纳米金属氧化物吸附剂除砷研究进展

综述了国内外诸多纳米金属氧化物吸附剂在除砷领域的研究现状和进展,系统地总结了不同类型纳米金属氧化物的材料组成、物相特性、吸附机制、吸附能力、应用情况等。阐述了单一、二元和三元金属氧化物纳米材料在除砷领域的应用。通过不同纳米金属氧化物的比表面积、吸附容量、除砷效率、适用pH范围等指标对比评估材料除砷性能优劣,并探讨了主要的吸附机理。总结归纳了当前纳米金属氧化物吸附剂除砷技术面临的转化应用难度大、再生性能差等问题,并提出了多金属协同、多种机理配合、优化设计专属性等具有一定参考价值的纳米金属氧化物吸附剂未来发展对策和建议。

纳米金属氧化物对人体细胞毒性效应的构效关系研究

为建立高效的纳米金属氧化物细胞生物毒性构效关系预测模型,研究了20种纳米金属氧化物在不同生物条件下对人正常肺上皮细胞(BEAS-2B)和角质层细胞(HaCaT)的毒性效应构效关系,并首次将元素周期描述符(定量描述符)与试验条件参数(定性描述符)相结合,共同表征金属氧化物的纳米结构特征。在采用支持向量机-特征递归消除法(Support Vector Machine-Recursive Feature Elimination,SVM-RFE)筛选的最优描述符作为输入参数的基础上,分别应用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)和随机森林(Random Forest,RF)2种高效的建模方法,建立纳米材料构效关系(Structure-Activity Relationships for Nanoparticals,Nano-SAR)预测模型。2个算法训练集的准确率(ACC)均大于0.9,内部验证准确率均大于0.7,测试集外部验证的准确率也均大于0.8,模型验证结果表明2个算法均具有良好的稳定性和较强的预测能力。对比2个算法研究结果表明,RF算法优于SVM算法,且优于文献报道的已有算法。模型机理解释结果表明,水合粒径和电负性是影响两种细胞毒性的主要因素。

纳米金属氧化物对藻类的毒性效应及致毒机制研究进展

近年来,纳米材料在环境领域的使用越来越广泛。纳米金属氧化物在土壤和水体环境修复领域进行应用时,不可避免地会增加其在环境中的累积及其与人们的直接接触,这会对环境安全、生物生命安全造成不可忽视的危害。文章围绕一些有较高可能被泄露而累积在环境中的纳米材料污染,如纳米CuO、纳米ZnO、纳米Fe_(3)O_(4)等进行相关资料收集,对现有的关于纳米金属氧化物对藻类的毒性效应的试验研究结果进行总结,同时也整理了目前学界普遍认可的一些纳米金属氧化物对藻类的致毒机理。另外还对未来的研究方向作出了展望,如致毒机理中具体过程尚需进一步研究等。

纳米金属氧化物对脂质吸附能力的定量预测模型

纳米金属氧化物(MeONPs)对肺部表面活性物质(PS)的主要成分脂质的吸附量,是影响呼吸暴露生物效应的重要因素.目前关于MeONPs对脂质吸附的定量研究十分有限.MeONPs种类繁多,有必要构建MeONPs对脂质吸附量的预测模型.本研究利用二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)囊泡模拟PS,测定25种MeONPs对DPPC的吸附量,建立了可预测MeONPs对DPPC吸附量的模型.结果显示,预测模型具有良好的拟合度、稳健性和预测能力(R_(adj)^(2)=0.79,Q_(cv)^(2)=0.74,Q_(ext)^(2)=0.86).机理解释表明,DPPC头部的磷酸基团是稀土金属氧化物吸附DPPC的重要位点,且MeONPs的金属元素电负性和金属元素质量百分比共同影响DPPC的吸附.本研究建立的预测模型不仅为MeONPs对脂质吸附能力评价提供了基础数据,还拓展了对脂质吸附机制的理解.

纳米金属氧化物去除水体重金属的研究进展

简要介绍了用于吸附水体重金属的几种纳米金属氧化物,包括:纳米铁氧化物、纳米锰氧化物、纳米铝氧化物、纳米钛氧化物、纳米锌氧化物、纳米镁氧化物、纳米铈氧化物以及纳米金属氧化物复合材料,讨论了各种纳米金属氧化物处理水体重金属的优缺点,并展望了其应用前景。

纳米金属氧化物对HMX的催化热分解

用PDSC、TG和等温TG方法考察了九种纳米金属氧化物对HMX热分解过程的影响。结果发现,HMX熔融之前,金属氧化物使HMX固相分解增大,尤其是PbO、Al2O3和TiO2大大地催化了HMX的固相分解,3MPa压力下PbO和Al2O3使HMX的固相放热抵消了HMX的熔融吸热,使熔融峰消失。PbO也催化了高压下HMX的液相分解,但Al2O3和TiO2对液相分解的作用不大。低升温速率TG结果和低于HMX熔融温度的等温TG试验结果与常压DSC固相分解的结果一致,其结果更有利区分纳米与非纳米材料的不同催化作用。

