磁性氧化硅-殼聚糖微納結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的合成及對(duì)Hg2+的去除.pdf

1、近年來(lái)，由于磁性微納結(jié)構(gòu)復(fù)合材料具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的功能特性，已引起科研人員的廣泛關(guān)注。如何設(shè)計(jì)和制備出具有獨(dú)特功能的微納結(jié)構(gòu)復(fù)合材料并將其應(yīng)用到水污染物的去除，是當(dāng)前研究的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。本論文針對(duì)Hg2+污染的去除問(wèn)題，合成了具有大比表面積、強(qiáng)吸附作用、易磁回收和高再生能力的磁性介孔氧化硅復(fù)合材料和磁性殼聚糖微球復(fù)合材料。
　　主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.采用一步溶劑熱法成功合成了磁性殼聚糖微球(Fe3O4@CS

2、)，利用XRD，TEM，TGA，DSC，F(xiàn)TIR和VSM等技術(shù)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行表征。結(jié)果表明，磁性殼聚糖微球尺寸在220-250nm之間且具有很高的飽和磁化強(qiáng)度（＞38.5emu/g），該球體是由殼聚糖包覆四氧化三鐵小晶粒堆積而成的，且四氧化三鐵小晶粒尺寸在10nm左右;隨著殼聚糖含量的增加，樣品的飽和磁化強(qiáng)度與單分散性降低?？疾炝薋e3O4@CS中不同配比的殼聚糖含量對(duì)Hg2+的吸附性能，最優(yōu)制備的Fe3O4@CS對(duì)Hg2+的最大吸附量達(dá)到

3、0.83mmol/g，其對(duì)Hg2+的吸附能力歸因于樣品表面暴露官能團(tuán)的數(shù)量及單分散性的協(xié)同影響。通過(guò)動(dòng)力學(xué)吸附實(shí)驗(yàn)，吸附劑在10min內(nèi)即可達(dá)到吸附平衡，表明該吸附劑具有快速的吸附能力。同時(shí)吸附劑與本體溶液可通過(guò)外加磁場(chǎng)進(jìn)行高效、快速分離，吸附劑吸附的Hg2+很容易被乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na)洗脫，因此該吸附劑具有良好的循環(huán)再生能力。
　　2.以磁性碳(Fe3O4/C)微球?yàn)槟０澹铣闪搜b載有磁性納米顆粒的空心介孔二氧化

4、硅微球(HMSMCs)，再通過(guò)3-巰基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)表面修飾，最終得到一種巰基修飾的磁性空心介孔二氧化硅微球(SH-HMSMCs)。通過(guò)對(duì)微球進(jìn)行表征分析，結(jié)果表明，該微球的直徑約為250-300nm，其結(jié)構(gòu)包括介孔二氧化硅外殼，內(nèi)層的四氧化三鐵顆粒以及中空的空腔:氧化硅殼厚度約為50nm，F(xiàn)e3O4納米顆粒尺寸為10-12nm。因于巰基官能團(tuán)與Hg2+的路易斯酸堿作用以及其獨(dú)特的孔通道的協(xié)同作用，使得這種超順磁性空心介孔