保留MgO模板的碳基纳米笼构建新型费-托合成催化剂及其性能研究

使用MgO为模板原位合成的碳基纳米笼作为载体,利用其比表面积大、具有丰富且多级的孔道结构等优良性能,以Fe为催化活性中心,构建出以碳基纳米笼为载体的新型Fe基费-托合成催化剂[1]。通过在微型反应器中评价其催化性能,从而对MgO颗粒进行部分保留后的Fe基费-托合成催化剂的特性进行表征,以对此种合成策略的有效性做出评价。

阴离子对绿色合成铁纳米颗粒吸附性能的影响

以石榴叶提取物(PG)作为还原剂和稳定剂,采用一步法绿色合成得到铁纳米颗粒(FeNPs)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、Zeta电位、X射线光电子能谱(XPS)和BET等表征技术,研究了铁盐前驱体中不同阴离子对合成FeNPs的影响,揭示了其对孔雀石绿(MG)去除率的影响机制。结果表明:不同阴离子合成的FeNPs对MG的去除率为:R[PG-Fe_(2)(SO_(4))_(3)]>{R[PG-Fe(NO_(3))_(3)],R[PG-FeCl_(3)]}>>R[PG-FePO_(4)];PO_(4)^(3-)与Fe^(3+)之间的静电相互作用强烈,导致PG中的多酚无法与FePO_(4)络合,从而形成黑色FeNPs,因此PG-FePO_(4)的活性最低;由于PG提取液中酚羟基的配位和还原作用,其他阴离子合成的FeNPs以无定型的(Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)-多酚)配合物的形式存在;尺寸均匀、粒径较小的FeNPs对提高MG去除率起到关键作用,而其表面元素组成、Zeta电位高低影响不大。

高岭土负载绿色合成纳米铁的制备及其对孔雀石绿和铅离子的去除性能研究

红背桂树叶提取物绿色合成铁纳米颗粒(Fe NPs)在水环境修复领域具有很高的应用潜力。但由于Fe NPs存在团聚、易氧化等不稳定因素,在去除污染物时抑制了反应活性。为了解决这一问题,使用一步法制备了高岭土负载Fe NPs(K-Fe NPs),并系统地检测了其对孔雀石绿和Pb^(2+)混合污染物的去除反应活性。采用X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对Fe NPs、高岭土和K-Fe NPs进行表征和分析。3种材料对比实验结果表明,K-Fe NPs对单独的孔雀石绿和Pb^(2+)的去除效率(99.10%和93.41%)优于Fe NPs(93.67%和85.33%)和高岭土(32.54%和12.50%)。此外,K-Fe NPs经过4次重复循环对孔雀石绿和Pb^(2+)的去除率仍分别为74.02%和55.48%。结果表明,K-Fe NPs在染料和重金属离子复合污染修复领域具有一定应用前景。

薰衣草提取液绿色合成生物炭负载纳米零价铁去除水中亚甲基蓝的研究

以薰衣草提取液为还原剂,白酒废水污泥生物炭(WSB)为载体,采用绿色合成法制备了生物炭负载纳米零价铁复合材料(nZVI@WSB),并将其用于亚甲基蓝(MB)废水的处理,利用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)、透射电镜(TEM)、全自动比表面及孔隙度分析仪(BET)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射图谱(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对nZVI@WSB进行了表征,并考察了其对MB的吸附性能。结果表明:nZVI@WSB的比表面积和孔容增大、稳定性和反应活性增强。在投加量1.0g/L和不调节溶液初始pH的反应体系中,MB的去除率随着初始浓度的增加而升高,而升温也有利于MB的去除。nZVI@WSB对MB的吸附过程分别符合准二级动力学方程、Langmuir和Redlich-Peterson等温方程。热力学研究表明,nZVI@WSB吸附MB是自发、熵增的吸热过程。

新型纳米零价铁的绿色合成和改性工艺研究进展

环境友好型材料的合成已成为当前研究的热点.纳米零价铁因卓越还原性能应用潜力巨大,纳米铁颗粒的绿色合成技术可避免污染并降低成本,提高修复效率.本文介绍了纳米铁合成工艺的绿色化进展,其中包括采用各类原始材料新型合成方法、合成工艺条件选择和制备产物的生成过程,经济性分析等.另外还比较了纳米铁颗粒绿色分散和负载改性过程中工艺试验参数、收率和选择性等,并对绿色纳米零价铁技术的工程应用和关键问题进行讨论,以及未来发展趋势进行展望.

