准二级动力学模型。特别地,Ba~(2+)、Fe~(2+)(来源于Fe~(3+)的还原)的引入极大地改善了复合材料的磁性能,显示出了良好的磁分离性。因此,本实验合成的Ba~(2+)-ZF/rGO复合材料是一种高效且具有良好磁分离性的吸附剂材料。     

水热辅助表面接枝印迹法制备Cd(Ⅱ)离子印迹硅胶及其性能研究

采用水热辅助表面接枝印迹技术,以Cd(Ⅱ)离子作为模板,巯基丙基三甲氧基硅烷为功能分子,环氧氯丙烷为交联剂,在硅胶表面制备出高容量的Cd(Ⅱ)离子印迹硅胶材料,利用红外光谱仪、扫描电镜、热重分析仪等进行了表征,采用平衡吸附法研究了印迹硅胶材料的吸附性能和选择识别能力。结果表明,印迹硅胶材料和非印迹硅胶材料的最大吸附量分别为42.5和22.1mg/g;印迹硅胶材料对Cd(Ⅱ)离子具有较强的选择识别能力,对Cd(Ⅱ)离子的吸附行为更符合Langmuir模型,20min即可达到吸附平衡,符合准二级动力学方程,pH值在4～8范围内,保持了较好的吸附容量;重复使用时性能较好。     

基于铝酸盐类长余辉材料的Fe3+荧光探针

SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)是常见的长余辉发光材料,具有良好的发光和余辉性能,能够作为荧光共振能量转移(FRET)体系中能量供体,使探针具备在无光源激发条件下的检测能力.但其易发生水解反应而失去光学性能,这限制了其应用.对SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)进行表面修饰改性,并以其为基体制备可利用余辉进行检测的荧光探针具有重要的研究意义.本文利用正硅酸乙酯(TEOS)在酸性条件下的水解缩合在SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)表面包覆SiO_2以提高其耐水性,并通过硅烷偶联剂将其与罗丹明B连接构成一种新型荧光探针.采用扫描电镜、荧光光谱等检测手段对所制备探针进行表征,并分别研究了探针在有、无光源激发条件下的检测性能.结果表明,制备的探针对Fe~(3+)有较特殊的响应,可用于检测溶液中的Fe~(3+).该探针在光源激发下可定量检测溶液中100～500μmol/L浓度范围内的Fe~(3+),在无光源激发条件下可利用自身余辉检测溶液中500μmol/L以上浓度的Fe~(3+).     

铁铕共掺杂的TiO_2空心微球的制备及光催化活性

通过溶胶-凝胶法制备铁铕共掺杂的TiO_2(Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2)空心微球,采用XRD、TEM、BET和XPS等对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。结果表明:SiO_2微球表面均匀地包覆了1层TiO_2,超声有利于提高SiO_2@TiO_2复合微球间的分散性,同时也发现煅烧前对SiO_2@TiO_2复合微球进行研磨处理后所得的Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球部分塌陷,而未研磨和煅烧后研磨所得Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球完整性较好。XRD和BET分析表明,Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球为锐钛矿且具有良好的介孔结构,铁铕共掺杂在TiO_2空心微球中产生协同作用,使Fe3+-Eu3+/TiO2空心微球的粒径进一步减小,比表面积增大。当Fe~(3+)的掺杂量为1.0%、Eu~(3+)的掺杂量为0.5%时,Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球的光催化活性最高。     

海藻酸钙-二氧化硅杂化材料的制备及对Cu(Ⅱ)吸附性能

利用海藻酸钠(SA)、正硅酸四乙酯(TEOS)为原料,通过反应制备海藻酸钙/二氧化硅(CA/SiO_2)杂化材料,利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构以及表面、断面进行表征,采用原子力发射光谱仪测试杂化材料作为吸附剂对Cu~(2+)吸附性能,并从吸附动力学和热力学角度分析吸附机理。结果表明,红外光谱证实杂化材料制备成功;扫描电子显微镜观察到杂化材料表面趋于平整,断面结构看到材料的内部孔洞较多。吸附实验结果表明,杂化材料对Cu~(2+)去除率较CA提升67.01%,最佳吸附条件为温度为55℃、pH处于中性条件;同时吸附过程符合拟一阶动力学模型及Freundlich等温吸附模型,Langmuir模型计算得到对Cu~(2+)最大吸附容量为129.6 mg/g,Freundlich常数01/n=0.46720.5,吸附过程容易进行;并且材料具备多离子同时吸附能力,重复使用5次仍有优异去除率。     

