生物模板法制备磁性中空微球的方法和应用

磁性中空微球在功能性吸附、酶固定化载体、物质的分离纯化、活性物质和药物的封装与控释、靶向给药、污染防治、食品和材料学等领域有突出的应用价值。文章综述了利用生物模板法制备磁性中空微球的制备原理和最新研究成果,并主要分析了软模板法和自模板法两种制备工艺。软模板法工艺主要通过吸附-高温炭化法除去生物模板材料获得固定外形的磁性中空微球。自模板法制备磁性中空微球可依据生物材料自身成分经水热碳化反应或在惰性气体氛围保护下的高温炭化反应生成具有特殊官能团结构的中空碳微球,并将磁性物质溶入或吸附到中空微球中,具体分为水热碳化法和浸渍-高温炭化法;也可将制备好的磁性物质吸附于经过特殊处理过的生物模板材料表面,如吸附-共沉淀法和高温炭化-共沉淀法。总之,生物模板法制备磁性中空微球条件较为温和、无污染,生物模板材料对人体无毒,特别适合于食品、医药等行业的应用,具有很好的生产应用前景。

碳包覆中空磁性微球活化过硫酸盐降解水中甲氧苄啶

采用溶剂热合成法制备碳包覆铁酸锰中空磁性微球(CHM-MnFe_(2)O_(4)),通过SEM、TEM、XRD、VSM、FTIR、BET/BJH、XPS方法对其表观形貌进行分析,并将其应用于活化过硫酸盐(PMS)降解水中的甲氧苄啶(TMP),以高效液相色谱法对TMP的降解效率进行评估.经条件优化得出,在pH=7.0、PMS浓度为1.0 mmol·L^(−1)的条件下,投加0.10 g·L^(−1)的CHM-MnFe_(2)O_(4)纳米材料可在60 min内完全降解10.0 mg·L^(−1)的TMP.考察了无机阴离子和腐殖酸对TMP降解过程的影响:Cl−对TMP的降解具有双重作用,低浓度抑制高浓度促进;HCO_(3)−、HPO_(4)^(2−)和腐殖酸(HA)均具有一定抑制作用.通过自由基猝灭实验发现降解体系受到自由基·OH、SO_(4)^(−)·和非自由基1O_(2)的影响.循环实验和金属溶出实验证明CHM-MnFe_(2)O_(4)纳米材料具有良好的循环利用性能.

中空磁性微球活化过一硫酸盐降解水中甲氧苄啶的研究

采用溶剂热法制备了铁酸锰(MnFe_(2)O_(4))中空磁性微球(HM-MnFe_(2)O_(4)),利用SEM、TEM、XRD、VSM、XPS、BET/BJH方法对材料进行表观和形貌分析,并将其应用于活化过一硫酸盐(PMS)降解水中的甲氧苄啶(Trimethoprim,TMP),通过高效液相色谱法对降解效率进行评估。结果表明,在pH为9.0、PMS浓度为3.0 mmol/L的条件下,投加0.20 g/L的HM-MnFe_(2)O_(4)纳米材料可在120 min内完全降解10.0 mg/L的TMP。同时,考察了阴阳离子对TMP降解过程的影响,Cl^(-)对TMP的降解有促进作用,HCO^(-)_(3)、Cu^(2+)和腐殖酸(HA)均具有一定的抑制作用。通过自由基猝灭实验发现降解体系受到·OH、O^(-)_(2)·的自由基和^(1)O_(2)的非自由基影响。循环实验证明HM-MnFe_(2)O_(4)纳米材料具有良好的循环利用性能。

介孔SiO_2/Fe_3O_4中空磁性微球的漆酶固定化

以介孔SiO2/Fe3O4磁性中空微球作为载体,采用物理吸附法对漆酶进行固定化,考察了时间、温度和pH值对漆酶固定化效果的影响,并对固定漆酶的活性及稳定性进行了研究.结果表明,介孔SiO2/Fe3O4磁性中空微球吸附漆酶分子后,介孔材料的比表面积与孔体积均减小.在3 h时复合微球对漆酶的吸附达到平衡,复合微球中介孔SiO2对漆酶的有效固定量为689 mg/g,大大高于纯介孔材料MCM-41的漆酶固定量(319 mg/g).在pH=3～6的条件下,复合微球中固定漆酶仍保持70%以上的相对酶活.当温度不高于60℃时,固定漆酶的相对酶活仍保持65%以上.固定漆酶的pH稳定性和热稳定性都明显优于游离漆酶,固定漆酶的米氏常数为1.05 mmol/L,与游离漆酶相比,固定漆酶与底物的亲和力有所降低.当2,4-二氯苯酚的浓度为10 mg/L时,固定漆酶对其去除率在6 h时达到81.6%,表现出很好的催化活性.