羧基化核壳磁性纳米Fe3O4吸附剂的制备及对Cu2+吸附性能

doi:10.3969/j.issn.0251-0790.2012.01.018

高等学校化学学报 ›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (01): 107.doi: 10.3969/j.issn.0251-0790.2012.01.018

羧基化核壳磁性纳米Fe₃O₄吸附剂的制备及对Cu²⁺吸附性能

郑群雄, 刘煌, 徐小强, 杜美霞

浙江工商大学应用化学系, 杭州 310035

收稿日期:2011-05-26 出版日期:2012-01-10 发布日期:2011-12-20
通讯作者: 郑群雄,男,博士,副教授,主要从事磁性材料制备与应用研究.E-mail:zhengqunxiong@mail.zjgsu.edu.cn E-mail:zhengqunxiong@mail.zjgsu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 30800916), 浙江工商大学校青年人才基金和研究生科技创新项目(批准号: 1110XJ1510101)资助.

Synthesis of Carboxyl-functionalized Silica Coated Fe₃O₄ Magnetic Nanoparticles and Their Adsorption Ability of Cu²⁺

ZHENG Qun-Xiong, LIU Huang, XU Xiao-Qiang, DU Mei-Xia

Department of Applied Chemistry, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310035, China

Received:2011-05-26 Online:2012-01-10 Published:2011-12-20
Contact: ZHENG Qun-Xiong E-mail:zhengqunxiong@mail.zjgsu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要： 在以共沉淀法制备的磁性纳米Fe₃O₄粒子(Magnetic nanoparticles, MNP)表面进行了化学修饰, 制备了一种新型富含羧基功能团的核壳磁性纳米吸附剂(Carboxylic functionalized Fe₃O₄ magnetic nanoparticles, CMNP). 利用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 X射线能量色散谱(EDS)、振动样品磁强计(VSM)、傅里叶变换红外光谱(FIIR)和热重分析仪(TGA)对CMNP的形貌、结构、化学组成和磁性能进行了表征, 并考察了吸附剂对Cu²⁺的吸附性能, 研究了溶液pH值、吸附时间和Cu²⁺初始浓度对吸附性能的影响. 结果表明, 羧基化核壳磁性纳米Fe₃O₄颗粒的平均粒径为15 nm, 具有良好的超顺磁性, 饱和磁化强度为41.84 A·m²/kg, 在10 min中内可达到吸附平衡, 在pH=7.0时吸附量最高, 吸附等温数据符合Langmuir模型, 饱和吸附量q_m= 43.48 mg/g.

关键词: 共沉淀, 磁性纳米Fe₃O₄粒子, 铜离子, 吸附

Abstract: Carboxyl-functionalized Fe₃O₄ magnetic nanoparticles(CMNP) with core-shell structure were prepared by modifying silica coated Fe₃O₄ magentic nanoparticles(MNP), which were successfully prepared by co-precipitation method, with 3-aminopropyltriethoxysilane(APTES) and Succinic anhydride. The morphology, structure, chemical composition and magnetic characteristics of the CMNP were characterized by transmission electron microscopy(TEM), X-ray diffraction(XRD), X-ray energy dispersive spectroscopy(EDS), vibrating sample magnetometer(VSM), thermal gravimetric analysis(TGA) and Fourier-transformed infrared spectroscopy(FTIR). Moreover, the adsorption properties of the CMNP for the removal of Cu²⁺ in aqueous solution were investigated and various factors affecting the absorption behavior of Cu²⁺ such as initial pH value, initial concentration of Cu²⁺ and contact time were studied. The TEM results show that the average partical size of CMNP is 15 nm. Magnetic measurement reveals it is nearly superparamagnetic with a saturation magnetization of 41.84 A·m²/kg. Adsorption equilibrium was achieved rapidly in 10 min and adsorption data of CMNP fitted well with the Langmuir isotherm model with the maximum adsorption capacity of 43.48 mg/g, the maximum uptake of Cu²⁺ was recorded at pH=7.

Key words: Co-precipitation method, Fe₃O₄magentic nanoparticles, Cu²⁺, Adsorption

中图分类号:

O646.8

TrendMD:

郑群雄, 刘煌, 徐小强, 杜美霞. 羧基化核壳磁性纳米Fe₃O₄吸附剂的制备及对Cu²⁺吸附性能. 高等学校化学学报, 2012, 33(01): 107.

ZHENG Qun-Xiong, LIU Huang, XU Xiao-Qiang, DU Mei-Xia. Synthesis of Carboxyl-functionalized Silica Coated Fe₃O₄ Magnetic Nanoparticles and Their Adsorption Ability of Cu²⁺. Chem. J. Chinese Universities, 2012, 33(01): 107.

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羧基化核壳磁性纳米Fe₃O₄吸附剂的制备及对Cu²⁺吸附性能

Synthesis of Carboxyl-functionalized Silica Coated Fe₃O₄ Magnetic Nanoparticles and Their Adsorption Ability of Cu²⁺

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