胺基化改性D301树脂对AuCl_4~-的吸附及识别性能

以D301树脂为载体,先接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯再用乙二胺进行改性,制得胺基化改性树脂D301-g-APGMA。对D301-g-APGMA进行了FTIR及XPS表征,并考察了D301-g-APGMA对AuCl_4~-的吸附性能及识别选择性能。研究结果显示,D301-g-APGMA对AuCl_4~-表现出了优良的吸附性能和识别选择能力,在25℃、pH值为2的条件下,静态吸附量可以达到276.74 mg/g;相对于Cu~(2+)与Fe~(3+),选择性系数分别为713,374。此外,D301-g-APGMA具有优良的再生与重复使用性能。     

离子印迹聚合物对Sc(Ⅲ)的结合识别性能研究

将功能大分子聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI)化学接枝到硅胶微粒表面,成功制得了功能接枝材料PEI/SiO2;采用表面印迹技术,以Sc3+为模板离子,乙二醇二缩水甘油醚为交联剂,对硅胶表面的PEI大分子链进行了交联,同时实现了Sc3+离子的印迹,制得了Sc3+印迹材料IIP-PEI/SiO2。采用静态法研究了IIP-PEI/SiO2对Sc3+的结合特性与识别选择性。实验结果表明,Sc3+印迹材料IIP-PEI/SiO2对Sc3+具有强的结合亲合性与优良的识别选择性。IIPPEI/SiO2对Sc3+的结合容量可以达到1.08mg/g,结合行为服从Freundlich单分子层吸附。相对于Al 3+离子和Fe3+离子,IIP-PEI/SiO2对Sc3+离子的选择性系数分别为4.21和5.73。对模拟和实际赤泥酸浸液进行了研究,实现了Sc3+的高效回收。另外,IIP-PEI/SiO2具有良好的重复使用性能。     

共存离子对Bentonite/LS-g-AM-co-MAH吸附Pb~(2+)的影响

采用自制膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂(Bentonite/LS-g-AM-co-MAH),研究了外加电解质中竞争阳离子与共存阴离子对Bentonite/LS-g-AM-co-MAH吸附Pb~(2+)的影响。结果表明:竞争阳离子Li~+、Na~+、K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Ni ~(2+)、Co~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)抑制Pb~(2+)的吸附,抑制作用顺序为Cu~(2+)Cd~(2+)Zn~(2+)Co~(2+)Ni ~(2+)Ca~(2+)Mg~(2+)K~+Na~+Li~+;Fe~(3+)和Al~(3+)在pH=2.0~3.0时抑制Pb~(2+)的吸附,在pH=4.0~6.0时促进Pb~(2+)的吸附,两者的影响顺序为Fe~(3+)Al~(3+)。共存阴离子NO_3~-、Cl~-和Br~-抑制Pb~(2+)的吸附,抑制作用顺序为Br~-Cl~-NO_3~-;SO_4~(2-)和PO_4~(3-)有利于去除Pb~(2+),两者影响基本相同。     

Cu~(2+)-IIP印迹材料的制备及性能研究

以Cu2+为模板,环氧氯丙烷(ECH)为交联剂,羧基碳纳米管(MWNTs-COOH)为载体,采用"Grafting onto"方法在羧基碳纳米管表面键连大分子链聚乙烯亚胺(PEI),制备了功能单体MWNTs-CO/PEI,获得铜离子印迹材料。利用FTIR、TEM对产物进行了表征,探讨了模板离子的初始浓度、溶液pH值、吸附时间对吸附容量的影响,以及印迹材料的吸附选择性和重复使用率。结果表明,PEI中的N-H键断裂,H原子被烷基取代,环氧氯丙烷发生开环反应,键连到PEI的N原子上;羧基碳纳米管表面包覆了一层厚度约为20nm的印迹层,呈蜂窝状;在Cu2+初始质量浓度为100mg/L、pH=6、吸附时间为1h时,Cu2+-IIP印迹材料和非印迹材料的最大吸附容量分别为43.68mg/g和21.85mg/g;在同时存在Cu2+、Zn2+的溶液中,印迹材料的选择性能较好;重复使用时,吸附性能稳定。     

多巴胺-Fe3+/天然橡胶复合材料的制备及性能研究

将多巴胺(DOPA)和Fe~(3+)的动态可逆配位键引入到高分子材料中,是制备具有自修复性能高分子材料的有效方法。利用碳纳米管(CNT)表面包覆的DOPA与Fe~(3+)之间的配位作用,制备出具有自修复性能的复合材料。结果表明:Fe~(3+)与DOPA可形成3种配位结构,其中三配位复合材料的力学强度最高可达4.3MPa。另外,DOPA与Fe~(3+)的配位结构及DOPA含量都会影响复合材料的修复性能。随DOPA含量增加,复合材料中配位键含量提高,修复后强度可达1.2MPa。     

