碳包裹磁性颗粒对离子液体的吸附研究

以Fe_3O_4为载体,通过浓硫酸蔗糖碳化法制备出Fe_3O_4/C复合材料,并通过X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对磁性复合材料进行表征,考察了其对水中5种咪唑离子液体的吸附性能。结果表明,Fe_3O_4/C可以有效脱除水中的离子液体,其饱和吸附容量为0.31⁰.41 mmol/g,随着离子液体烷基链的增长,吸附容量增加;吸附过程符合准二级动力学及Langmuir模型。Fe_3O_4/C经硫酸或丙酮溶液解吸之后可以多次重复利用。     

磁性金属有机骨架材料Fe_3O_4@MOF-199的制备及其对甲基蓝的吸附性能研究

实验通过制备Fe_3O_4@MOF-199复合材料,并以其作为吸附剂,对甲基蓝进行吸附研究。并对材料进行扫描电镜(SEM)的表征。通过研究pH值,吸附剂用量,震荡时间等单因素和饱和吸附量来探究Fe_3O_4@MOF-199纳米复合材料的吸附性能。实验结果表明,Fe_3O_4@MOF-199纳米复合材料吸附对甲基蓝吸附的最佳条件为pH值为6,吸附剂添加量为5 mg,震荡时间为60 min。该实验结果表明Fe_3O_4@MOF-199纳米复合材料是去除水中甲基蓝的优良吸附剂。     

Fe_3O_4/RGO的制备及其对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附研究

以氧化石墨烯(GO)和纳米Fe_3O_4为原料,制备磁性石墨烯气凝胶(Fe_3O_4/RGO),通过场发射扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪对Fe_3O_4/RGO进行表征,研究了Fe_3O_4/RGO对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附特性,并使用等温吸附模型、吸附动力学模型、吸附热力学模型对吸附机理进行分析。结果表明,纳米Fe_3O_4成功负载在GO气凝胶表面,并能在外加磁场作用下实现快速磁分离。Fe_3O_4/RGO对重金属离子的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准2级吸附动力学模型,且反应为是吸热过程,能自发进行。Fe_3O_4/RGO在25℃、p H为6时的吸附容量分别为58.48、314.5、56.12 mg/g,Fe_3O_4/RGO对重金属吸附排序为Cu(Ⅱ)Pb(Ⅱ)Cd(Ⅱ)。     

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。     

两步法合成交联碳/氮双掺杂Fe3O4锂离子阳极材料

采用简单高效的两步法制备交联结构的碳/氮双掺杂Fe_3O_4锂离子电池阳极复合材料(Fe_3O_4/C/N)。利用XRD、XPS、TG、SEM、TEM对其进行了表征与分析。当具有交联状纳米结构的复合材料Fe_3O_4/C/N用作锂离子电池的阳极材料时,展现出较高的可逆容量及优异的循环性能。在电流密度为0.2 A/g的条件下,交联状Fe_3O_4/C/N的首次库伦效率为73.9%,循环210圈后,容量仍达516 mA·h/g,容量保持率为64.6%,每个循环周期的容量衰减率为0.17%。     

Fe3O4@ABc复合材料的制备及其对水中甲基橙的吸附

以Fe_3O_4纳米粒子和海藻生物质炭(ABc)为原料,采用共沉淀法制备了磁性海藻生物质炭(Fe_3O_4@ABc)复合材料,并用于甲基橙(MO)的吸附。通过XRD、SEM、TEM、FTIR和VSM对Fe_3O_4@ABc复合材料进行了表征。考察了溶液pH、吸附剂添加量对MO吸附性能的影响,并进行了吸附动力学和等温吸附模型拟合。结果表明,Fe_3O_4纳米粒子成功复合到ABc表面,Fe_3O_4@ABc复合材料具有超顺磁性,在外在磁场的作用下能够快速分离;当m(ABc)∶m(Fe_3O_4)=2∶1时,制备的Fe_3O_4@ABc复合材料比表面积为622.88m2/g,平均孔径1.55 nm,具有良好的MO去除效果。当MO质量浓度为100 mg/L,Fe_3O_4@ABc添加量为10 mg,pH为3,吸附时间240 min,MO的去除率为96.14%。制备的Fe_3O_4@ABc复合材料对MO的吸附过程符合拟一级动力学模型,吸附等温线符合Freundlich模型,并以物理吸附为主,化学吸附为辅。     

