Fe_(3)O_(4)/PDA复合纳米材料回收高黏度油田采出水中油相的研究

高黏度油田采出水通常呈现乳浊液的状态,难以实现油水分离。本文采用共沉淀法制备Fe_(3)O_(4)纳米颗粒,在超声波辅助下将聚多巴胺(PDA)与纳米Fe_(3)O_(4)键合,制得Fe_(3)O_(4)/PDA复合材料,并采用FTIR、显微镜、物理吸附仪等表征。在交变磁场作用下,实现油田采出水破乳,达到油水分离的目的。并考察了Fe_(3)O_(4)/PDA复合材料稳定循环使用次数、交变磁场频率对回收油相效率的影响。结果表明,在极低磁场频率6.0 Hz下,所制备材料可稳定循环使用11次,为油田采出水重复利用和高附加值油相的回收利用提供了有效、便捷的方法。

纳米复合材料Fe_(3)O_(4)@RGO@C_(18)对四环素的吸附研究

将制备的Fe_(3)O_(4)磁性粒子外层包裹了一层RGO(石墨烯),又继续在Fe_(3)O_(4)@RGO材料表面修饰了C_(18),从而得到了Fe_(3)O_(4)@RGO@C_(18)纳米材料。对所制备的样品材料进行形貌、结构等的表征,并对水中的四环素进行了吸附实验的研究。通过对Fe_(3)O_(4)@RGO@C_(18)纳米材料的红外线光谱检测,扫描电子显微镜检测,透射电子显微镜,能谱,磁性进行表征,同时用磁性纳米材料吸附水中的四环素,考察了溶液pH、反应温度、震荡时间、初始四环素的浓度等因素对吸附过程的影响。研究结果表明Fe_(3)O_(4)@RGO@C_(18)纳米粒子为具有类三明治结构的核壳结构且分散均匀,复合效果好,粒径很小。当pH为7、温度为25℃、振荡时间为40 min、四环素的质量浓度为80 mg/L时为最佳条件,吸附量为77.56 mg/g。

Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料的制备及其对水中亚甲基蓝吸附性能研究

首先通过溶剂热法制备Fe_(3)O_(4)纳米颗粒,再通过离子强度调控法制备磁性氧化石墨烯(Fe_(3)O_(4)/GO),最后用共沉淀法制得Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料,并用扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线衍射(XRD)等技术对其进行表征。结果表明:Fe_(3)O_(4)纳米颗粒与CeO_(2)纳米颗粒均匀地分散在GO上。研究了Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料对亚甲基蓝染料的吸附性能,并考察了不同因素对吸附性能的影响。由于Fe_(3)O_(4)纳米颗粒有着磁性的性质,易回收分离,具有再生利用性能。吸附实验结果表明:Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料循环5次后对亚甲基蓝的吸附率仍在95%以上。因此,Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料是一种新型优良的吸附剂材料,被应用于模拟染料废水中的亚甲基蓝去除研究。

Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米材料的制备及其对Cu(Ⅱ)的吸附研究

首先通过溶剂热法制备了磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子,随后采用SiO_(2)对其进行包覆形成了Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米材料。通过XRD、SEM、TEM、磁性能分析和吸附性能分析等对Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米材料进行了表征。结果表明,合成的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米材料具有Fe_(3)O_(4)和SiO_(2)两种晶型结构,SiO_(2)成功包覆在磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子上,SiO_(2)并没有对各组织的结构和成分产生较大影响;Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米材料的粒径在200~400 nm左右,且呈核壳式的结构,内层Fe_(3)O_(4)纳米粒子的颜色较深,外层SiO_(2)的颜色较浅;Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米材料在室温下的饱和磁化强度为76.31 A·m^(2)/kg,剩余磁化强度几乎为0;Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米材料对Cu(Ⅱ)的吸附在1500 min时达到饱和,去除率最高为63%,最大吸附容量可达120 mg/g,其对Cu(Ⅱ)具有较好的吸附效果。

