功能化Fe3O4磁性纳米材料的制备及在水中污染物处理中的应用

Fe₃O₄磁性纳米粒子是目前应用最为广泛的磁性纳米材料，相比于其他材料而言，其制备过程简单、化学稳定性好、储存方便、成本低廉，且容易实现磁性分离。Fe₃O₄磁性纳米粒子表面容易被修饰大量的含氧官能团，使其易于和其他基团连接，因此具有极大的功能化潜力。经过功能化的Fe₃O₄磁性纳米粒子具有很高的饱和磁化率以及极好的超顺磁性，从而被广泛用作水体处理过程中吸附剂、催化剂等的基质材料。本文综述了近年来具有代表性的功能化Fe₃O₄磁性纳米材料，列举了一系列功能化Fe₃O₄磁性纳米材料的制备方法以及它们在去除水体中的有机物、重金属离子、染料、抗生素等污染物方面的应用，并对磁性纳米材料在实际应用中面临的问题进行了总结和分析。     

Fe3O4/Ag复合纳米颗粒的制备及其抑菌性能研究

首先用水热法制备了Fe₃O₄纳米球,然后以制备的磁性Fe₃O₄纳米粒子为磁核,在高温高压反应釜中与葡萄糖反应,使其表面包覆一层聚糖,利用聚糖的还原性,让包覆后的粒子与AgNO₃反应,制备出Fe₃O₄/Ag纳米复合粒子。用透射电镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）对所制备的材料的形貌和结构进行了表征。通过抑菌实验的测定,结果表明Fe₃O₄/Ag复合材料具有良好的抑菌活性。     

四氧化三铁吸附包埋固定辣根过氧化物酶及其应用

建立了Fe₃O₄吸附包埋固定辣根过氧化物酶,并与明胶、开孔明胶、海藻酸钠3种不同的固定化方法载体进行了比较,发现该固定化方法具有较高的固定效率。对固定化酶与自由酶的稳定性进行了比较,发现Fe₃O₄吸附包埋固定化HRP的稳定性高于其他固定化HRP和自由酶。此外,测定了不同戊二醛浓度、交联时间、给酶量、Fe₃O₄使用量及明胶浓度对 辣根过氧化物酶固定效果的影响。结果表明,固定化反应的最佳条件如下：最佳给酶量与Fe₃O₄用量比例约为95u HRP/g Fe₃O₄,最佳Fe₃O₄用量与凝胶比例为1.0g Fe₃O₄/10mL 10％～20％,最适戊二醛浓度和交联时间分别为0.5％和30min。在此条件下制备的辣根过氧化物酶 活性约为1.1u/g,酶活固定率约为15％。该固定化酶重复应用于PCP催化去除反应,可获得稳定的PCP去除率。     

Fe3O4/金属-有机框架复合材料合成及应用的研究进展

金属-有机框架材料是一类新型多孔材料,由于其合成简单,比表面积大,孔径可调等特点在超级电容器、催化剂和吸附剂中得到了广泛的应用。磁性金属-有机框架复合材料是将金属-有机框架和磁性金属纳米粒子结合,通过两种材料的协同效应使金属-有机框架材料的部分原有性能增强,甚至使复合材料集成新的性能,形成具有优异协同性能的复合材料,解决金属-有机框架材料稳定性差、机械强度弱、不易回收等问题,拓展其应用范围。文章综述了目前研究中最常使用的磁性金属纳米粒子Fe₃O₄与金属-有机框架形成的复合材料的合成和应用的最新进展。详细介绍了混合法、嵌入法、逐层生长法、干凝胶转化法等合成Fe₃O₄/金属-有机框架复合材料的方法,并且讨论了复合材料在环境修复,生物医药,催化和化学分析中的应用。最后,对Fe₃O₄/金属-有机框架复合材料的发展和应用提出了未来展望。     

海藻酸钠凝胶固定化双酶快速检测葡萄糖综合实验设计

通过海藻酸钠凝胶共固定葡萄糖氧化酶（GOx）和辣根过氧化物酶（HRP）构建了快速检测葡萄糖含量的双酶级联反应器。实验采用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱分析了海藻酸钠凝胶的微观形貌及化学组成。同时,对固定化双酶级联催化的葡萄糖反应体系进行优化并应用于饮料样本检测中。该实验以酶促反应为基础,利用双酶级联反应的机理建立了高效专一的葡萄糖检测方法,为酶催化的生物检测实验的设计提供了思路。     

