羧甲基-β-環(huán)糊精-Fe3O4納米復合物的制備及應用研究.pdf

1、環(huán)糊精作為第二代超分子主體化合物，以其獨特的內疏水、外親水的結構，具有分子識別功能，能夠與多種化合物形成主客體包合物。Fe3O4磁性納米粒子除具備納米材料的基本特性外，還兼具優(yōu)良的磁學性質。將環(huán)糊精與磁性納米材料相結合，形成環(huán)糊精及其衍生物功能化的磁性納米復合物，可充分利用磁分離技術和超分子物質的功能，在眾多領域顯示出廣闊的應用前景。本文著重探討了環(huán)糊精功能化的磁性納米復合物對污染物的吸附性能，主要的研究內容如下：
　　第一章：簡

2、述了環(huán)糊精的發(fā)展歷史、環(huán)糊精的結構與性質及改性環(huán)糊精的制備與應用；概述了Fe3O4磁性納米粒子的性質、制備和改性方法，著重綜述了環(huán)糊精功能化的磁性納米復合物的研究進展，尤其是其在環(huán)境領域中的應用。
　　第二章：基于SN2取代反應制備得到了羧甲基-β-環(huán)糊精（CM-β-CD），并將其與Fe3+，F(xiàn)e2+在堿液中混合均勻，采用共沉淀法，一步反應得到了羧甲基-β-環(huán)糊精/Fe3O4磁性納米復合物（CM-β-CD-MNPs），并分別運用透

3、射電子顯微鏡（TEM），傅里葉變換紅外光譜（FTIR），粒度分析儀，熱重分析儀（TGA）及振動樣品磁強計（VSM）表征了復合物的形貌、結構及性質。TEM測定結果表明CM-β-CD-MNPs磁性納米復合物的平均直徑約為12nm。通過 FTIR、TGA及 Zata電位的分析，可以推斷出CM-β-CD已經(jīng)被成功修飾在 MNPs表面，且 CM-β-CD在復合物中的含量約為33mg/g。VSM的結果表明 CM-β-CD-MNPs呈超順磁性，可在外

4、加磁場的作用下，迅速與溶液分離。
　　第三章：考察了CM-β-CD-MNPs磁性納米復合物對羅丹明B的吸附性能。當溫度為25℃，pH=6時，吸附最佳，且吸附在1h時達到平衡，準二級動力學模型能夠更好的模擬CM-β-CD-MNPs的吸附過程。由Langmuir等溫吸附方程計算得出CM-β-CD-MNPs對羅丹明B的最大吸附量為135.1mg/g，吸附屬于單分子層吸附。CM-β-CD-MNPs有效利用了磁分離技術和環(huán)糊精對污染物分子的

5、包接作用，有望在染料廢水治理中發(fā)揮重要的作用。
　　第四章：采用一步反應法制備得到了交聯(lián)羧甲基-β-環(huán)糊精/Fe3O4磁性納米復合物（CM-β-CDP-MNPs），并運用多種表征手段對MNPs和CM-β-CDP-MNPs進行了表征和比較。其中，TEM的表征結果顯示CM-β-CDP-MNPs的平均粒徑約為12nm。而DLS對二者的流體力學直徑測定結果高于TEM測定的平均粒徑，這主要是由于溶劑的影響。通過FTIR、TGA、Zata電位

6、的分析，得出CM-β-CDP被成功修飾在MNPs表面，且CM-β-CDP在復合物中的含量約為45mg/g。VSM的結果表明CM-β-CDP-MNPs呈超順磁性，在外加磁場的作用下，能夠迅速被分離。這些研究結果為磁性納米復合物的進一步應用奠定了基礎。
　　第五章：選取間苯二酚和雙酚A作為酚類污染物中的模型分子，考察了CM-β-CDP-MNPs的吸附性能。重點研究了pH值對吸附量的影響，分析了吸附動力學和吸附等溫線，探究了CM-β-C

7、DP-MNPs的再生循環(huán)利用性能。實驗表明， CM-β-CDP-MNPs對間苯二酚和雙酚A有良好的吸附性能，pH=5時，吸附量最大。吸附等溫線符合Langmuir等溫吸附模型，且對間苯二酚和雙酚A的最大吸附量分別為114.91mg/g和74.63mg/g。由吸附動力學模型擬合得到，CM-β-CDP-MNPs的吸附同時存在著化學吸附和顆粒內擴散過程。CM-β-CDP-MNPs磁性納米復合材料在結合磁分離和環(huán)糊精的包合作用基礎上，充分增大了