Fe_(3)O_(4)/GO/ZnO材料的制备及其对盐酸土霉素吸附研究

首先采用工艺较为简单的溶剂热法制备Fe_(3)O_(4)材料,对其进一步修饰后可得到Fe_(3)O_(4)/GO复合材料,最后通过化学共沉淀法制备得到具有磁性的纳米材料Fe_(3)O_(4)/GO/ZnO,并将该材料用于盐酸土霉素的吸附研究中。考察了盐酸土霉素的起始浓度、pH以及吸附剂的用量等因素对盐酸土霉素吸附效果的影响,还考察了纳米材料的再生循环次数及最大吸附量。结果表明:盐酸土霉素起始浓度为18 mg/L,pH值为3,材料用量为0.0032 g等最佳条件下,该材料的最大吸附量达到191.93 mg/g,前再生3次吸附量保持在150 mg/g左右,故制备的Fe_(3)O_(4)/GO/ZnO磁性纳米材料对盐酸土霉素具有较好的吸附能力和稳定性。

Fe_(3)O_(4)磁性纳米材料制备及在重金属去除中的应用

目前重金属污染问题已经成为全球性的环境难题,磁性纳米材料选择性好、反应速率快、无二次污染,在重金属离子的去除方面具有广阔的应用前景。Fe_(3)O_(4)基核壳结构磁性纳米复合粒子合成方法简单、成本低,对其合成及应用的综述可为其在重金属离子的去除方面提供理论支持。文章介绍了近年来Fe_(3)O_(4)基核壳结构磁性纳米复合粒子的壳层材料的制备方法、特点及在重金属离子去除等方面的最新研究进展,讨论了不同结构Fe_(3)O_(4)基核壳材料对重金属离子的吸附机理,并展望了其未来的发展及应用。

纳米复合材料Fe_(3)O_(4)@Zn-MOF对孔雀石绿的吸附

本文利用水热法制备磁性Fe_(3)O_(4),并用超声法合成Zn-MOF,并最后用水热法制备成了Fe_(3)O_(4)@Zn-MOF纳米材料。用所制得的Fe_(3)O_(4)@Zn-MOF纳米复合材料作为吸附剂吸附孔雀石绿溶液,通过SEM等方式对实验样品进行表征,然后利用分光光度法测定吸附结果。通过控制变量法分别研究了振荡时间、孔雀石绿溶液初始浓度、吸附剂用量的影响,结果显示:Fe_(3)O_(4)@Zn-MOF纳米复合材料吸附孔雀石绿的最佳条件为:材料用量为8 mg、振荡时间为2.5 h、孔雀石绿溶液浓度为16 mg/L。实际最大饱和吸附量的平均值为43.37 mg/g。

基于石墨烯和Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs纳米复合材料修饰电极用于检测洋蓟素

基于石墨烯(GR)和Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs磁性核壳纳米粒子复合材料修饰金电极,构建了一种电化学传感器用于洋蓟素(cynarin)的定量检测.采用化学合成法制备了石墨烯二维纳米材料和Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs磁性核壳纳米粒子,并利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其形貌和结构进行了表征.考察了洋蓟素在传感器上的电化学行为,石墨烯具有大的比表面积和良好的导电性,与Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs核壳纳米粒子复合后,改善了石墨烯的分散性,并产生协同效应,导致传感器对洋蓟素表现出显著的电流响应.该电化学传感器对洋蓟素的线性响应范围为50 nmol/L~0.3 mmol/L,线性方程为I(μA)=5.14lg c(μmol/L)+1.37,检出限为17 nmol/L(信噪比S/N=3).制备的电化学传感器具有线性范围宽、检出限低、选择性和稳定性高等特点,用于实际样品中洋蓟素的测定,结果令人满意.

磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子的功能化修饰研究进展

Fe_(3)O_(4)纳米粒子因其独特的磁学性能和良好的生物相容性,在生物医药、催化剂、环境治理等领域具有良好的应用前景。然而,磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子易团聚、在潮湿的空气中易氧化,制约了Fe_(3)O_(4)纳米粒子的深度应用。本文结合课题组在磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子应用方面的研究成果,综述了磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子的功能化修饰,并讨论了磁性Fe_(3)O_(4)复合纳米材料发展面临的机遇和挑战。

磁性HAP/Fe_(3)O_(4)材料去除水土环境中Cd的效果研究

为探究磁性羟基磷灰石/四氧化三铁(HAP/Fe_(3)O_(4))纳米材料对水土环境中Cd的去除效果,以米糠为原料,采用水热法制备纳米材料,通过水中吸附实验和土壤培养实验对Cd去除效果进行研究。结果表明:pH为8时,HAP/Fe_(3)O_(4)对Cd的吸附更符合伪二阶动力学模型,吸附过程以化学吸附为主。溶液为酸性时,HAP/Fe_(3)O_(4)对Cd^(2+)的吸附机制可能为表面吸附和生成沉淀,溶液为中碱性时,对Cd^(2+)的去除以表面吸附以及离子交换为主。此外,HAP/Fe_(3)O_(4)在5次循环后吸附能力仍保持在较高水平,说明其作为吸附剂具有较高的可重复利用性。在土壤实验中,土壤pH随培养时间的延长和HAP/Fe_(3)O_(4)投加量的增加,总体呈上升趋势。与对照组相比,HAP/Fe_(3)O_(4)添加量为0.5%的处理显著降低了土壤CaCl_(2)提取态Cd含量,降幅为62%;浸出实验证明HAP/Fe_(3)O_(4)增强了土壤中重金属的滞留能力。HAP/Fe_(3)O_(4)纳米材料作为一种原料价格低廉且环境友好的吸附剂在处理水污染和修复土壤方面应用前景广阔。

Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@SiO_(2)@Ag光催化剂的制备及其光催化活性研究

采用溶剂热法和溶胶-凝胶法合成了磁性Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@SiO_(2)复合光催化剂,再通过巯基改性,使二氧化硅表面原位合成银纳米颗粒,最终形成目标光催化剂。利用XRD、FT-IR、XPS、SEM、VSM等分析测试手段对该催化剂的组成、结构、形貌及其磁学性能进行表征。通过光催化降解40 mL罗丹明B溶液(pH 5.3,30 mg/L),催化剂按1 g/L加入反应体系,光照120 min时,罗丹明B溶液的降解率达96.22%。相同条件重复循环实验10次,罗丹明B溶液降解率仅下降4.32%,表明Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@SiO_(2)@Ag磁性光催化剂具有出色的光催化活性和循环使用性。

Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@CeO_(2)应用于废水中亚甲基蓝的吸附研究

首先通过溶剂热法制备Fe_(3)O_(4)磁核作为种子,然后通过Stober法在种子外包覆SiO_(2)层,再在SiO_(2)层上通过均匀沉淀法使CeO_(2)沉积在表面,得到Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@CeO_(2)磁性纳米材料,并将其作为纳米吸附剂应用于废水中亚甲基蓝的吸附研究。通过优化该吸附剂的用量、溶液初始pH、震荡时间、解吸剂H_(2)O_(2)的用量等条件,进一步考察该纳米吸附剂对亚甲基蓝的再循环次数及最大吸附量。实验结果表明,在最佳条件下,该纳米吸附剂对亚甲基蓝的吸附率达82%以上,经过吸附-脱附-再吸附5次循环过程,其对亚甲基蓝的吸附率仍保持在80%以上,且最大吸附容量q_(max)=60.96 mg/g。一方面利用Fe_(3)O_(4)磁核方便磁分离功能,另一方面CeO_(2)层对亚甲基蓝表现出高效吸附性能,该多功能Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@CeO_(2)磁性纳米材料作为一种纳米吸附剂,可以潜在地应用于环境废水中亚甲基蓝染料的吸附及去除研究。

