基于“点击化学”的磁性纳米复合材料可控制备及对偶氮染料吸附机理研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51462024
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    47.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E02.无机非金属材料
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The combination of iron oxide and GO that take advantage of both the superior properties of GO and magnetite nanoparticles, and provide the potential applications in water treatment. It is still a challenge to precisely control the location of magnetic nanoparticles on the GO sheets and then tailor the properties of resultant hybrids for desired application. "Click chemistry" is considered to be a useful method for the synthesis of nanoparticles and functionalization of surfaces. Using graphene oxide, Fe3O4 magnetic nanoparticles as the raw materials, graphene-based iron oxide magnetic(MGO)nanocomposites will be controllable prepared by "click chemistry"and be characterized by means of SEM、TEM、XRD、AFM、TGA、FT-IR, and VSM measurements in the project, the effect of the different"Click chemistry" method on the size and morphology of the nanocomposites and the location of magnetic nanoparticles on the GO sheets will be investigated. On the basis of the synthesis of different morphologies of the nanocomposites, a study on adsorption characteristics and adsorption mechanism of the MGO nanocomposite towards the azo dyes in waste water will be carried out and the effects of pH,the amount of the nanocomposites, temperature and ionic strength as well as other factors on adsorption characteristics will be investigated.The research results of the project will open up a new "green" way for the controllable synthesis of graphene oxide-based iron oxide magnetic nanocomposites,and will provide a theoretical basis for treating azo dyes pollutants.
氧化石墨烯基铁氧化物磁性纳米复合材料(Fe3O4/GO)是水处理过程中具有巨大应用潜力的吸附材料,其吸附性能与其结构、尺寸和形貌等微观特征密切有关。本项目拟通过"点击化学"可控制备Fe3O4/GO磁性纳米复合材料;利用SEM、TEM、XRD、AFM、TGA、FT-IR、VSM等多种测试仪器表征其形貌、结构、组成以及磁学性质;研究不同"点击化学"途径对复合材料微观结构、尺寸、形貌及磁性铁氧化物在氧化石墨烯表面负载量的影响规律;在此基础上,考察其对水中偶氮类染料吸附性能以及pH、温度、浓度、离子强度等因素对其吸附行为的影响,以期获得材料结构及影响因素对吸附性能的影响规律以及吸附机理,建立高容量、高选择性吸附剂表面结构调控方法。通过以上研究,有望为Fe3O4/GO 磁性纳米复合材料可控制备提供一种新的"绿色"方法,为开发除难降解的偶氮染料吸附技术提供科学依据。

结项摘要

本项目主要开展了通过“点击化学”法制备两种磁性氧化石墨烯复合材料.一种是利用石墨烯边缘的羧基官能团炔基化改性进行点击化学反应制备,另一种是利用石墨烯表面上的羟基官能团巯基化改性进行点击化学反应制备。并用于对有机偶氮染料的吸附,并系统研究了吸附过程的影响因素及吸附机理。研究结果如下:.(1)采用Hummer方法制备了氧化石墨烯(GO),采用点击反应法把叠氮基铁氧化物纳米粒子覆盖在炔基改性的GO上制成磁性氧化石墨烯(MGO),并用作吸附剂吸附去除离子染料亚甲基蓝(MB)和刚果红(CR)。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)、X 射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和震动样品磁强计(VSM)对 MGO 纳米复合物进行了表征。研究了吸附动力学,吸附等温线及初始 pH 值对吸附的影响。考察了MGO对水中离子染料的去除效果。此外还考察了MGO的重复使用效果。 .结果表明,MGO的饱和磁化强度为 35.21emu/g,平均粒径为24nm;所有动力学数据符合准二级动力学模型,且在吸附时间为 1h 内基本达到吸附平衡;平衡数据符合Langmuir模型,MGO对亚甲基蓝(MB)和刚果红(CR)的最大吸附容量分别为63.57 mg/g和127.06 mg/g;循环吸附解吸四次后,MGO对MB和CR的吸附量分别为吸附剂第一次对其吸附量的58.49%和70.59%,表明MGO具有良好的再生性,有望用于循环使用。 .(2)首先使用2-氨基乙硫醇与丙烯酸分别对氧化石墨烯(GO)与3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)包覆改性的四氧化三铁(Fe3O4)进行修饰,接着利用巯基-烯点击化学法制备得到磁性氧化石墨烯复合材料(MGO)。通过FT-IR,XRD,SEM,TEM,VSM等表征手段对目标产物进行表征。利用所得产物做为吸附剂去除水中刚果红(CR)染料。研究了该复合材料的吸附动力学、吸附等温线及初始 pH 值对吸附的影响,考察了MGO对水中CR的去除效果。结果表明,pH 在4.0时复合材料的吸附效果最好,吸附时间在30 min左右时达到吸附平衡,最大吸附量为321.69 mg/g。其吸附动力学符合二级动力学模型,吸附模型符合Langmuir模型。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Preparation of a novel Fe3O4 /graphene oxide hybrid for adsorptive removal of methylene blue from water
新型 Fe3O4/氧化石墨烯杂化物的制备用于吸附去除水中的亚甲基蓝
  • DOI:
    10.1080/10601325.2016.1151644
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Macromolecular Science, Part A Pure and Applied Chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Nanan Liao;Zhisen Liu;Wenjing Zhang;Shougui Gong;Daming Ren;Linjiao Ke;Kai Lin;Hao Yang;Fuan He;Hongliu Jiang
  • 通讯作者:
    Hongliu Jiang
A novel crosslinked β-cyclodextrin-based polymer for removing methylene blue from water with high efficiency
一种新型交联β-环糊精聚合物,可高效去除水中的亚甲基蓝
  • DOI:
    10.1016/j.colsurfa.2018.10.004
  • 发表时间:
    2019-01-05
  • 期刊:
    COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Jiang, Hong-Liu;Lin, Jie-Ci;He, Fu-An
  • 通讯作者:
    He, Fu-An
Preparation, characterization, and physical properties of graphene nanosheets and films obtained from low-temperature expandable graphite
低温可膨胀石墨石墨烯纳米片和薄膜的制备、表征和物理性能
  • DOI:
    10.1007/s10853-015-9422-1
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    J Mater Sci (2016) 51:926–936
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guiqing Guan;Jinshan Lu;Hongliu Jiang
  • 通讯作者:
    Hongliu Jiang
共 3 条
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