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使用红色花生衣提取液绿色合成铁纳米颗粒(Fe NPs)去除水中的Cr(VI):去除机制和废水处理初探

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环境科学学报 2023年第3期43卷 127-137页

作者：潘自斌林玉满陈祖亮福建师范大学环境科学与工程学院福建350007

以花生(Arachis hypogaea)衣提取物为原料,合成粒径为(11.32±2.47)nm且表面富含有机质的铁基纳米颗粒(Fe NPs).利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜能谱技术(SEM-EDS)对反应前后Fe NPs的主要成分及微观结... 详细信息

以花生(Arachis hypogaea)衣提取物为原料,合成粒径为(11.32±2.47)nm且表面富含有机质的铁基纳米颗粒(Fe NPs).利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜能谱技术(SEM-EDS)对反应前后Fe NPs的主要成分及微观结构进行表征,发现反应后的Fe NPs表面均匀的分散着铬(Cr)及其配合物,表明六价铬(Cr(VI))被Fe NPs去除.其次,Cr(VI)的去除实验表明Fe NPs表面的有机物对Cr(VI)的去除具有促进作用,且在反应条件为:T=25℃、pH=4.7、Cr(VI)初始浓度为40 mg·L^(-1)、Fe NPs投加量为1.0 g·L^(-1),Cr(VI)的去除量最高为40 mg·g^(-1).Cr(VI)的去除过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型(R2≥0.9999),表明此过程是单分子层吸附和以化学吸附为主.Fe NPs对电镀废水中Cr(VI)的去除率及总Cr的去除率分别为95.5%和83.6%.最后,提出Cr(VI)可能的去除机制包括还原、形成沉淀物(氢氧化铬及配合物)和化学吸附.

关键词： Cr(VI) 协同去除铁纳米颗粒去除机制废水处理固废资源再利用

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铁纳米颗粒催化氮化硅粉

硅酸盐学报 2014年第12期42卷 1585-1590页

作者：古亚军曹迎楠李发亮张海军鲁礼林张少伟武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

以Fe纳米颗粒为催化剂,采用催化氮化的方法制备氮化硅。结果表明:加入2%的Fe纳米颗粒,1 350℃保温2h催化氮化后,试样中的残余硅含量小于5%,而相同条件下无催化剂的试样中,单质硅的残余率高达50%。催化氮化制得的Si3N4试样中存在大量的... 详细信息

以Fe纳米颗粒为催化剂,采用催化氮化的方法制备氮化硅。结果表明:加入2%的Fe纳米颗粒,1 350℃保温2h催化氮化后,试样中的残余硅含量小于5%,而相同条件下无催化剂的试样中,单质硅的残余率高达50%。催化氮化制得的Si3N4试样中存在大量的晶须状Si3N4,其直径在40~200nm,长度可达几微米至十几微米。Si3N4晶须的生长机理主要为气相--液相--固相机理与固相--液相--气相--固相机理。

关键词：氮化硅铁纳米颗粒晶须催化氮化

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阴离子对绿色合成铁纳米颗粒吸附性能的影响

华南师范大学学报（自然科学版） 2023年第6期55卷 63-70页

作者：胡玉张楠潘晓斌张东李莉李诗莹张玲帆汉江师范学院化学与环境工程学院十堰442000 湖北省十堰市水文水资源勘测局十堰442000 华东理工大学化学与分子工程学院上海200237

以石榴叶提取物(PG)作为还原剂和稳定剂,采用一步法绿色合成得到铁纳米颗粒(FeNPs)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、Zeta电位、X射线光电子能谱(XPS)和BET等表征技术,研究了铁盐前驱体中不同阴离子对合成Fe... 详细信息

以石榴叶提取物(PG)作为还原剂和稳定剂,采用一步法绿色合成得到铁纳米颗粒(FeNPs)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、Zeta电位、X射线光电子能谱(XPS)和BET等表征技术,研究了铁盐前驱体中不同阴离子对合成FeNPs的影响,揭示了其对孔雀石绿(MG)去除率的影响机制。结果表明:不同阴离子合成的FeNPs对MG的去除率为:R[PG-Fe_(2)(SO_(4))_(3)]>{R[PG-Fe(NO_(3))_(3)],R[PG-FeCl_(3)]}>>R[PG-FePO_(4)];PO_(4)^(3-)与Fe^(3+)之间的静电相互作用强烈,导致PG中的多酚无法与FePO_(4)络合,从而形成黑色FeNPs,因此PG-FePO_(4)的活性最低;由于PG提取液中酚羟基的配位和还原作用,其他阴离子合成的FeNPs以无定型的(Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)-多酚)配合物的形式存在;尺寸均匀、粒径较小的FeNPs对提高MG去除率起到关键作用,而其表面元素组成、Zeta电位高低影响不大。

