功能磁性納米粒子的合成和吸附性能研究.pdf

1、納米材料是一類新穎的功能材料,在生物分離、藥物靶向輸送、免疫檢測(cè)及生物傳感器等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。磁性納米材料的特性不同于常規(guī)的磁性材料,由于其粒徑小,比表面積大,且具有優(yōu)良的磁性能,因此受到許多研究者的青睞,但是相比其他的納米材料更容易團(tuán)聚或氧化,因而磁性納米粒子的改性成為研究的切入點(diǎn)。表面改性是指用物理、化學(xué)方法對(duì)粒子表面進(jìn)行處理,有目的地改變粒子表面的物理化學(xué)性質(zhì),如表面化學(xué)結(jié)構(gòu)、表面疏水性、化學(xué)吸附和反應(yīng)特性等。根據(jù)納米Fe

2、0和Fe3O4粒子表面的特點(diǎn),通常在粒子表面包覆一層無(wú)機(jī)或有機(jī)物,主要是為了提高其抗氧化性、生物相容性及在使用溶劑中的分散性、穩(wěn)定性等。此外,也可以根據(jù)使用要求,通過(guò)表面改性賦予Fe0、Fe3O4粒子表面不同的反應(yīng)性功能基團(tuán)(如-COOH、-NH2、-OH等),使其表面功能化而具有不同的使用功能。本論文的主要內(nèi)容:
　　 首先采用微乳液法合成了粒徑分布比較窄、分散性好零價(jià)納米鐵,再將γ-氨丙基三乙氧基硅烷通過(guò)溶膠凝膠法引入到零價(jià)

3、納米鐵表面,通過(guò)紅外光譜分析和透射電子顯微鏡分析確定了磁性納米粒子粒徑為20～30nm?？疾炱鋵?duì)pb2+和酸性大紅GR、活性艷紅K-2BP的吸附性能和機(jī)理。(1)pb2+的吸附性能和機(jī)理研究,實(shí)驗(yàn)考察了不同質(zhì)量的納米鐵、吸附時(shí)間、溫度和不同比例的γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性零價(jià)納米鐵對(duì)水中鉛離子的吸附性能,吸附的活化能為17.30kJ/mol,指前因子k0=18.75min-1。(2)對(duì)偶氮類染料酸性大紅GR、活性艷紅K-2BP的去除性能

4、的研究,確定的最佳PH值4～5,吸附達(dá)到平衡時(shí)間為12h,濃度為100mg/L的酸性大紅和活性艷紅水溶液在最佳吸附條件下達(dá)到平衡時(shí)最大吸附量分別是121.06mg/g和191.5mg/g,且吸附動(dòng)力學(xué)符合langmuirt吸附動(dòng)力學(xué)方程,吸附速率方程符合一次動(dòng)力學(xué)方程。
　　 其次制備了三乙烯四胺修飾的具有核殼結(jié)構(gòu)的功能化四氧化三鐵納米粒子,考察了其對(duì)Cd2+的吸附性能。實(shí)驗(yàn)首先采用溶劑熱法合成了粒徑均一,分散性良好的磁性納米粒

5、子,又采用溶膠凝膠法正硅酸乙酯水解制備了Fe3O4@SiO2,γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷起橋聯(lián)作用,進(jìn)而將三乙烯四胺引入到四氧化三鐵的表面。制備的結(jié)構(gòu)如下表示:Fe3O4@SiO2@KH-560@TETA。產(chǎn)物進(jìn)行了紅外光譜分析,XRD,熱重分析,透射電鏡分析和磁性能分析,考察了吸附時(shí)間,吸附濃度,溶液的PH值等條件,得到如下結(jié)論:產(chǎn)物粒徑集中分散在200-300nm,物相為尖晶石結(jié)構(gòu),核殼結(jié)構(gòu)明顯,包覆層的厚度大約在30-50n