>[0035]通過掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)表征，如圖1和圖2所不，證實(shí)了本實(shí)施例所制備的磁性高分子水凝膠中負(fù)載了分散均勻的直徑為50±12nm，長度為400nm。通過透射電鏡(TEM)表征，可觀察到的晶面間距為0.25nm，0.41nm，0.37nm，分別對(duì)應(yīng)了(122)、(111)、(211)晶面，根據(jù)晶體對(duì)稱理論可知一維四氧化三鐵納米結(jié)構(gòu)沿著[211]晶向生長的。
[0036]本實(shí)施例得到的負(fù)載一維Fe3O4納米結(jié)構(gòu)的磁性高分子水凝膠可用作新型高效的污水處理材料，對(duì)含有機(jī)染料的污水進(jìn)行凈化處理。具體操作方式為:室溫下將Fe3O4納米晶體負(fù)載量為500 μ g的磁性高分子水凝膠加入到濃度為20mg/L的亞甲基藍(lán)水溶液中，震蕩3分鐘，通過水凝膠網(wǎng)絡(luò)對(duì)有機(jī)染料的物理吸附作用可觀察到亞甲基藍(lán)溶液顏色顯著變淺，達(dá)到吸附平衡時(shí)有機(jī)染料的濃度可降至9mg/L，表明磁性水凝膠的吸附效率可達(dá)
1.9mg/g ;隨后加入濃度為0.5ml 50mM的H2O2，通過一維Fe3O4納米晶體催化H 202得到的具有強(qiáng)氧化性的.0Η及402等自由基可進(jìn)一步氧化降解亞甲基藍(lán)，使得有機(jī)染料濃度在2分鐘內(nèi)降至3%以下，催化速率常數(shù)可達(dá)0.0Hs—1，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)染料的快速去除。
[0037]實(shí)施例2:
[0038]一種負(fù)載一維Fe3O4納米結(jié)構(gòu)的磁性高分子水凝膠的制備方法，步驟如下:
[0039]步驟1:以Imol 2_丙烯酰胺_2_甲基丙烷磺酸鈉為單體，0.1mol甲叉雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，0.0Olmol α -酮戊二酸為引發(fā)劑，通過利用365nm紫外光引發(fā)的自由基聚合反應(yīng)形成10%交聯(lián)密度的聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸鈉陰離子水凝膠；
[0040]步驟2:將FeSO4與Fe 2 (SO4) 3按照質(zhì)量之比為10:1的比例混合，加入去離子水配制成2M的鐵離子溶液；
[0041]步驟3:將所得聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸鈉陰離子水凝膠3g浸入到所得鐵離子溶液50ml內(nèi)，室溫下浸泡24h，使陰離子水凝膠與鐵離子完全吸附；
[0042]步驟4:配制 20mol 3.0moI/L 的 NaOH 溶液；
[0043]步驟5:將步驟3中吸附了鐵離子的水凝膠浸泡到配制的NaOH溶液中，水浴加熱至50°C，恒溫保持12h，得到磁性高分子水凝膠。
[0044]通過掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)表征，如圖1和圖3所不，證實(shí)了本實(shí)施例所制備的磁性高分子水凝膠中負(fù)載了分散均勻的直徑為25±10nm，長度為350±20nm，通過透射電鏡(TEM)表征，可觀察到的晶面間距為0.24nm，0.68nm，分別對(duì)應(yīng)了
(110)、(211)晶面，根據(jù)晶體對(duì)稱理論可知一維四氧化三鐵納米結(jié)構(gòu)沿著[211]晶向生長的。
[0045]本實(shí)施例得到的負(fù)載一維Fe3O4納米結(jié)構(gòu)的磁性高分子水凝膠可用作新型高效的污水處理材料，對(duì)含有機(jī)染料的污水進(jìn)行凈化處理。具體操作方式為:室溫下將Fe3O4納米晶體負(fù)載量為500 μ g磁性高分子水凝膠加入到濃度為20mg/L的亞甲基藍(lán)水溶液中，震蕩3分鐘，通過水凝膠網(wǎng)絡(luò)對(duì)有機(jī)染料的物理吸附作用可觀察到亞甲基藍(lán)溶液顏色顯著變淺，達(dá)到吸附平衡時(shí)有機(jī)染料的濃度可降至10mg/L，表明磁性水凝膠的吸附效率可達(dá)2.1mg/g ;隨后加入濃度為0.5ml 50mM的H2O2，通過一維Fe3O4納米晶體催化H 202得到的具有強(qiáng)氧化性的.0H及.1102等自由基可進(jìn)一步氧化降解亞甲基藍(lán)，使得有機(jī)染料濃度在2分鐘內(nèi)降至5%以下，催化速率常數(shù)可達(dá)0.009^，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)染料的快速去除。