電位響應型磁性納米微球的制備及其在去除毒性金屬離子方面的應用.pdf

1、隨著現(xiàn)代化工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，產(chǎn)生的毒性金屬離子不僅嚴重地污染了環(huán)境，而且極大地危害了人類身體健康。因此，開發(fā)一種新型的電位響應型磁性納米復合材料是進行污水處理的關鍵環(huán)節(jié)。在材料的選擇中，將一些具有電控離子交換功能的材料與磁性材料進行電磁耦合，使得這種復合納米材料具有良好的穩(wěn)定性、導電性、磁性、離子交換性及電活性能，從而有利于材料的回收再利用，因此在此領域獲得較多的關注。亞鐵氰化物作為一種無機材料，具有良好的離子交換性能，廣泛應用于處理

2、毒性金屬離子方面，將其與四氧化三鐵磁性材料復合，使這類復合材料能夠方便的用于去除水中毒性金屬離子，且不會造成資源的浪費和二次污染。本實驗分別合成了四氧化三鐵/亞鐵氰化鐵(Fe3O4@PB)、四氧化三鐵/亞鐵氰化銅(Fe3O4@CuFC)磁性納米微球，并設計了一種新型的電磁耦合裝置對其去除以及回收放射性銫離子的性能進行了進一步的研究。
　　通過共沉淀法和水熱合成法制備了電位觸發(fā)無損再生型智能磁性納米微球，并將其用于選擇性分離和回收放

3、射性銫(Cs)。這種磁性納米球是由對Cs+具有強親和力的普魯士藍(PB)殼和磁性Fe3O4核組成。由于PB對Cs+具有良好的親和力和較大的比表面積，因此，磁性Fe3O4@PB核-殼磁性納米球能夠快速的置入/釋放 Cs+。通過調(diào)節(jié)電磁耦合系統(tǒng)中磁性電極的電位，可以使吸附Cs+后的納米球簡單快速的達到再生的目的。更為重要的是，在20個吸脫附循環(huán)后 Fe3O4@PB對 Cs+的吸附容量幾乎不變，并且保持著高達98％以上的再生效率。同時，通過電

4、化學實驗和先進的量子化學計算深入的闡明了智能再生機理。在從廢水中選擇性的分離和回收目標金屬離子方面，這種電位觸發(fā)無損再生型智能磁性納米微球具有非常大的應用前景。
　　本研究通過將CuFC包裹在Fe3O4磁性納米球的表面，成功合成了帶有超順磁性的智能電位響應型離子交換納米球 Fe3O4@CuFC。由于Fe3O4@CuFC具有球形結構、大的比表面積以及CuFC對Cs+具有高的親和力，使得這種 Fe3O4@CuFC電位響應型離子交換磁性

5、納米球顯示出高的離子交換容量、優(yōu)異的選擇性以及快速的離子置入動力學等優(yōu)點。在新型的電磁耦合系統(tǒng)中，通過簡便快捷地調(diào)節(jié)磁電極的電位，可以使吸附Cs+后的Fe3O4@CuFC得到再生。實驗結果表明：在20次吸附-再生循環(huán)后Fe3O4@CuFC對Cs+的吸附容量幾乎保持不變，而且在每個循環(huán)中保持著相當高的再生效率。此外，通過電化學實驗以及量子化學計算對Fe3O4@CuFC的再生機理也進行了進一步的探究。所以，開發(fā)這種智能電位響應型離子交換納米