【摘 要】
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微纳米马达的自主运动可极大增加其功能单元与污染物的有效接触、分子碰撞几率,从而缩短反应时间,有效提高催化效率。此外,当微纳米马达与磁性粒子相结合时,可通过外加磁场控制微纳米马达的运动方向,实现快速磁回收。微纳米马达的这些特点使其在污染物处理方面极具应用潜力。本论文以天然木棉为模板,设计制备了集检测和去除双功能为一体的磁性管状微马达。系统研究了该材料的微观结构、运动特征、比色检测、去除性能及机理。具
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微纳米马达的自主运动可极大增加其功能单元与污染物的有效接触、分子碰撞几率,从而缩短反应时间,有效提高催化效率。此外,当微纳米马达与磁性粒子相结合时,可通过外加磁场控制微纳米马达的运动方向,实现快速磁回收。微纳米马达的这些特点使其在污染物处理方面极具应用潜力。本论文以天然木棉为模板,设计制备了集检测和去除双功能为一体的磁性管状微马达。系统研究了该材料的微观结构、运动特征、比色检测、去除性能及机理。具体工作内容如下:1、通过一种涉及木棉模板的仿生路径,构建了一个由γ-Al O（OH）纳米线和UiO-66-NH2纳米颗粒组成的独特的三维层次结构,设计和制备一种双功能的UiO-66-NH2/γ-Al O（OH）材料,用于同时检测、捕获和去除水中的F-。利用XRD、FT-IR、XPS对材料的晶体结构进行分析,利用SEM、TEM等手段对微观形貌等进行分析。结合荧光增强效应、离子交换和三维层次结构,可同时实现对F-的灵敏、选择性检测和高效去除。F-的加入使UiO-66-NH2/γ-Al O（OH）的荧光增强,检出限低至0.77μM。同时,UiO-66-NH2/γ-Al O（OH）对F-具有较高的亲和力,通过氢键和离子交换作用使得材料对F-的最大平衡吸附容量qmax达到87.0 mg g-1。此外,我们将材料马达化,得到UiO-66-NH2/Al2O3微马达,微马达在5%H2O2（0.5%SDS）中速度可达到125.6μm s-1。同时,微马达对F-的检测限低至0.58μM,最大平衡吸附容量qmax高达96.0 mg g-1。这种双功能材料为同时选择性传感和高效去除水中阴离子污染物提供了策略。2、以碳化的天然中空管状木棉纤维为模板,设计和制备了一种双功能的FeCo2O4-Cd S微马达。通过多次水热反应方法得到用于同时检测、捕获和去除水中的邻苯二酚（Catechol,CC）的独特的三维层次结构材料。利用XRD、FT-IR、XPS对材料的晶体结构进行分析,利用SEM、TEM等手段对微观形貌等进行分析。Mn O2作为微马达的动力单元,催化双氧水产生气泡推动FeCo2O4-Cd S微马达运动,可在5%H2O2（0.5%SDS）中速度可达到154.8μm s-1。该微马达具有较高的类酶活性,以此为基础,建立了一种对邻苯二酚（CC）敏感的比色检测体系,对CC的检测线性范围为0-1m M,检测限为1.34μM。该方法具有较高的抗干扰性能并且能够应用于实际水样的检测。此外,该微马达可用于CC的动态光芬顿降解,当降解体系中含有1%H2O2,并且在中性条件时,该微马达显示出较好的降解效果,在180 min内,对邻苯二酚的去除率可达92.8%。FeCo2O4-Cd S微马达实现了对水中邻苯二酚的同时检测和去除,这种双功能材料为同时选择性传感和高效去除水体中有机污染物提供了一种方式。
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