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種負(fù)載一維四氧化三鐵(Fe3O4)納米晶體的磁性高分子水凝膠的制備方法，其特征在于，包括: 步驟1:制備陰離子水凝膠或陰離子水凝膠前驅(qū)體溶液； 步驟2:將FeSOg Fe 2 (SO4)3按照質(zhì)量之比為1:1-10:1的比例混合，加入去離子水配制成鐵離子溶液； 步驟3:將步驟I中所述陰離子水凝膠或陰離子前驅(qū)體溶液3.0-10.0g浸入到步驟2中所述鐵離子溶液50-100mL內(nèi)，室溫下浸泡10-24h，使陰離子水凝膠完全吸附鐵離子； 步驟4:配制NaOH溶液； 步驟5:將步驟3中所得吸附了鐵離子的水凝膠浸泡到步驟4所得NaOH溶液中，水浴加熱至30-90°C，恒溫保持4-12h，得到負(fù)載一維Fe3O4納米晶體的磁性高分子水凝膠。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述負(fù)載一維Fe304納米晶體的磁性高分子水凝膠的制備方法，其特征在于，所述步驟I中，選用天然陰離子大分子或合成陰離子單體，采用物理或化學(xué)方法交聯(lián)，物理交聯(lián)中采用二價(jià)或三價(jià)金屬離子為交聯(lián)劑，化學(xué)交聯(lián)中采用甲叉雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，α -酮戊二酸或過硫酸銨為引發(fā)劑，利用365nm紫外光引發(fā)或60°C熱引發(fā)的自由基聚合反應(yīng)形成不同種類的陰離子水凝膠或陰離子水凝膠前驅(qū)體溶液。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述負(fù)載一維Fe304納米晶體的磁性高分子水凝膠的制備方法，其特征在于，所述天然陰離子大分子為海藻酸鈉、羧甲基纖維素、或透明質(zhì)酸鈉；所述合成陰離子單體為丙烯酸、丙烯酸鈉、苯乙烯磺酸鈉或2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸鈉。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述負(fù)載一維Fe304納米晶體的磁性高分子水凝膠的制備方法，其特征在于，所述天然陰離子大分子或合成陰離子單體為0.5-15.0mol，交聯(lián)劑為0.01-0.15mol，引發(fā)劑為 0.0Olmol。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述負(fù)載一維Fe304納米晶體的磁性高分子水凝膠的制備方法，其特征在于，所述步驟2中得到1.0-3.0mol鐵離子溶液。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述負(fù)載一維Fe304納米晶體的磁性高分子水凝膠的制備方法，其特征在于，所述步驟4中NaOH溶液濃度為0.5-5.5mol/L，用量為20mL。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述負(fù)載一維Fe304納米晶體的磁性高分子水凝膠的制備方法，其特征在于，所述步驟5中一維Fe3O4納米晶體為棒狀。8.權(quán)利要求1制備所得負(fù)載一維Fe304納米晶體的磁性水凝膠用于處理含有機(jī)染料污水的用途。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用途，其特征在于，包括如下步驟: 將負(fù)載一維Fe3O4納米晶體的磁性高分子水凝膠加入到濃度為20-40mg/L有機(jī)染料水溶液中，震蕩3-5分鐘，先對(duì)污水中的有機(jī)染料進(jìn)行物理吸附，降低其濃度，并進(jìn)一步加入濃度為1-1OOmM的H2O2，通過一維Fe3O4納米晶體催化H 202得到的具有強(qiáng)氧化性的.0H及.HO2自由基來進(jìn)一步氧化降解有機(jī)染料，實(shí)現(xiàn)徹底去除。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用途，其特征在于，所述有機(jī)染料為亞甲基藍(lán)、甲基橙、羅丹明-B、熒光黃或剛果紅。
【專利摘要】一種負(fù)載一維四氧化三鐵納米晶體的磁性高分子水凝膠的制備及應(yīng)用，制備陰離子水凝膠或陰離子水凝膠前驅(qū)體溶液，將FeSO4與Fe2(SO4)3混合水配制成鐵離子溶液；再將二者混合，室溫下浸泡，使陰離子水凝膠完全吸附鐵離子；將所得吸附了鐵離子的水凝膠浸泡到NaOH溶液中，水浴加熱得到負(fù)載一維Fe3O4納米晶體的磁性高分子水凝膠，可用于處理含有機(jī)染料污水，本發(fā)明不使用任何有毒試劑和有機(jī)試劑，通過簡單溫和的共沉淀法在水凝膠網(wǎng)絡(luò)中原位可控制備得到負(fù)載了一維結(jié)構(gòu)(棒狀)Fe3O4納米晶體的磁性高分子水凝膠，而且克服了磁性顆粒分布不均勻的問題。
【IPC分類】B01J20/28, B01J20/26, C02F9/04, B01J31/28, B01J20/30
【公開號(hào)】CN104941610
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510320596
【發(fā)明人】陳詠梅, 高揚(yáng), 楊志懋
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月9日