关键词：绿色合成铁纳米颗粒石榴叶阴离子孔雀石绿

两亲水解蛋白纳微结构对铁纳米颗粒的稳态化研究

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两亲水解蛋白纳微结构对铁纳米颗粒的稳态化研究

作者：刁聪聪华南理工大学

学位级别：硕士

缺铁性贫血(Iron Deficiency Anemia,IDA)是一个全球性的营养失衡现象和公共卫生问题。铁纳米颗粒(Iron nanoparticles,Fe NPs)是一种新型铁强化剂,因兼具生物利用度和反应惰性受到广泛关注,但在水相中易发生不可逆的氧化聚沉,严重影响... 详细信息

缺铁性贫血(Iron Deficiency Anemia,IDA)是一个全球性的营养失衡现象和公共卫生问题。铁纳米颗粒(Iron nanoparticles,Fe NPs)是一种新型铁强化剂,因兼具生物利用度和反应惰性受到广泛关注,但在水相中易发生不可逆的氧化聚沉,严重影响在铁强化食品中的应用。已有研究发现纳米纤维、微胶囊等蛋白递送体系可以显著提高Fe NPs的胶体稳定性,为新型铁强化剂的开发提供新思路,其中载体的结构特性及其与Fe NPs的相互作用研究是关键。基于此,本论文以大豆分离蛋白(Soy Protein Isolate,SPI)为原料,利用酶解耦合热-低p H法成功制备纳米纤维(Soy Protein Hydrolysate Fibril,Fib SPH)、纳米管(Soy Protein Hydrolysate Tube,Tub SPH)及球形纳米颗粒(Soy Protein Hydrolysate Nanoparticle,NPSPH)等载体结构并阐述其形成机制;进一步评估不同蛋白纳微结构对Fe NPs的稳态化作用,对比探究所形成的铁-蛋白纳米复合物的物化特性、稳定性、细胞毒性及在不同食品体系中的应用潜力。主要研究内容和结论如下:1.利用不同蛋白酶分别将SPI处理至3%,6%,9%水解度(Degree Hydrolysis,DH),以探究酶解耦合热-低p H法对SPI不同纳微结构形成的调控作用。结果表明:控制酶解会改变SPI在酸热条件下的组装行为,其中经碱性蛋白酶处理至6%DH的水解蛋白形成球形纳米颗粒排列的类纤维(Fib SPH);经风味蛋白酶处理可显著性降低纤维生长时间,利于形成周围吸附低尺度球形纳米颗粒的卷曲长纤维结构(Fib SPH、Fib SPH、Fib SPH)。而经胰酶处理的水解物形成差异性蛋白纳微结构,在3%DH下形成纳米管(Tub SPH),在6%DH下形成“斑布状”纤维(Fib SPH),在9%DH下形成约40 nm的球形纳米颗粒(NPSPH)。结构各异蛋白质纳微结构的形成与水解物的亚基组成和解离/降解程度密切相关。其中,纳米纤维类结构以“β-折叠”作为构筑单元,主要依靠疏水相互作用力维持结构稳定。2.通过氢还原法制备Fe NPs,对比探究不同蛋白纳微结构稳定Fe NPs的能力,并对所形成的铁-蛋白纳米复合物进行物化表征。结果表明,所制备的蛋白结构均可提高Fe NPs的胶体稳定性,其中以纤维结构为代表的Fib SPH及以球形颗粒结构为代表NPSPH在稳定Fe NPs方面具有显著优势,且Fe Fib SPH及Fe NPSPH具有较高比例的生物可利用价态的铁即Fe(Ⅱ),且两者具有较高的贮存稳定性、复溶稳定性及p H稳定性。透射显微镜(TEM)观察到Fe NPs在Fib SPH表面均匀分布,呈纤维笼状;而Fe NPs吸附在NPSPH上,为球形纳米颗粒状。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)发现,Fe NPs在制备复合物过程中是稳定的,并结合在蛋白质的酰胺基和羰基位点处。3.进一步评估Fe Fib SPH和Fe NPSPH的胃肠消化特性及细胞毒性,并探究其在不同食品体系中的应用潜力。结果表明,优选的铁复合物具有较强的胃肠消化稳定性。Fe NPSPH在Fe浓度低于200μg/m L对Hep G2细胞系无毒,与Fe SO相当。Fe Fib SPH在Fe浓度至300μg/m L,仍对细胞无损伤作用,毒性较Fe SO小。与传统水溶性铁剂Fe SO及Fe Cl相比,Fe NPSPH和Fe Fib SPH均可降低过渡价态铁对多种食品基质造成的不良色度影响,同时可显著提高水包油乳液的贮藏稳定性,减缓铁诱导的脂质氧化现象。