新型四氧化三铁荧光纳米探针构建及活性研究

基质金属蛋白酶-2(MMP-2)是一类重要的肿瘤标志物，开发能特异性检测MMP-2的智能型荧光纳米探针，对于癌症的早期诊断与治疗都至关重要。利用亚铜离子催化的“点击”化学反应将荧光素(FITC)和多肽底物KCPLGVR偶联，并与dp-PEG-Mal修饰的四氧化三铁纳米颗粒(Fe₃O₄)通过巯基与马来酰亚胺的反应，制备得到一种新型MMP-2特异性响应荧光纳米探针Fe₃O₄-PEG-KCPLGVR-FITC。通过体外重组酶检测和肿瘤细胞成像结果表明，合成的探针对过表达MMP-2的MCF-7细胞(人乳腺癌细胞)表现出较好的检测灵敏度和特异性，在MMP-2过表达的肿瘤早期诊断方面具有一定的应用潜力。     

基于纳米四氧化三铁的光电化学传感器及其对过氧化氢的检测研究

为实现对过氧化氢的高灵敏度检测,合成了表面具有葡聚糖(dextran)配体的纳米四氧化三铁(Fe₃O₄)材料,并将其应用于制备光电化学(photoelectrochemical, PEC)传感器.所合成的Fe₃O₄纳米材料不仅具有光电转换能力,而且表现出传统纳米材料所缺乏的对过氧化氢的直接催化性.同时利用Fe₃O₄纳米材料光电性能和催化特性制作的PEC传感器表现出对过氧化氢良好的传感特性,可以实现过氧化氢的传感检测.最终在0-4 mmol/L的过氧化氢浓度范围内,达到了2.39 nA/mmol·L^-1的灵敏度,以及0.13 mmol/L的最低检测限,实现了对过氧化氢的高灵敏度检测.     

磁性MOF固定化漆酶及其对刚果红降解效果研究

为克服游离漆酶稳定性差,重复利用性低的问题,本文通过共沉淀法制备以磁性纳米粒子(C@Fe₃O₄)为核的铜基金属有机骨架材料(Cu-MOF),将漆酶(Laccase)包裹在Cu-MOF@C@Fe₃O₄中得到Lac@Cu-MOF@C@Fe₃O₄复合材料,并用于降解刚果红(CR)。通过XRD、FTIR和TGA等手段对材料进行表征,考察了酶固定化条件对固定化酶活性的影响。结果表明,Laccase成功固定在Cu-MOF@C@Fe₃O₄上;最优的固定化条件为：固定化温度30℃、固定化时间30 min、酶添加量3 mL、磁性纳米粒子的添加量30 mg。此外,所得固定化Laccase的pH稳定性、热稳定性均优于游离Laccase;循环使用5次后,固定化Laccase的残余活性仍高于70%,具有较好的可重复利用性。再者,90 min内,固定化漆酶对的刚果红溶液降解率能达到85%以上,研究结果可为新型酶固定材料的开发及其在废水处理中...     

磁性煤矸石地质聚合物类芬顿降解苯酚

以煤矸石为原料，制备出磁性煤矸石地质聚合物(Fe₃O₄-CGGP),研究了其类芬顿氧化降解苯酚的性能和机制。表征显示，粒径为10～20 nm的Fe₃O₄均匀分散在煤矸石地质聚合物(CGGP)表面形成Fe₃O₄-CGGP,Fe₃O₄-CGGP的饱和磁化强度达到35.68 emu/g,这表明Fe₃O₄-CGGP具有良好的催化活性和磁响应性能。将其应用于降解苯酚废水，实验探讨了pH值、催化剂投加量、H₂O₂投加量以及苯酚初始浓度等条件对苯酚降解过程的影响。实验表明：反应最适宜pH值为3.5,催化剂最佳投加量为0.5 g/L,H₂O₂最佳投加量为10 mmol/L,在最优条件下60 min对苯酚去除率可达到100%.自由基淬灭实验认为在Fe₃O₄-...     