饮用水中微量铬离子高效去除方法的研究

用腐殖酸包覆磁性四氧化三铁纳米材料吸附饮用水中的六价铬离子。结果表明,最佳吸附条件为:腐殖酸包覆四氧化三铁质量比为1∶1,反应温度90℃,分散剂与去离子水的比例为1∶5,反应时间60 min,Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)的吸附时间为30 min。在最佳条件下,Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)吸附量为25.83 mg/g,氨水(25%~28%)用量为10 m L;Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)的吸附符合Freundlich吸附等温方程。     

饮用水中微量铬离子高效去除方法的研究

用腐殖酸包覆磁性四氧化三铁纳米材料吸附饮用水中的六价铬离子。结果表明,最佳吸附条件为:腐殖酸包覆四氧化三铁质量比为1∶1,反应温度90℃,分散剂与去离子水的比例为1∶5,反应时间60 min,Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)的吸附时间为30 min。在最佳条件下,Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)吸附量为25.83 mg/g,氨水(25%²8%)用量为10 m L;Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)的吸附符合Freundlich吸附等温方程。     

巯基功能化磁性纳米材料去除水中Ag(I)和Cd(II)

以3-巯基丙基三甲氧基硅烷为改性剂,对Si O_2包覆Fe_3O_4纳米粒子(Fe_3O_4@Si O_2)进行改性,制备了表面巯基化磁性纳米吸附材料(Fe_3O_4@Si O_2-RSH),对其进行了表征,并研究了其对水中痕量Ag(I)和Cd(II)的吸附性能。结果表明,Fe_3O_4@Si O_2-RSH能够通过其表面巯基的螯合离子交换作用,在p H为4.0~8.0内快速、高效的吸附溶液中痕量Ag(I)和Cd(II),且受溶液中Na(I)、Ca(II)、Fe(II)等共存离子影响较小。发生在Fe_3O_4@Si O_2-RSH表面的单层吸附能够在10 min内达到平衡,Ag(I)和Cd(II)的去除率均90%;被吸附的Ag(I)和Cd(II)能够被HNO_3溶液或L-半胱氨酸溶液洗脱并回收,回收率83%。Fe_3O_4@Si O_2-RSH可以作为高效的吸附剂,用于污水中痕量Ag(I)和Cd(II)的深度处理和资源化回收利用。     

磁性纳米材料Fe_3O_4@MOF-5的制备及其对刚果红吸附性能的研究

实验通过自制的Fe_3O_4磁性材料来合成Fe_3O_4@MOF-5复合材料,对其表征进行分析,并以Fe_3O_4@MOF-5复合材料作为吸附剂来吸附刚果红。通过探究刚果红的初始浓度、材料加入量、振荡时间等单因素对吸附效果的影响,并选择不同的洗脱液进行对比,选择出最佳的洗脱液确定实验的吸附、洗脱优化条件。实验结果表明:当溶液的pH值等于8,刚果红的初始浓度为8 mg/L、Fe_3O_4@MOF-5复合材料的加入量为2 mg,实验的振荡时间选择为120 min时则Fe_3O_4@MOF-5复合材料对刚果红的吸附量可达到521.89 mg/g;当时间为120 min时实验最佳;说明Fe_3O_4@MOF-5复合材料对于刚果红是良好的吸附剂。     

Li4Ti5O12/Fe3O4复合材料的制备及其电化学性能

以醋酸锂和钛酸四正丁酯为原料,制备了纯相Li_4Ti_5O_(12),再用简单的水热法合成Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料作为锂离子电池的负极材料,通过XRD、SEM以及电池测试系统对纯相Li_4Ti_5O_(12)和Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料进行了结构、形貌及电化学性能测试。结果表明,制得的复合物具有较好的球形结构且粒径较小(200～300 nm),综合电化学性能较好。由于复合的Fe_3O_4有较高的理论容量,该Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料表现出比纯相Li_4Ti_5O_(12)大的容量,在1.0 C下循环100圈后,Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4的放电比容量仍能达到470.2 m A·h/g,同时也表现出比纯相Li_4Ti_5O_(12)更优的倍率性能。     

