電位響應(yīng)型磁性納米微球的制備及其在去除毒性金屬離子方面的應(yīng)用.pdf

1、隨著現(xiàn)代化工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)生的毒性金屬離子不僅嚴(yán)重地污染了環(huán)境，而且極大地危害了人類身體健康。因此，開發(fā)一種新型的電位響應(yīng)型磁性納米復(fù)合材料是進(jìn)行污水處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在材料的選擇中，將一些具有電控離子交換功能的材料與磁性材料進(jìn)行電磁耦合，使得這種復(fù)合納米材料具有良好的穩(wěn)定性、導(dǎo)電性、磁性、離子交換性及電活性能，從而有利于材料的回收再利用，因此在此領(lǐng)域獲得較多的關(guān)注。亞鐵氰化物作為一種無(wú)機(jī)材料，具有良好的離子交換性能，廣泛應(yīng)用于處理

2、毒性金屬離子方面，將其與四氧化三鐵磁性材料復(fù)合，使這類復(fù)合材料能夠方便的用于去除水中毒性金屬離子，且不會(huì)造成資源的浪費(fèi)和二次污染。本實(shí)驗(yàn)分別合成了四氧化三鐵/亞鐵氰化鐵(Fe3O4@PB)、四氧化三鐵/亞鐵氰化銅(Fe3O4@CuFC)磁性納米微球，并設(shè)計(jì)了一種新型的電磁耦合裝置對(duì)其去除以及回收放射性銫離子的性能進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。
　　通過(guò)共沉淀法和水熱合成法制備了電位觸發(fā)無(wú)損再生型智能磁性納米微球，并將其用于選擇性分離和回收放

3、射性銫(Cs)。這種磁性納米球是由對(duì)Cs+具有強(qiáng)親和力的普魯士藍(lán)(PB)殼和磁性Fe3O4核組成。由于PB對(duì)Cs+具有良好的親和力和較大的比表面積，因此，磁性Fe3O4@PB核-殼磁性納米球能夠快速的置入/釋放 Cs+。通過(guò)調(diào)節(jié)電磁耦合系統(tǒng)中磁性電極的電位，可以使吸附Cs+后的納米球簡(jiǎn)單快速的達(dá)到再生的目的。更為重要的是，在20個(gè)吸脫附循環(huán)后 Fe3O4@PB對(duì) Cs+的吸附容量幾乎不變，并且保持著高達(dá)98％以上的再生效率。同時(shí)，通過(guò)電

4、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和先進(jìn)的量子化學(xué)計(jì)算深入的闡明了智能再生機(jī)理。在從廢水中選擇性的分離和回收目標(biāo)金屬離子方面，這種電位觸發(fā)無(wú)損再生型智能磁性納米微球具有非常大的應(yīng)用前景。
　　本研究通過(guò)將CuFC包裹在Fe3O4磁性納米球的表面，成功合成了帶有超順磁性的智能電位響應(yīng)型離子交換納米球 Fe3O4@CuFC。由于Fe3O4@CuFC具有球形結(jié)構(gòu)、大的比表面積以及CuFC對(duì)Cs+具有高的親和力，使得這種 Fe3O4@CuFC電位響應(yīng)型離子交換磁性

5、納米球顯示出高的離子交換容量、優(yōu)異的選擇性以及快速的離子置入動(dòng)力學(xué)等優(yōu)點(diǎn)。在新型的電磁耦合系統(tǒng)中，通過(guò)簡(jiǎn)便快捷地調(diào)節(jié)磁電極的電位，可以使吸附Cs+后的Fe3O4@CuFC得到再生。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在20次吸附-再生循環(huán)后Fe3O4@CuFC對(duì)Cs+的吸附容量幾乎保持不變，而且在每個(gè)循環(huán)中保持著相當(dāng)高的再生效率。此外，通過(guò)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)以及量子化學(xué)計(jì)算對(duì)Fe3O4@CuFC的再生機(jī)理也進(jìn)行了進(jìn)一步的探究。所以，開發(fā)這種智能電位響應(yīng)型離子交換納米