纳米壳聚糖-铁复合材料的制备及除铬的研究

利用离子凝胶法制备纳米壳聚糖(nano-CS),并探究纳米壳聚糖的合成条件。同时通过以绿茶提取液绿色合成纳米铁(GT-Fe NPs)沉积在纳米壳聚糖,制备纳米壳聚糖合成纳米铁新材料(CS-Fe NPs)。扫描电子显微镜(SEM)、X-射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等分析手段对制备的nano-CS、GT-Fe NPs、CS-Fe NPs的结构形态进行表征,并将nano-CS,GT-Fe NPs,CS-Fe NPs用于去除Cr(Ⅵ)污染。结果表明在相同的实验条件下,nano-CS、GT-Fe NPs、CS-Fe NP微粒对Cr(Ⅵ)的去除率分别为44.4%、57.7%、79.7%。说明CS-Fe NP有望成为去除Cr(Ⅵ)污染的新型环境友好材料。

壳聚糖-纳米铁去除上覆水和底泥中Cr(Ⅵ)、Pb^(2+)、Cd^(2+)的研究

利用具有较好抗氧化性和分散性的壳聚糖-纳米铁(CS-NZVI)颗粒去除上覆水-底泥系统中的Cr(Ⅵ)、Pb^(2+)、Cd^(2+),分析了Cr(Ⅵ)、Pb^(2+)、Cd^(2+)去除的动力学特征,考察了pH和盐度对去除效果的影响。结果表明,CS-NZVI颗粒能够有效去除上覆水及底泥中的Cr(Ⅵ)、Pb^(2+)、Cd^(2+),Cr(Ⅵ)、Pb^(2+)、Cd^(2+)的去除过程满足准一级反应动力学方程;随着pH的升高,上覆水中Cr(Ⅵ)的去除率逐渐降低,而Pb^(2+)、Cd^(2+)去除率逐渐升高,底泥中Cr(Ⅵ)去除率先大幅降低后小幅上升,而Cd^(2+)、Pb^(2+)去除率总体呈降低趋势;高盐度不利于上覆水中Cr(Ⅵ)的去除,但对底泥中Cd^(2+)和Pb^(2+)的去除具有促进作用,对底泥中Cr(Ⅵ)的去除没有明显影响。

壳聚糖-银/蒙脱土纳米中间体的合成及性能表征

采用壳聚糖-银络合物对钠基蒙脱土进行改性,合成壳聚糖-银/蒙脱土纳米中间体,研究了Ag-NO3浓度、振荡吸附时间对壳聚糖-银络合物合成的影响,用原子吸收分光光度计测Ag(I)含量可达25.8 mg/g.C ts,以及反应温度、反应配比、反应时间对蒙脱土插层效果的影响.用XRD、FTIR及TG-DTA对合成的壳聚糖-银/蒙脱土复合物进行了表征,结果表明C ts-Ag络合物已进入了蒙脱土层间,层间距高达5.732 nm,且C ts-Ag络合物热稳定温度为235℃.

绿色合成膨胀石墨负载纳米零价铁去除水中Cd(Ⅱ)

工业生产中Cd(Ⅱ)对水体的危害,本文合成了两种新型吸附剂,纳米零价铁(nZVI)和膨胀石墨负载纳米零价铁(EG-nZVI).利用FESEM、EDS、TEM、XRD、FTIR及BET比表面积测定对nZVI和EG-nZVI进行表征,探讨了二者对溶液中Cd(Ⅱ)的去除效果.结果表明,含有100 mg·L^(-1)Cd(Ⅱ)溶液,nZVI和EG-nZVI的投加量分别达到0.4 mg·L^(-1)和2 mg·L^(-1),在超声波辅助的条件下,常温、pH 8、反应30 min时,Cd(Ⅱ)去除率分别为56.3%和78.4%. EG-nZVI和nZVI去除Cd (Ⅱ)过程均符合伪二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型;将吸附剂置于空气中不同时间,测定结果显示EG-nZVI对Cd (Ⅱ)的去除活性明显高于nZVI,说明EG-nZVI较nZVI有更高的去除效能和稳定性.

石榴皮提取物绿色合成纳米零价铁及合成机理探究

以石榴皮提取物为还原剂和稳定剂,绿色合成了纳米零价铁(GS-nZVI)。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)等表征手段对GS-nZVI的物理化学性质进行了表征,结合粒径、Zeta电位测试结果和化学平衡基本原理,讨论了合成条件(如反应时间、铁盐浓度、提取物多酚的质量浓度)对GS-nZVI粒径和产率的影响,并提出了可能的合成机理。结果表明:石榴皮提取物合成的GS-nZVI呈无定型结构,提取物中多酚类物质不仅能把亚铁盐(Fe)还原为零价铁(Fe~0),而且可作为稳定剂包覆在GS-nZVI表面,提高纳米粒子分散性。反应时间为120 min,Fe浓度为0.05 mol/L,多酚的质量浓度为15 mg/mL时合成的GS-nZVI粒径、产率综合结果最优,其产率为24.45%、粒径分布主要集中在213 nm。