一锅法和两步法合成磁性羟基磷灰石重金属吸附材料的研究

分别采用一锅法和两步法工艺制备了磁性羟基磷灰石复合材料(HAP/Fe_3O_4复合磁性材料)。通过X射线衍射(XRD)对两种方法合成的HAP/Fe_3O_4复合磁性材料进行微观结构表征与分析,并研究了HAP/Fe_3O_4复合磁性材料对Cd~(2+)的吸附性能。结果表明:羟基磷灰石均匀负载在Fe_3O_4微粒表面,HAP/Fe_3O_4复合磁性材料对Cd~(2+)的吸附性能比HAP明显提高,且一锅法合成的HAP/Fe_3O_4复合磁性材料中HAP在Fe_3O_4表面分布更均匀,更牢固,且比表面积更大,较两步法好,具有更好的磁分离能力。随着Cd~(2+)初始浓度由0. 02 mg/L增大到0. 1 mg/L,去除率均呈下降趋势,吸附量呈上升趋势,当Cd~(2+)初始浓度为0. 1 mg/L时,一锅法制得HAP/Fe_3O_4复合磁性材料对Cd~(2+)的去除率在90%以上,其吸附量较HAP吸附量提高30%以上,两步法制得HAP/Fe_3O_4复合磁性材料对Cd~(2+)的去除率在85%以上,其吸附量较HAP吸附量提高了20%以上。HAP/Fe_3O_4复合磁性材料在外加磁场的作用下具有良好的分离回收和循环利用性能,是一种潜在的重金属高效吸附材料。     

TiO2@Fe3O4的制备及对砷的去除性能

采用溶剂热法制备了Fe_3O_4包覆的TiO_2纳米复合材料TiO_2@Fe_3O_4,并研究其对砷的吸附去除及光催化氧化效果。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)的形貌表征表明Fe_3O_4均匀地包覆在TiO_2表面。采用Langmuir方程和Freundlich方程对吸附等温线进行拟合,结果表明吸附等温线更符合Langmuir模型。TiO_2@Fe_3O_4复合材料对As(Ⅲ)和As(V)均具有很好的吸附性能,吸附容量分别为303 mg/g和125 mg/g。光催化试验表明羟基自由基的产生促进了光催化氧化效果。该材料可以有效去除水体中的砷并且在使用后可用磁性分离的方式快速分离回收。TiO_2@Fe_3O_4复合材料经2次再生后与第1次使用相比,对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率分别减少9.3%和6.9%,但仍分别达到77.9%和80.5%,显示了一定的实用性。     

3种含铁吸附剂对水中磷酸盐的吸附性能

以磁性纳米铁酸锰(MnFe_2O_4)和磁性纳米四氧化三铁(Fe_3O_4)以及羟基铁(FeO_xH_y)作为吸附剂去除水中磷酸盐,研究了3种含铁材料对磷酸盐的吸附性能与机理。研究结果表明,3种吸附剂对磷酸盐的吸附过程均为物理化学吸附,吸附速度大小为Fe_3O_4MnFe_2O_4FeO_xH_y;FeO_xH_y和MnFe_2O_4的吸附性能要优于Fe_3O_4,三者的最大饱和吸附容量分别为29.836、21.970、1.314 mg/g;pH会影响吸附剂的吸附效果,酸性越强,吸附效果越好;吸附前后的ξ电位表明,3种吸附剂带电性受pH影响较大,ξ电位绝对值随pH的增大而增大。磁性纳米铁酸锰对磷酸盐表现出良好的吸附性能,其作为1种新型吸附材料具有一定的研究和应用前景。     

ZrO_2/Fe_3O_4磁性纳米材料对水中Pb(Ⅱ)吸附研究

合成了纳米Fe_3O_4磁核,采用沉积法将ZrO_2包覆在Fe_3O_4磁核表面形成ZrO_2/Fe_3O_4吸附材料,系统研究了吸附材料对水中Pb(Ⅱ)吸附和脱附行为。结果表明,ZrO_2已成功包覆在纳米Fe_3O_4磁核,具有超顺磁性,可在外加磁场作用下,实现从水中快速分离。当溶液pH为7.0,吸附时间35 min时,吸附剂对浓度5μg/m L的Pb(Ⅱ)吸附去除率几乎达到100%,在0.1 mol/L盐酸溶液中,可使吸附在吸附剂上的Pb(Ⅱ)完全解吸附,从而实现吸附剂的再生。吸附等温线符合Freundlich吸附公式,说明吸附属于非匀质吸附。     