超顺磁性Fe3O4微粒的尺寸调控与磁性回收

以乙二醇为溶剂,通过温和的溶剂热法制备了具有不同颗粒尺寸大小的Fe₃O₄微米粒子.研究发现,通过调节反应体系中水、聚乙二醇-20000和铁离子的浓度,能有效控制Fe₃O₄的成核与生长,从而能实现对Fe₃O₄在较大颗粒尺寸范围内的有效调控.另外,相比小尺寸的Fe₃O₄,较大颗粒尺寸的超顺磁性粒子表现出更优良的磁性回收性能.由此可见,Fe₃O₄颗粒尺寸的有效调控对拓展其在纳米材料磁性回收中的应用具有非常重要的意义     

Fe3O4磁性纳米颗粒的RAFT试剂化研究

通过反相微乳液法制备四氧化三铁纳米颗粒(Fe₃O₄ NPs),并用硅烷偶联剂KH570对其改性,以期在Fe₃O₄ NPs表面引入C==C双键,再利用引入的C==C双键与三硫代十二烷酸-2-氰基异丙酯(RAFT试剂)进行反应,得到RAFT试剂化的Fe₃O₄ NPs(Fe₃O₄-g-KH570-RAFT NPs),并对不同阶段的Fe₃O₄ NPs产物的结构与形貌等进行表征.研究中以RAFT试剂接枝率(Gr_RAFT)为指标,考察了反应时间等工艺条件对Gr_RAFT的影响.结果表明:制备的Fe₃O₄-g-KH570-RAFT NPs的平均粒径为10.4 nm,当反应时间为14 h,反应温度为65 ℃,n_KH570/n_RAFT为1/2时,接枝率Gr_RAFT最高达到79.34%.     

阶梯热还原法制备Fe3O4/rGO复合膜

先用溶液共混法获得Fe₃O₄纳米颗粒与氧化石墨烯（GO）混合溶液, 再通过阶梯热还原过程（从室温逐渐升至160 ℃）制备Fe₃O₄和还原氧化石墨烯（rGO）复合膜， 并用X射线衍射仪、 Fourier变换红外光谱和扫描电子显微镜表征不同Fe₃O₄质量分数的Fe₃O₄/rGO复合膜的结构和形貌, 用矢量网络分析仪测试复合膜的电磁参数. 实验结果表明, 当Fe₃O₄质量分数为40％时, 复合膜的吸波效能为17.30 dB, 频率为10.72 GHz, 厚度为2 mm, 低于-10 dB[KG*8]的有效吸收带宽为3.28 GHz.     

Fe3O4/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Fe₃O₄材料,对其进一步修饰后可得到Fe₃O₄/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Fe₃O₄/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0.003 2 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Fe₃O₄/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。     

连续还原法制备Au/Fe3O4纳米复合粒子

采用共沉淀法制备20～40nm的Fe₃O₄颗粒。在Fe₃O₄悬浮液中分别利用柠檬酸钠单独作为还原剂、四羟甲基氯化磷（THPC）和抗坏血酸共同作为还原剂还原HAuCl₄,生成10～90nm的Au纳米颗粒,形成Au/Fe₃O₄复合颗粒。通过透射电子显微镜和紫外分光光度计对Au/Fe₃O₄进行表征,研究还原剂种类对Au/Fe₃O₄粒径、形貌和分散性的影响,结果表明：柠檬酸钠为还原剂时,生成Au纳米颗粒的反应主要在Fe₃O₄纳米颗粒表面进行,Au纳米颗粒的负载量随柠檬酸钠用量增加而减少,粒径在28.08～77.71nm之间;THPC和抗坏血酸共同作为还原剂时,先在Fe₃O₄ 纳米颗粒表面生成THPC-Au,加入抗坏血酸后生成Au纳米颗粒,粒径在71.44～153.2nm之间。     

分子印迹磁性荧光复合微球的制备及其性能研究

复杂生物体系中蛋白质的高效分离分析在生物分离、蛋白质纯化与检测等生命科学研究领域中具有重要的意义.本文以磁性荧光复合微球（Fe₃O₄MNP-ZnSQDs）为载体,利用表面印迹技术在Fe₃O₄MNP-ZnSQDs表面构建"核-壳"结构的磁性荧光蛋白印迹微球（Fe₃O₄MNP-ZnSQD@MIPs）,并用于溶菌酶蛋白的快速分离.结果表明,制备的Fe₃O₄MNP-ZnSQD@MIPs具有分散性好、粒径均一、荧光发射强、磁响应明显等特点.在最优条件下,该印迹微球在15 min达到吸附平衡,最大吸附容量可达645.76 m g· g-1,饱和磁强度为40 em u· g-1,且具有良好的选择性,印迹因子为2.15.该磁性荧光分子印迹微球成本低、耗时短、使用简单、吸附量高且选择性好,可用于大批量样品检测中溶菌酶的快速分离与纯化.      