关键词：铁纳米颗粒蛋白递送体系大豆分离蛋白自组装纳微结构

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铁纳米颗粒加热过程原位观测及生长机制研究

兵器材料科学与工程 2021年第2期44卷 1-4页

作者：李霄刘进军边宝茹郑强杜娟宁波大学材料科学与化学工程学院浙江宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所磁材事业部浙江宁波315201 上海大学材料研究所上海200444

易氧化纳米颗粒很难通过液相环境制备,固相条件能提供高真空度和温度;用固相环境控制加热选择传热介质及调节前驱物浓度,实现纳米颗粒制备尤其易氧化颗粒制备。用乙酰丙酮铁为Fe的前驱物分散在碳膜上,进行透射电镜原位加热观测,研究加... 详细信息

易氧化纳米颗粒很难通过液相环境制备,固相条件能提供高真空度和温度;用固相环境控制加热选择传热介质及调节前驱物浓度,实现纳米颗粒制备尤其易氧化颗粒制备。用乙酰丙酮铁为Fe的前驱物分散在碳膜上,进行透射电镜原位加热观测,研究加热过程中前驱物分解、形成颗粒、颗粒形貌及结晶状态随加热过程的变化。研究表明:加热的纳米颗粒生长过程主要经历前驱物受热分解、形成非晶、逐渐结晶、形貌演变为颗粒几个阶段。

关键词：铁纳米颗粒原位观测形态演变生长机制

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等离子体制备铁纳米颗粒方法及实验研究

核聚变与等离子体物理 2011年第4期31卷 372-378页

作者：杨丽梅王达望张禹涛马腾才大连理工大学物理与光电工程学院大连116024 大连理工大学等离子体物理化学实验室大连116024 湖南科技大学物理学院湘潭411201

介绍了用等离子体法制备铁纳米颗粒的技术,并与传统的共热解、电弧法等进行了比较;给出了等离子体制备铁纳米颗粒的实验研究进展。结果表明,采用新型等离子体方法制备铁纳米颗粒是一种高效、低污染、适合工业化生产的方法。

关键词：铁纳米颗粒等离子体制备方法

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铁纳米颗粒及其复合材料的绿色合成与应用

铁纳米颗粒及其复合材料的绿色合成与应用

作者：肖长缘长春理工大学

学位级别：硕士

染料废水对环境安全和生物健康危害极大。因此,将其从水环境中去除势在必行。近年来,由于铁纳米颗粒粒径小、比表面积大,在去除染料方面表现出良好的性能。然而,纳米铁颗粒易发生团聚,导致其反应性显著降低。并且传统合成铁纳米颗粒的... 详细信息

染料废水对环境安全和生物健康危害极大。因此,将其从水环境中去除势在必行。近年来,由于铁纳米颗粒粒径小、比表面积大,在去除染料方面表现出良好的性能。然而,纳米铁颗粒易发生团聚,导致其反应性显著降低。并且传统合成铁纳米颗粒的方法常使用有毒的还原剂,例如硼氢化钠和水合肼等,不仅成本高、还易造成二次污染。因此,寻求一种成本低且环境友好的合成方法迫在眉睫。本研究针对以上纳米铁颗粒及其合成方法存在的缺陷,以提取的茶多酚为原料,通过一种新型生物合成方法制备铁纳米颗粒,研究其对染料的选择去除性能,并对机理进行探讨。在此基础上,进一步制备可回收型丝瓜纤维负载纳米铁颗粒复合材料,并应用于染料的去除和活化过硫酸盐降解污染物。通过XRD、SEM、FTIR、XPS、Zeta电位和UV-Vis对所得材料进行表征。论文得出的主要结论为:1)铁纳米颗粒具有规则的球形或椭圆形形状,并对阳离子染料（孔雀石绿,亚甲基蓝和罗丹明B）显示出良好的选择性去除效果。其中对孔雀石绿的去除能力高达190.3mg/g,符合伪一级动力学模型。可能的去除机理主要为吸附和还原过程。2)批量实验结果表明:温度298K,初始浓度30mg/L,反应时间360min时,Fe Nano Ps-GT/luffa纤维复合材料对MG的去除率可达到90.23%。并且在三次循环使用后,去除率仍保持在75.30%。总的来说,制备的Fe Nano Ps-GT具有优异的染料去除性能,高比表面积的丝瓜纤维可以增加污染物的吸附,并促进Fe Nano Ps-GT的分离。3)Fe Nano Ps-GT/luffa/PS体系对50mg/L金橙Ⅱ的降解率为97.06%。自由基淬灭实验表明HO·和SO4·-均参与了金橙Ⅱ的降解反应,其中SO4·-起着更为重要的作用。Fe Nano Ps-GT/luffa纤维复合材料循环使用5次,金橙Ⅱ的降解率仍可达到78.46%,这显示了其应用潜力。