基于Fe_(3)O_(4)/GCE磁性传感器检测水中苯酚

目的构建定量检测水中苯酚含量的Fe_(3)O_(4)/GCE磁性传感器。方法以玻碳电极(glassycarbon electrode,GCE)为工作电极,以Fe_(3)O_(4)磁性纳米材料为修饰材料,制备Fe_(3)O_(4)/GCE磁性传感器,通过对电解质种类、浓度以及修饰材料修饰量的选择,确定Fe_(3)O_(4)/GCE磁性传感器对苯酚进行定量分析的最佳检测条件。结果Fe_(3)O_(4)具有良好的导电性、吸附性以及电催化活性,能够有效地提高传感器的灵敏度。Fe_(3)O_(4)/GCE检测苯酚的最佳条件为:Fe_(3)O_(4)修饰量5μL(1 mg/mL),电解质H_(2)SO_(4)浓度为1.0 mol/L。在最佳检测条件下,苯酚在2~270μg/L范围内与其氧化峰电流呈良好的线性关系,线性方程为Y=0.4544X-0.921,r^(2)=0.9976,检出限为1.084μg/L(S/N=3),加标回收率在95.84%~99.67%之间,相对标准偏差(the relative standard deviations,RSDs)不大于3.42%,连续扫描8次的RSDs为2.58%,6支传感器6次扫描的RSD为2.89%,保存35d后,其对50μg/L的苯酚的测试效果仍可达到最初的91.21%。结论该Fe_(3)O_(4)/GCE磁性传感器制备简单快捷、成本低、检测准确度高,重复性、重现性和稳定性较好,适用于水中苯酚的现场快速检测分析。

DDTC改性磁性纳米Fe_(3)O_(4)对水中镉的吸附行为

采用二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)改性磁性纳米材料Fe_(3)O_(4),制得一种新型磁性纳米材料(DDTC-MNPs),并用于吸附重金属Cd^(2+)。借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)等手段对其进行表征,采用批量吸附实验考察了该材料对Cd^(2+)的吸附性能。结果表明,DDTC-MNPs粒径约为20 nm;其对Cd^(2+)的去除率随溶液pH值的增加而增加,在较广的pH值范围(3.0~7.0)对Cd^(2+)实现有效吸附;共存离子K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)和Mg^(2+)会对DDTC-MNPs吸附Cd^(2+)产生一定影响,但仍能保持良好吸附效果;吸附动力学表明,DDTC-MNPs对Cd^(2+)的吸附在10 min内基本达到平衡,符合准二级动力学;等温吸附符合Langmuir模型(R^(2)>0.97),表明该吸附为单分子层化学吸附,理论最大吸附量为21.74 mg/g;DDTC-MNPs对Cd^(2+)的吸附热力学参数ΔG0<0、ΔH0<0、ΔS0<0,表明吸附反应为自发放热反应;经吸附-解吸4次后,DDTC-MNPs对Cd^(2+)的去除率仍高于70%。

功能化磁性纳米材料检测工业废水中的多环芳烃

制备了一种表面含苯基的Fe_(3)O_(4)磁性纳米材料(NPs),在纯水中添加多种不同浓度的多环芳烃(PAHs)标准溶液作模拟水样,探讨了SiO2包合Fe3O4磁性纳米材料(Fe_(3)O_(4)NPs@SiO_(2))与苯基三乙氧基硅烷(PHTS)不同配比、Fe3O4NPs@SiO2-PHTS复合材料的用量、超声时间、解析溶剂等对富集水体中PAHs效果的影响,建立了实际工业废水中PAHs的检测方法。方法的标准工作曲线相关系数(R2)在0.996以上,定量限(LOQs)为0.19~2.5 ng/L,平均回收率为71.1%~105.2%,日内相对标准偏差(RSD)为3.7%~12%,日间RSD为3.5%~13%,在40 min内即可完成1次水样的分析工作。该功能化磁性纳米材料可用于富含PAHs的环境水体检测。