磁性納米材料對氯代有機污染物的分子識別吸附與降解.pdf

1、有機污染物廣泛分布在空氣，水，土壤，甚至在人體中也有發(fā)現，因為它們具有世界范圍的可遷移性和生物累積性，給人類健康和社會環(huán)境帶來危害。傳統(tǒng)分析有機污染物的方法主要包括電化學法，毛細管電泳，熒光光譜，氣相色譜，高效液相色譜，氣相色譜-質譜聯用等。這些方法通常需要昂貴的儀器，復雜的樣品提取，純化或衍生化等前處理步驟，不適合大規(guī)模樣品檢測。而磁分離是一種簡便快速提取目標分子的方法。超順磁的Fe3O4具有良好的可重分散性和生物兼容性，可調的磁性和

2、快速吸附能力。但是有機污染物的水溶性一般都非常差使得對它們的直接提取比較困難。而在磁性粒子表面修飾上相應的功能單體后可以實現對有機污染物的吸附和降解。
　　本論文在Fe3O4磁性納米粒子表面修飾上特定的功能單體，實現了對有機污染物的吸附和降解。論文主要內容歸納如下:
　　1.能夠對環(huán)境中的多氯聯苯(PCBs)進行有效的識別和富集是一項重要的課題。我們用Fe3O4納米粒子和Ⅰ-硅烷通過溶膠-凝膠作用合成磁性核殼Fe3O4@I粒

3、子，基于鹵鍵作用實現對PCBs的識別和富集，碘原子共價連接在Fe3O4上從而產生結合位點。產物的性質通過XRD，TEM，FT-IR，AGM等手段進行表征。Fe3O4@I在水中對PCBs的吸附能力根據各種參數進行測定，比如不同Ⅰ-硅烷的含量，不同吸附劑質量，不同的功能單體或待測分子等。連接在Fe3O4粒子上的Ⅰ原子使得對PCBs的吸附量增大，這可能由于在吸附層和PCBs間存在非共價鹵鍵作用。論文結果提供了一種可用來富集PCBs的材料。

4、r>　　2.由于對人類健康的關注，能夠對環(huán)境中痕量PCBs有效的識別和富集成為當前重要議題。我們合成超順磁的Fe3O4表面包覆吸附層的納米粒子用來富集PCBs。包括通過溶劑熱反應合成Fe3O4粒子，鍵合了β-CD的SiO2層通過溶膠-凝膠過程對Fe3O4進行包覆以構筑核殼Fe3O4@β-CD粒子。和Fe3O4共價連接的β-CD空腔形成了結合目標分子的位點。β-CD通過硅烷連接到Fe3O4粒子上，增強了Fe3O4粒子在水中的穩(wěn)定性。同時超

5、順磁的Fe3O4核可被快速從基質中分離以簡化耗時的洗滌提取過程。Fe3O4@β-CD粒子對水中PCB28和PCB52的吸附能力進行了研究。為了評價Fe3O4@β-CD的理論結合位點數量，得到的吸附數據根據Scatchard等式進行重繪。在β-CD和PCBs間的主客體作用進一步用密度泛函理論(DFT)計算進行測定?；谒蟹肿拥淖罴褞缀螛嬓秃陀嬎愕陌夏埽瑢τ讦?CD作為主體分子對PCB-28的吸附量高于PCB-52提供了理論上的證據。<

6、br>　　3.用Fe離子和β-CD一步合成磁性Fe3O4@β-CD納米粒子，其作為非均相類Fenton催化劑可用來降解4-氯苯酚(4-CP)。對Fe3O4@β-CD基于各種參數的催化能力進行評估，包括pH，H2O2濃度和催化劑量，相關于4-CP降解的準一級動力學。另外，鐵離子流失量，自由基淬滅效應和Fe3O4@β-CD粒子的重用性也被研究。結果表明Fe3O4@β-CD展示了比Fe3O4更高的分解H2O2的催化能力，Fe3O4@β-CD的

7、表觀速率常數kobs為0.0373 min-1，Fe3O4為0.0162min-1，這可能歸因于三元復合物(Fe2+-βCD-污染物)的構筑，此結構允許產生的羥基自由基(·OH)直接進攻污染物并同時提高了有機污染物的溶解度。Fe3O4@β-CD也展示了對氯苯(CB)降解的增強效應，其kobs為0.0392min-1，顯著高于Fe3O4(kobs=0.0099 min-1)，可能由于Fe3O4@β-CD粒子的協(xié)同效應。并且，Fe3O4@β