关键词：绿色合成铁纳米颗粒茶多酚提取微波法选择去除性丝瓜纤维过硫酸盐活化

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碳层包裹的铁纳米颗粒的研究

仪器仪表学报 1995年第S1期16卷 267-271页

作者：张桂林中国科学院上海原子核研究所

在氦和Ｆｅ（ＣＯ）２气氛中，用接触电弧法可产生奥氏体、马氏体和渗碳体等大量的铁碳相小颗粒，它们被多层石墨层包裹着，层间距为３．５Ａ，颗粒尺寸在１０－２０ｎｍ左右。它们显示了异常的磁矫顽力和德拜温度。在碳棒间的烟灰中还... 详细信息

在氦和Ｆｅ（ＣＯ）２气氛中，用接触电弧法可产生奥氏体、马氏体和渗碳体等大量的铁碳相小颗粒，它们被多层石墨层包裹着，层间距为３．５Ａ，颗粒尺寸在１０－２０ｎｍ左右。它们显示了异常的磁矫顽力和德拜温度。在碳棒间的烟灰中还发现了充铁的石墨管。

关键词：铁纳米颗粒磁矫顽力富勒烯奥氏体铁磁相德拜温度石墨层反冲因子马氏体穆斯堡尔

纳秒脉冲等离子体射流制备铁、碳纳米颗粒应用研究

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纳秒脉冲等离子体射流制备铁、碳纳米颗粒应用研究

作者：杨丽梅大连理工大学

学位级别：硕士

纳米科技作为科学领域的研究热点之一,已引起人们在理论研究和应用开发领域的广泛关注。不同于常规粒子,纳米粒子的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应等使纳米颗粒拥有独特性质。在纳米粒子中,铁、碳纳米颗粒凭借其高吸附性和还原性,... 详细信息

纳米科技作为科学领域的研究热点之一,已引起人们在理论研究和应用开发领域的广泛关注。不同于常规粒子,纳米粒子的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应等使纳米颗粒拥有独特性质。在纳米粒子中,铁、碳纳米颗粒凭借其高吸附性和还原性,在环保、电子、化工、医疗等诸多领域得到了广泛应用。传统的制备纳米颗粒方法存在产率低、成本高、周期长、杂质含量高等问题,这不利于纳米颗粒的应用。大气压非平衡等离子体具有高能活性粒子种类多,气体温度低、便于操作等特点.但是目前应用等离子体制备纳米颗粒的研究中仍难以实现小粒径的纳米颗粒制备.这严重阻碍了其在材料制备和加工领域中的应用,为了解决这个问题,依据高压纳秒脉冲具有短脉宽的特点本文开展了以下工作 1.配置1mmol/L2茂铁／乙醇溶液,采用三级磁压缩脉冲电源激励,不锈钢管电极立生Ar等离子体射流处理放置在绝缘杯中的150mL2茂铁／乙醇溶液气相制备铁纳米颗粒,分别研究了电源重复频率、电极间距对纳米颗粒的影响并结合制备结果进行了机理分析。实验发现改变电源重复频率（100-600Hz）时,通过电学和光学诊断、扫描电镜（SEM）表征发现制备的铁纳米颗粒基本不变,粒径在30-40nm范围;保持电源频率不变,改变电极间距（2.0-6.5cm）,实验发现间距在6.5-5.0cm之间时,放电仅发生在电极尖端,当电极间距降低到4.0cm,继续减小间距发现随着间距的减小放电变强且相关的放电参数：放电电流、光谱强度、等离子体电子激发温度均线性增加,导致制备的铁纳米颗粒粒径增大甚至出现了凝聚现象。 2.配置0.1mmol Fecl3/1mmol PVP/50mL去离子水/50mL乙醇溶液和1L乙醇/1mmolPVP溶液,采用三合一纳秒脉冲电源,同轴圆筒式介质阻挡放电装置产生Ar等离子体射流分别处理放置在不锈钢杯中的15mLFecl3/PVP/去离子水／乙醇溶液和乙醇/PVP溶液液相制备铁、碳纳米颗粒,针对电源输出电压、气体流量、处理时间、脉冲宽度及其电源重复频率对纳米颗粒的影响进行实验研究。在制备铁纳米颗粒的实验中发现,乙醇／去离子水体积比为1:1时为最佳比例：对前驱体溶液进行水浴加热发现随着温度的升高粒径变大;之后改变上述参数由扫描电镜（SEM）对铁纳米颗粒表征发现在本文参数研究范围内纳米颗粒没有明显变化,粒径在8-9nm之间。对碳纳米颗粒的透射电镜（TEM）表征发现电源电压在3.07-4.0kV范围变化时粒径发生了变化,而其他参数对粒径的影响可以忽略。

关键词：纳秒脉冲大气压等离子体射流铁纳米颗粒碳纳米颗粒电镜表征