纳米金属氧化物对食品污染菌的杀、抑能力研究

本文选择5种纳米级金属氧化物,针对5种常见的食品污染菌,分别采用杯碟法和试管双倍稀释法进行抑菌效果研究,检测出几种纳米金属氧化物对各种细菌的抑菌圈直径,并检测出抑菌性能最好的纳米ZnO对各种细菌的MIC值。探讨了纳米氧化锌抗菌机理及在食品抗菌包装领域的应用前景。

高温燃煤钙基纳米金属氧化物复合吸附剂同时除砷脱硫研究

将纳米MgO、Al2O3和ZnO分别添加于超细CaCO3中制备出钙基纳米金属氧化物复合吸附剂,并进行燃煤过程中除砷脱硫的试验研究。结果表明,在Ca/S摩尔比为1.8,燃烧温度为1200℃,纳米金属氧化物的添加量为超细CaCO3质量的8%时,添加了纳米MgO的复合吸附剂除砷脱硫性能最好,比单一的超细CaCO3除砷率和脱硫率分别高出了28.73%和37.21%,表现出同时除砷脱硫的良好性能。

纳米金属氧化物空心球的制备

纳米金属氧化物空心球由于具有低密度、较好的过滤性、特殊的极性及光学性质,广泛应用于医学、材料学、制药学、染料工业等领域。本文介绍了纳米金属氧化物空心球的制备及表征方法,并对其形成机理、反应条件对壳层的影响以及存在的问题及今后的发展方向进行了初步探讨。

溶液燃烧合成法制备纳米金属氧化物的研究进展

简要介绍了纳米金属氧化物的一些应用;综述了近年来纳米金属氧化物的制备方法———溶液燃烧合成法;其中着重评述了近年来改进的溶液燃烧制备方法:自蔓延溶胶-凝胶燃烧合成法、浸渍在惰性支撑物中的燃烧合成法、浸渍在活性支撑物中的燃烧合成法、盐助溶液燃烧合成法、微波助溶液燃烧合成法、乳液燃烧合成法和纤维素辅助溶液燃烧合成法;并展望了该领域今后的研究方向。

纳米金属氧化物粉体的液相制备和表征进展

根据国内外研究者的报道及作者近几年来对纳米金属氧化物的制备研究结果,介绍了纳米金属氧化物液相法制备中常用的方法及表征手段,并探讨了纳米粉体制备过程中的团聚和反团聚措施。

纳米金属氧化物对羊角月牙藻的毒性研究

纳米金属氧化物因其独特的性质被应用于很多工业领域,其本身所带来的环境安全问题已受到众多学者的关注。测定了16种纳米金属氧化物对羊角月牙藻的毒性效应。结果表明,不同纳米材料对羊角月牙藻生长的96 h半最大效应浓度(EC50)从大到小为ZnO、Pr6O11、Sm2O3、Nd2O3、Co3O4、CeO2、Fe3O4、SnO2、α-Fe2O3、CuO、Cr2O3、γ-Fe2O3、NiO、TiO2、WO3、ZrO2。除Sm2O3、CeO2、SnO2、TiO2和ZrO2外,比较其他11种纳米物质对羊角月牙藻和明亮发光杆菌的毒性效应,发现供试化合物对这两类生物的毒性效应之间存在较好的种间替代关系。同时比较了这两种受试生物间的毒性差异,它们对供试纳米金属氧化物颗粒的敏感性不同,羊角月牙藻对纳米金属氧化物更为敏感,因而提出光照和溶出离子可能是引起纳米金属氧化物对藻和发光菌产生毒性差异的影响因子。

纳米金属氧化物对耐药基因水平转移的影响

为探讨纳米金属氧化物对耐药基因水平转移的影响,采用抗性筛选法研究不同尺寸、不同浓度金属氧化物对不同浓度、不同种类耐药基因水平转移入不同菌株的影响,电泳观察纳米材料与耐药基因的结合,荧光显微观察纳米材料转导耐药基因进入细胞的现象,荧光探针测定纳米材料对菌体活性氧自由基产生的影响;建立数学模型,分析不同转移方式在纳米金属氧化物促耐药基因水平转移作用中的贡献。结果表明:纳米金属氧化物特别是氧化铝能促进耐药基因以转化和转导方式转移,机制可能为氧化损伤;随着时间的延长,两种方式中转化的作用越来越大。

纳米金属氧化物在化学战剂防护中的研究进展

综述了纳米金属氧化物在化学战剂防护方面的研究进展,重点介绍了纳米金属氧化物,如纳米MgO、CaO及其核壳结构如[Fe2O3]MgO、[Fe2O3]CaO等的制备方法,以及它们对酸性气体、极性有机物、化学战剂等的“破坏性吸附”。这一“破坏性吸附”主要是由于其独特的形状、极性表面和高的比表面积。研究表明,核壳结构“破坏性吸附”效率更高,这主要是由于电子传递效应,壳层可以向核心传递反应碎片,核心再进一步降解这些碎片,从而达到提高其“吸附破坏性”效率的效果。