纳米铁的绿色合成及其在环境中的应用研究进展

纳米铁(零价铁及铁氧化物)比表面积大、还原能力强、反应活性高,是一种良好的环境功能材料。传统的纳米铁合成方法中,物理方法对反应所需仪器设备要求较高,化学方法使用的还原剂具有毒性,绿色合成方法能够有效克服传统方法的不足之处。本文首先根据合成途径、纳米铁的类型介绍了利用植物和微生物对纳米零价铁(nZVI)及纳米铁氧化物(IONPs)进行绿色合成的方法,同时论述了制备的纳米铁所表现的特征(如形貌、尺寸、聚集倾向、等电位点)。随后总结了纳米铁通过不同反应机制(吸附、还原、催化氧化)去除环境有机、无机污染物(染料、芳香族化合物、硝酸盐、重金属)的应用。最后指出了纳米铁在绿色合成与实际应用过程中存在的挑战性问题及解决方法,以期为纳米铁今后的深入研究和大规模的工业生产应用提供参考依据。

碳纳米管负载纳米铁复合材料的绿色合成及其对U(Ⅵ)的去除

利用向日葵提取液绿色合成碳纳米管负载纳米铁复合材料(N-Fe/CNT),用于去除水体中的铀。考察投加量、pH、U(Ⅵ)初始浓度、反应温度和反应时间等因素对N-Fe/CNT去除铀的效果,利用X射线衍射、扫描电镜、X射线能谱和红外光谱等技术对N-Fe/CNT微观结构进行表征分析。结果表明:在投加量为5g/L、pH=5、U(Ⅵ)初始浓度为10mg/L、反应温度为40℃、反应时间为90min条件下,N-Fe/CNT对铀的去除率为97.2%。

绿色合成膨润土负载零价纳米铁对U(Ⅵ)的去除研究

铀矿开采,铀应用过程中产生大量的含铀废水,造成土壤和地下水中的放射性污染,对环境和人体健康造成危害,因此对含铀废水的治理成为研究热点。本研究以向日葵叶提取液做还原剂和稳定剂,绿色合成膨润土负载零价纳米铁(SF-NZVI/BT),用于去除废水中铀酰离子。并探讨pH、投加量、时间、温度、阴阳离子干扰等因素对去除效果的影响。结果表明,含铀废水的初始pH对SF-NZVI/BT去除铀的效果影响显著,在弱酸性条件下有较好的去除效果;在30℃温度下、PH=6、投加量为0.075g、U(Ⅵ)的初始浓度为10mg·L^(-1)、接触反应90min时去除效率达到98.87%;Ca^(2+)、Cu^(2+)、Mn^(2+)、F^-、CO_3^(2-)、HCO_3^-、SiO_4^(2-)等阴阳离子对铀的去除具有一定的抑制作用。

海藻酸钙包覆绿色合成纳米铁类Fenton降解柴油

以海藻酸钙(CA)为包覆剂,利用桉树叶提取液(ELE)绿色合成了包覆型纳米铁材料(CA-ELE-Fe NPs)。在实验条件下反应240 min后,CA-ELE-Fe NPs类Fenton反应对柴油的去除率达到74.70%,而CA-ELE-Fe NPs、H_2O_2对柴油的去除率分别为13.19%,10.15%,说明CA-ELE-Fe NPs具有一定的吸附功能,以CA-ELE-Fe NPs为催化剂的类Fenton具有很强的氧化性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱分析(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征分析手段证明纳米铁系颗粒的合成。最后,对比CA-ELE-Fe NPs、绿色合成纳米铁系颗粒(ELE-Fe NPs)和商品化纳米铁(nZVI)对实际含油废水的类Fenton去除效果,其降解率分别为80.24%,82.47%,44.36%。反应后CA-ELE-Fe NPs仍可回收利用,海藻酸钙的包覆降低了纳米铁系材料铁的浸出率。重复使用后油去除率仍达67.46%。

纳米粉体CeO_2∶Eu^(3+)的溶胶-凝胶绿色合成及其发光性质

采用溶胶-凝胶法,以硝酸铈为原料,加入适量淀粉为分散剂,并通过氨水来调节溶液p H值,合成稀土Eu^(3+)掺杂的CeO_2红色纳米粉体。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、荧光分光光度计等手段研究不同煅烧温度对粉体结构、形貌、发光及显色性能的影响。结果表明,所得样品为立方晶系的萤石结构,空间群为Fm3m,颗粒呈近似球形,粒径范围在10~60 nm之间。随着煅烧温度的升高,CeO2晶粒尺寸逐渐增大,荧光粉的红色发光也逐渐增强。经800℃烧结后,近紫外(370 nm)和蓝光区(468 nm)的光都能对粉体有效地激发,这有利于其在固态照明中的应用。在溶胶-凝胶制备过程中,采用淀粉作分散剂,具有工艺简单、绿色环保的优点,有利于纳米氧化铈粉体的大规模制备。

