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基于磁性纳米颗粒的功能化复合材料的制备及其吸附性能研究

邓小娟  
【摘要】:磁性纳米材料具有独特的结构和磁性能,在催化、生物分离和医学等领域得到了广泛应用。近年来,功能化磁性纳米材料及其复合材料在分析化学领域如污染物去除和萃取方面显示了巨大的应用潜力。因此,研究新型功能化磁性纳米材料及其复合材料的制备和应用,已经引起了科研工作者的广泛兴趣。 本学位论文围绕磁性纳米颗粒及其复合材料的制备、表面修饰和吸附应用进行了深入研究,取得了以下创新性结果: (1)采用化学共沉淀、TEOS水解、硅烷化三步法制备了苯磺酸修饰的磁性Fe3O4@SiO2纳米材料,该材料具有超顺磁性并在溶液中具有良好的分散性。将其用作萃取吸附剂,通过磺酸基的强静电相互作用和苯环的疏水作用可以从水样中选择性萃取万古霉素和去甲万古霉素,采用简单磁场作用即可实现较快的固液分离。 (2)采用溶剂热还原法制备了磁性Fe3O4亚微球,进一步通过与前一章相同的修饰方法制备了苯磺酸修饰磁性Fe3O4@SiO2亚微球,该材料对外加磁场具有更快的响应速度。将其用作萃取吸附剂可以快速、高效、选择性的萃取果汁中多菌灵和噻菌灵。 (3)利用磁性Fe3O4@SiO2亚微球表面双氨基的螯合作用更牢固的负载金纳米颗粒,制备了磁性Fe3O4@SiO2/Au复合材料,该材料结合了磁性纳米颗粒的超顺磁性和金纳米颗粒的表面化学性质。将其用作吸附剂萃取水中苯并[a]芘,对其吸附动力学、吸附等温线进行了评价,探讨了其吸附机理。 (4)利用Au-S键的配位结合,制备了巯基β-环糊精修饰的磁性Fe3O4@SiO2/Au(Fe3O4@SiO2/Au/β-CD)复合材料,该复合材料结合了磁性纳米颗粒的超顺磁性能和β-CD的手性识别功能。将其用作手性吸附剂拆分水溶液中扁桃酸的两个对映异构体,用液体核磁共振波谱法对其拆分机理进行了研究。 (5)采用溶剂热还原一步法制备了氨基修饰的磁性Fe3O4-多壁碳纳米管(Fe3O4/MWCNTs)复合材料,该复合材料结合了磁性纳米颗粒的软磁性能、表面氨基功能化和MWCNTs的化学吸附性能。将其用作茶叶样品农药残留检测前的净化吸附剂,净化效果显著。 总之,我们以磁性纳米材料在化学吸附领域的应用为背景,制备了多种功能化磁性纳米材料及其复合材料,为其应用开拓了新的前景。


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