气相色谱法研究胶体金负载纳米金属氧化物催化氧化CO行为

将胶体金负载于不同的金属氧化物纳米材料上，分别制备了Au／TiO2、Au／γ-Al2O3、Au／Fe2O3，和Au／ZnO纳米材料，采用透射电子显微镜（TEM）对负载前后的材料进行了表征。利用气相色谱法检测CO的浓度，在选定的色谱条件下，5min内就实现了快速分离测定，该检测方法的线性范围为1．0×10^-6～10％（体积分数），回收率为96．0％～103．6％，精密度为1．2％～2．3％。应用自制的催化活性评价装置对氧化物纳米材料催化氧化CO的行为进行了研究，结果表明：负载金氧化物纳米材料催化氧化CO的性能在50～200℃均优于相应的未负载金的材料，其中Au／TiO2的催化氧化效果最佳，且在一定气体流速范围内具有稳定的催化活性。

纳米金属氧化物吸附金属离子的研究现状

纳米材料由于具有较大的比表面积及许多未饱和的原子,对金属离子具有很强的吸附性,纳米金属氧化物由于价格低廉、容易合成,近年来,在研究其对金属离子吸附方面受到关注。对纳米金属氧化物吸附金属离子的机理、影响因素、及应用进行了综述,提出了目前纳米金属氧化物在吸附金属离子方面存在的问题以及对其发展前景进行了展望。

纳米金属氧化物对化学战剂消毒效果的评价

目的评价市售纳米金属氧化物对代表性化学战剂的消毒能力,为寻找满足多种化学战剂洗消要求的安全材料提供参考。方法选择包括纳米Mg O、纳米Ti O2、纳米Zn O、纳米复合铁酸锌镍在内的市售常见纳米金属氧化物,将其分别同3种代表性化学战剂硫芥(HD)、梭曼(GD)或VX混合,通过T-135法、许乃曼反应、转化五合一分析法检测各化学战剂的剩余量,同阴性对照组比较得到降解率,评价各物质对化学战剂的消毒效果。结果所选择的纳米金属氧化物除纳米Mg O外对HD消毒效果都比较理想,纳米Ti O2、纳米Zn O在室温、自然光条件下与HD作用20 h后,HD降解率均>95%。与活性白土相比,所评价的所有纳米金属氧化物均可快速降解GD(P<0.01),其中纳米Ti O2效果最佳,在室温、自然光条件下与GD作用4 h即可将其完全降解。所选择的纳米金属氧化物对VX的消毒效果均较差,与活性白土相比,虽然纳米Mg O对VX的消毒效果相对稍好(P<0.05),但相互作用7 h的降解率也低于20%,不能满足实际需要。结论所选择的纳米金属氧化物中,纳米Ti O2对HD、GD的消毒效果最优,但对VX消毒效果不理想,应进一步寻找可用于VX消毒的其他试剂。

纳米金属氧化物的合成及其催化氧化有机物的研究进展

纳米金属氧化物可用于石油化工和环境等领域内的有机物催化氧化过程,占据了很重要的位置。重点概括了纳米金属氧化物的制备方法以及在有机物催化氧化过程中的应用。纳米金属氧化物制备方法主要包括物理方法、化学方法和生物合成方法。生物合成方法具有无污染、操作简单等优点,逐步受到研究人员的关注。

纳米金属氧化物模拟天然酶催化水体中酚类污染物转化的研究进展

天然酶作为一种绿色催化剂,能够介导水体中酚类污染物形成酚氧自由基中间体,随后这些活性中间体通过共价偶联机制生成大分子聚合产物.纳米金属氧化物(N-MOs)兼具纳米材料和天然酶"双重身份",有望克服天然酶稳定性差、难回收、易失活和价格昂贵等缺点,高效地催化氧化水体中酚类污染物的转化.本文概述了两种天然酶(过氧化物酶和酚氧化酶)的基本性能及其催化偶联酚类污染物转化的作用机理,系统地探讨了N-MOs的纳米特性及其模拟天然酶催化氧化底物的显色反应、作用效能和影响因素,并阐释了N-MOs作为纳米酶催化氧化酚类污染物转化的最新研究进展及其潜在的应用价值,旨在为拓展和开发新型、有效地纳米酶在环境中的应用提供新的理论基础和技术指导.

纳米金属氧化物隔热窗膜及性能研究

本文研究了UV固化纳米金属氧化物(ATO)粒径和涂布厚度与薄膜隔热性能的关系,比较了纳米涂层隔热膜与磁控溅射隔热膜的性能和特点。结果表明,光固化树脂单体等组分的官能度、纳米金属氧化物的用量和纳米材料粒径与涂层的隔热性能有密切关系,合理的材料组合制成的隔热膜隔热率可达到50%以上。两类隔热窗膜的对照测试显示,纳米涂层隔热膜具有高透高隔热和隔热性能稳定的特点,纳米涂层隔热膜湿热老化后红外线透过率变化只有5%左右。