响应面法优化纳米铁活化过二硫酸盐降解17β-雌二醇

17β-雌二醇(E2)作为典型的内分泌干扰物(EDCs)普遍存在于废水和地表水中,可引起潜在水环境风险。利用绿色合成纳米铁(Fe NPs)活化过二硫酸盐(PDS)去除E2,并采用响应面优化法探究最佳的实验条件。实验结果表明:响应面二次多项式模型显著,失拟项不显著,模型合理且拟合性较好。当E2初始浓度3 mg·L^(-1)时,Fe NPs投加量0.09 g·L^(-1)、氧化剂PDS浓度6 mmol·L^(-1)、体系pH为3、反应温度30℃的条件下E2去除率达到99.3%;电子顺磁共振(EPR)技术和淬灭实验表明SO^(4)^(·-)和·OH是体系中主要的自由基;Fe NPs循环使用4次时体系对E2的降解效率仍达到90.0%,表明绿色合成Fe NPs是一种有效的类芬顿催化剂。

基于β-环糊精单分散银纳米粒子的绿色合成

以硝酸银为原料,β-环糊精为还原剂和保护剂,一步法合成了粒径为10~30 nm的单分散银纳米粒子,其结构经UV-Vis,FT-IR,XRD和TEM表征。研究了pH、反应温度和γ[n(1)∶n(AgNO_3)]对反应的影响,并提出了银纳米粒子的形成机制。

壳聚糖-纳米零价铁球去除水中二价镉的研究

为了更好地利用纳米零价铁修复水体镉污染,以壳聚糖为载体,制备出壳聚糖-纳米零价铁球用以去除水中的镉(Cd(Ⅱ)).利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对壳聚糖-纳米零价铁球进行表征分析,通过对比与Cd(Ⅱ)溶液反应前后的样品的X线光电子能谱探讨壳聚糖-纳米零价铁球对Cd(Ⅱ)的去除机理,并进行批实验研究环境因素对去除效果的影响.研究结果表明:制备出的壳聚糖-纳米零价铁球为规则均一的黑色球体,粒径约为3.1 mm;所有壳聚糖-纳米零价铁球均具有多孔结构,平均孔径约为40.6μm,且纳米零价铁均匀分布在球内;壳聚糖-纳米零价铁球对Cd(Ⅱ)的去除机理包括物理吸附过程和化学还原过程,且化学还原过程起主要作用;批实验结果显示壳聚糖-纳米零价铁球对Cd(Ⅱ)的去除率随pH值、反应温度和纳米零价铁投加量的增加而增大,随Cd(Ⅱ)初始质量浓度的升高而减小.

绿色合成纳米铁/铈催化剂联用过氧化氢降解甲氧苄啶的研究

以抗生素中常见的磺胺增效剂甲氧苄啶(TMP)为目标污染物、葡萄籽提取液合成纳米铁铈(Fe/Ce-NPs)为催化剂,采用非均相类芬顿体系对甲氧苄啶的降解进行研究。利用SEM、FT-IR、XRD和XPS等对合成的催化剂进行表征。同时考察了反应温度、H_(2)O_(2)浓度、催化剂投加量、TMP初始质量浓度和溶液初始pH对降解甲氧苄啶的影响。结果表明,在TMP初始质量浓度为30 mg/L、Fe/Ce-NPs质量浓度为0.27 g/L、H_(2)O_(2)浓度为0.6 mol/L、35℃和pH 4.0的条件下反应50 min时,TMP的去除率可达100%。伪一级和伪二阶动力学模型均能有效拟合该类芬顿法对TMP的降解过程,但伪二级拟合效果更优,表明该反应过程以化学反应为主,且Ce^(3+)/Ce^(4+)催化还原体系以及CeO_(2)的氧空位作用会促进Fe-NPs/H_(2)O_(2)降解TMP。

绿色合成纳米铁联用过氧化氢降解水中酸性大红的研究

以葡萄籽提取液合成纳米铁粒子,将其与过氧化氢(H_2O_2)联用类芬顿法降解水中的酸性大红(AR)。考察了H_2O_2加入量、AR初始浓度、温度和pH对降解效果的影响。结果表明,AR降解率随AR初始浓度的降低,温度的升高,pH的降低而提高;在5～30 m L内,H_2O_2(10%)加入量20 m L时AR降解率最高。在pH值3～9,经反应180 min后,AR的降解率均可达到90%以上,说明pH值对AR降解的影响不显著。分别采用伪一级、伪二级、层间扩散模型对酸性大红降解的动力学行为进行描述,结果显示伪二级模型(R2=0. 998)对实验数据的拟合度最好,活化能为23. 7 k J/mol。