ZrO_2/Fe_3O_4磁性纳米材料对水中Pb(Ⅱ)吸附研究

合成了纳米Fe_3O_4磁核,采用沉积法将ZrO_2包覆在Fe_3O_4磁核表面形成ZrO_2/Fe_3O_4吸附材料,系统研究了吸附材料对水中Pb(Ⅱ)吸附和脱附行为。结果表明,ZrO_2已成功包覆在纳米Fe_3O_4磁核,具有超顺磁性,可在外加磁场作用下,实现从水中快速分离。当溶液pH为7.0,吸附时间35 min时,吸附剂对浓度5μg/m L的Pb(Ⅱ)吸附去除率几乎达到100%,在0.1 mol/L盐酸溶液中,可使吸附在吸附剂上的Pb(Ⅱ)完全解吸附,从而实现吸附剂的再生。吸附等温线符合Freundlich吸附公式,说明吸附属于非匀质吸附。     

Fe_3O_4/纤维素磁性纳米材料对亚甲基蓝的吸附性能研究

以纤维素和氯化亚铁为主要原料,制备了一种新型的磁性纳米复合材料,用于吸附水溶液中的亚甲基蓝,探索了Fe_3O_4与纤维素的质量比、反应时间、吸附剂用量、亚甲基蓝初始浓度等对材料吸附性能的影响。结果表明,Fe_3O_4/纤维素复合材料吸附亚甲基蓝的最佳条件为:2 mL初始浓度10 mg/L的亚甲基蓝废水,Fe_3O_4/纤维素质量比为1∶8,吸附剂用量为8 mg,吸附反应时间为10 min。在此条件下,Fe_3O_4/纤维素复合材料对亚甲基蓝的去除率可达91%。Fe_3O_4/纤维素复合材料吸附亚甲基蓝的过程符合Langmuir模型。该新型复合材料的吸附性能和磁性能有力的结合,使其具有易分离、易回收且能够循环利用的特点。同时,该材料制作成本低、适宜大规模生产。     

表面活化磁性炭微球的制备及其吸附性能

以葡萄糖和葡萄糖酸亚铁为前驱体、以氯化锌为表面活化剂,在前期水热条件下以及后期氮气保护的高温条件下制备出表面活化磁性炭微球(AMCMs),并研究了该材料对水中磺胺甲噁唑(SMX)的吸附性能。结果表明,平均粒径约4μm的AMCMs分散性良好,比表面积高达1 419 m~2/g,磁性四氧化三铁(Fe_3O_4)颗粒均匀地分散在整个炭微球中,粒径约为15~25 nm,并且Fe_3O_4表面被石墨化碳包覆,该包覆层既防止了Fe_3O_4颗粒的团聚,同时也保护其免受外界环境影响;AMCMs对SMX的吸附动力学遵循拟2级动力学模型,其对SMX的吸附行为与Langmuir吸附模型拟合更优。AMCMs在重复利用5次之后对SMX的吸附容量仍能达到首次使用吸附容量的82%。     

Fe_3O_4@LDH磁性纳米粒子的制备及吸附性能研究

以Fe_3O_4磁性纳米粒子为核,通过控制溶液的pH制备了核-壳结构的Fe_3O_4@LDH复合材料。并将该材料作为吸附剂,用甲基橙(MO)来模拟废水染料,研究不同时间和不同浓度的条件下,Fe_3O_4@LDH复合材料对甲基橙溶液的吸附情况。结果表明,Fe_3O_4@LDH磁性复合材料对甲基橙的吸附平衡时间为60 min,最大吸附量为164 mg·g~(-1),吸附效果良好。同时,在外加磁场的作用下实现了快速的固液分离,表明所制备的磁性Fe_3O_4@LDH是一种易于分离的高效吸附剂。     

Fe_3O_4/纤维素磁性纳米材料对亚甲基蓝的吸附性能研究

以纤维素和氯化亚铁为主要原料,制备了一种新型的磁性纳米复合材料,用于吸附水溶液中的亚甲基蓝,探索了Fe_3O_4与纤维素的质量比、反应时间、吸附剂用量、亚甲基蓝初始浓度等对材料吸附性能的影响。结果表明,Fe_3O_4/纤维素复合材料吸附亚甲基蓝的最佳条件为:2 mL初始浓度10 mg/L的亚甲基蓝废水,Fe_3O_4/纤维素质量比为1∶8,吸附剂用量为8 mg,吸附反应时间为10 min。在此条件下,Fe_3O_4/纤维素复合材料对亚甲基蓝的去除率可达91%。Fe_3O_4/纤维素复合材料吸附亚甲基蓝的过程符合Langmuir模型。该新型复合材料的吸附性能和磁性能有力的结合,使其具有易分离、易回收且能够循环利用的特点。同时,该材料制作成本低、适宜大规模生产。