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纳米Fe3O4是一种重要的磁性纳米材料,其不仅具有纳米材料的基本特性,而且具有制备简单、饱和磁化强度高、生物相容性好、无免疫原性等优点,在磁记录、磁分离和生物医学等领域具有重要的应用价值。将Fe3O4与其他纳米材料复合,所形成的磁性纳米复合材料不仅具有良好的磁性,还将展现出一些新的功能。本论文主要涉及几种不同形貌的纳米Fe3O4的制备以及Fe3O4基磁性脂质体、Fe3O4基磁性光催化剂和Fe3O4/二乙醇胺(EDA)复合材料的合成,以及Fe3O4纳米复合材料的光催化活性和重金属离子吸附性能的研究。具体研究内容如下:
1.通过改进的热分解法制备了尺寸分布均匀、分散性好油酸包覆Fe3O4纳米粒子,Fe3O4粒子平均粒径为24.2nm,油酸层厚度约为3nm,饱和磁化强度为78.68emu/g,具有超顺磁性。以β-环糊精为还原剂,尿素为水解调节剂,水热合成了具有规则形貌的六角片状纳米Fe3O4,平均厚度约为50nm。通过独立变量实验证明pH值和尿素的量对产物形貌有很大影响,在实验基础上提出了Fe3O4六角纳米片可能的形成机理。
2.以水热法制备的纳米Fe3O4颗粒作为磁基,通过薄膜-超声法制备了平均尺寸约为200nm的磁性脂质体,该尺寸能够符合体内应用要求。磁性脂质体分散性和稳定性良好,且Fe3O4纳米粒子能有效的包覆于脂质体内,所制备的磁性脂质体具有良好的顺磁效应,在外加磁场作用下具有良好的磁响应能力。
3.通过溶剂热法制备了Fe3O4,利用醋酸将纳米Fe3O4表面进行酸化,通过羧基与氨基的中和作用将EDA连接纳米粒子表面形成Fe3O4-EDA复合材料,并研究了此材料对水中重金属离子的吸附性能。结果表明,该复合材料通过双羟基螯合作用对pb2+具有很好的吸附能力,水中pb2+去除率达82.48%,且在吸附重金属过程中只有极少的Fe元素逸出,避免了吸附剂元素逸出所造成的次生污染。
4.以Fe3O4微球表面包覆二氧化硅层作为磁核,通过溶胶-凝胶法制备出(γ-Fe2O3)-SiO2-(Ce-TiO2)磁性复合光催化剂,以罗丹明B为模拟有机污染物,对制备的不同Ce掺杂量催化剂的光催化活性进行评估。结果表明,适量Ce掺杂的复合光催化剂的可见光光催化活性明显优于未掺杂光催化剂。借助于外加磁场,可容易实现所制备的复合光催化剂的分离回收,重复降解实验表明该复合光催化剂具有良好的稳定性。