携带季铵阳离子的铜(Ⅱ)离子印迹聚合物制备及吸附性能研究

以N,N-二甲基烯丙基胺,5-氯甲基水杨醛及邻氨基苯酚为原料合成5-[氯化(N,N-二甲基-N-烯丙基铵基)甲基]水杨醛缩邻氨基苯酚(DMAA-QAs-HAE),之后以甲基丙烯酸甲酯为共聚单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,采用悬浮聚合法,制得携带季铵阳离子的铜(Ⅱ)离子印迹聚合物[Cu(Ⅱ)-IIPs]。实验结果表明:在pH=4,铜(Ⅱ)离子初始浓度为800mg/L,25℃,吸附15min,Cu(Ⅱ)-IIPs对铜(Ⅱ)离子的最大吸附量可达52.78mg/g,对干扰离子Fe~(3+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)和Ni~(2+)都有良好的选择吸附性能。     

铜离子印迹聚合物的制备及吸附性能研究

以4-乙烯基吡啶和丙烯酰胺为双功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,甲醇为溶剂,制备了Cu2+印迹聚合物。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对印迹和非印迹聚合物的结构和形貌进行了表征。研究了印迹聚合物对Cu2+的吸附、洗脱性能和选择识别能力。结果表明,在pH值为6.0,10min即达吸附平衡;以0.3mol/L的HCl作为洗脱液,3min洗脱率达96.0%以上;与非印迹聚合物相比,印迹聚合物对Cu2+具有优异的选择吸附和识别性能,饱和吸附量为15.67mg/g,富集倍数达50倍。     

Co~(2+)-Ni~(2+)-Al~(3+)-CH_3(CH_2)_(11)SO_3~--LDHs制备及吸油性能研究

尿素作为沉淀剂,采用均相沉淀技术制得Co~(2+)-Ni~(2+)-Al~(3+)-LDHs层状材料。以Co~(2+)-Ni~(2+)-Al~(3+)-LDHs作为前驱体,分别与NaCl、十二烷基磺酸钠[CH_3(CH_2)_(11)SO_3~-Na]进行离子交换反应分别制得Co~(2+)-Ni~(2+)-Al~(3+)-CH_3(CH_2)_(11)SO_3~--LDHs新型吸附剂材料,实现了将CH_3(CH_2)_(11)SO_3~-负载到Co~(2+)-Ni~(2+)-Al~(3+)-LDHs层状材料。研究表明Co~(2+)-Ni~(2+)-Al~(3+)-SDS~--LDHs为介孔材料,增强了类水滑石的亲油吸附性能,其比表面积为136.2m~2/g,平均孔径为18.3nm,在相对压强(P/P0)为1.0时,吸附量达到321cm~3/g,具有较好的吸附性能。     

膨化稻壳对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元离子溶液体系的吸附行为研究

以稻壳(RRH)为原料,通过膨化改性制得吸附材料。对比膨化稻壳(ERH)与其他常用吸附剂如椰壳活性炭、硅藻土、皂土和离子交换树脂等吸附剂的吸附性能,研究其对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元重金属离子的吸附特性。结果表明,与未改性RRH相比,经膨化改性后的稻壳表面结构疏松、层层多变、结构粗糙。在Cu~(2+)-Pb~(2+)二元体系中,ERH吸附Cu~(2+)和Pb~(2+)的最大吸附容量分别为7.13mg/g和10.6mg/g。同时,ERH对于Pb~(2+)的吸附能力大于Cu~(2+)的吸附能力,具有一定选择性,而离子交换树脂和皂土吸附容量都较高,对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元金属离子吸附选择性不明显。通过拟合分析,ERH吸附过程均符合准二级动力学方程和Langmuir单分子层吸附模型。     

高强度超拉伸全物理交联双网络水凝胶的制备与性能

以锂藻土(Laponite)与聚丙烯酰胺(PAM)间的氢键交联作用网络形成第1网络、以三价铁离子(Fe~(3+))与海藻酸钠(Alginate)间的离子交联作用形成第2网络,制备了锂藻土-聚丙烯酰胺/Fe~(3+)-海藻酸钠(Laponite-PAM/Fe~(3+)-Alginate)全物理交联双网络水凝胶。通过扫描电镜表征了Laponite-PAM/Fe~(3+)-Alginate双网络水凝胶的微观结构,探究了Fe~(3+)浓度和锂藻土含量对Laponite-PAM/Fe~(3+)-Alginate双网络水凝胶力学性能的影响,并通过拉伸-回复测试表征了水凝胶的回复性能和抗疲劳性能。结果表明,Laponite-PAM/Fe~(3+)-Alginate全物理交联双网络水凝胶内部具有致密的三维网络结构,其断裂强度可达2.4 MPa,断裂伸长率可达2600%,韧性可达44.8 MJ/m~3,具有优异的力学性能、良好的回复性能及抗疲劳性能。