BiOBr/Fe3O4@硅藻土复合磁性材料的光催化性能

采用水热法制备了Fe₃O₄纳米粉体、硅藻土负载纳米Fe₃O₄二元催化剂(Fe₃O₄@D),并与BiOBr粉体进行了复合,成功合成了BiOBr/Fe₃O₄@D复合纳米粉体。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等仪器对3种催化剂进行了表征,并用制得的催化剂光降解罗丹明B(RhB)。结果表明,3种催化剂均被成功合成;在3种催化剂中,Fe₃O₄粉体呈球状,且BiOBr/Fe₃O₄@D直径处于纳米级;在光催化降解RhB的试验中,BiOBr/Fe₃O₄@D复合纳米粉体的催化性能最好。进一步考察了BiOBr/Fe₃O₄@D三元催化剂的投加量、PMS质量浓度、初始pH等因素对其光催化性能的影响。结...     

磁性Fe3O4微球的溶剂热法合成及其Fenton降解二甲酚橙研究

采用溶剂热法在200℃制备出形貌均一、分散性较好、平均粒径约200nm的磁性Fe₃O₄微球。该方法合成的Fe₃O₄微球在Fenton降解二甲酚橙方面效果显著,降解率达到90%以上。由于Fe₃O₄微球具有强磁性,故反应后催化剂可直接通过磁铁吸引的方式回收,且回收率可达90%以上。回收后的催化剂只需简单超声清洗便可再生并循环利用,催化剂再生后的降解效果与其一次催化的效果相近。     

阶梯热还原法制备Fe3O4/rGO复合膜

先用溶液共混法获得Fe₃O₄纳米颗粒与氧化石墨烯（GO）混合溶液, 再通过阶梯热还原过程（从室温逐渐升至160 ℃）制备Fe₃O₄和还原氧化石墨烯（rGO）复合膜, 并用X射线衍射仪、 Fourier变换红外光谱和扫描电子显微镜表征不同Fe₃O₄质量分数的Fe₃O₄/rGO复合膜的结构和形貌, 用矢量网络分析仪测试复合膜的电磁参数. 实验结果表明, 当Fe₃O₄质量分数为40％时, 复合膜的吸波效能为17.30 dB, 频率为10.72 GHz, 厚度为2 mm, 低于-10 dB[KG*8]的有效吸收带宽为3.28 GHz.     

水相合成磁性Fe3O4纳米颗粒

采用化学共沉淀法制备Fe₃O₄纳米粒子, 选择NH₃·H₂O作为沉淀剂, 并与Fe²⁺和Fe³⁺的混合溶液同时同速滴加到由氨水和硝酸氨组成的缓冲溶液中, 制得了磁性Fe₃O₄纳米粒子. 考察了磁性纳米粒子合成的一些影响因素, 并用透射电镜(TEM)、 X射线粉末衍射(XRD)、 红外光谱等方法对其性质进行了初步表征.     

P(MAA-co-AAm)/Fe_3O_4交联磁性复合微球的表征与药物释放研究

磁性高分子微球是利用微胶囊化方法,使有机高分子与无机磁性粒子Fe₃O₄结合起来形成的具有磁响应性的高分子微球.对以聚(甲基丙烯酸-co-丙烯酰胺)(P(MAA-co-AAm))为高分子基材、四氧化三体(Fe₃O₄)为磁性内核通过化学方法制备的 P(MAA-co-AAm)/Fe₃O₄磁性复合微球性能进行了表征.扫描电镜(SEM)照片显示,复合微球呈现明显的交联结构特征,分散性较好.将茶碱负载到P(MAA-co-AAm)/Fe₃O₄磁性交联复合微球上,对其药物释放情况研究表明,在pH值为7.4的碱性缓冲溶液及去离子水中茶碱释放速率较快,在8 h左右达到释放平衡; 而在pH值为1.4的酸性缓冲溶液中,茶碱的释放缓慢,表明P(MAA-co-AAm)/Fe₃O₄磁性复合微球有很好的pH值响应性.因此,载药交联微球在酸性胃液和碱性肠道液中能够自动调节药物释放速率,具有靶向药物释放效果,P(MAA-co-AAm)/Fe₃O₄交联磁性微球可做为靶向药物载体.