项目名称: Fe3O4/活性炭微纳米颗粒的自组装及其水处理机理研究

项目编号: No.51502011

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 谢勇

作者单位: 北京航空航天大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 研究铁基磁性颗粒/活性炭复合结构材料的制备技术,探索其水处理方面的物理机制,是磁性纳米材料领域的前沿课题。本项目拟通过磁性Fe3O4纳米颗粒可控自组装的方式,制备铁基/活性炭或铁基/硅藻土的微纳米复合材料,避免掺杂磁性前驱体或包被碳材料等易产生二次污染源的影响。开展磁性纳米颗粒表面功能化和以功能性活性炭或硅藻土微颗粒为载体的复合自组装研究,揭示自组装机理和复合材料在水处理方面的协同作用机制,具有重要的学术意义和潜在的应用价值。采用物理和化学方法相结合的方式,研究溶剂挥发速率,颗粒表面作用力,配体分子间氢键、耦合作用以及环境温湿度、模板、宏观力场等对颗粒形成自组装的影响。以常见的水污染染料罗丹明B作为一种毒性模型物质,探明复合材料在水净化、磁分离及循环使用方面的性能及作用机理。在保证污染物吸附性能、吸附饱和时间和吸附饱和稳定性的基础上,实现更纯净的一次性提纯、分离水资源的目标。

中文关键词: Fe3O4纳米颗粒;活性炭颗粒;可控自组装;复合纳米材料;水污染处理

英文摘要: The study of preparation techniques of composite structure of iron-based magnetic particles/activated carbon and the exploration of physical mechanism of the composite in water treatment, are an important front problem in magnetic nano-materials. This application project is to use controlled self-assembly of magnetic Fe3O4 nanoparticles to prepare micro/nano composite materials like iron-based/activated carbon or iron-based/diatomite, avoiding the influence of generated secondary pollution sources because of the methods of doping with magnetic precursor or coating with carbon materials. Surface functionalization and compound self-assembly of magnetic nanoparticles will be investigated based on the functional activated carbon or diatomite particles as the carriers. The mechanism of the self-assembly and the synergy effects of the composite materials in water treatment will be revealed. These studies have both the academic value and the potential value of applications. Combining both the physical and chemical techniques, the influence of solvent evaporation rate, interactive forces on nanoparticle surfaces, hydrogen bonding interaction and coupling effect between ligand molecules, humiture, templates, as well as macro force fields on the self-assembly are to be investigated. Taking the commonly-used water-polluted chemical dye rhodamine B as a toxic model substance, the properties and functional mechanisms of pollution cleaning, magnetic separation and recycling of the composite materials are to be clarified. We aim to purify and separate much higher quality water using one cyclic process on the basis of preserving effective pollutant adsorption capacity, adsorption saturation time, and adsorption saturation stability.

英文关键词: Fe3O4 nanoparticles;activated carbon particles;controlled self-assembly;composite nanomaterials;water treatment

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