磁纳米材料的功能化修饰及在环境分析中的应用研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:johnnyhljy
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环境中有机污染物的研究已经备受关注,并且由于有机污染物的持久性、迁移性和生物积累性,已广泛分布于世界各地的生物体内,对人类的生存健康造成极大的威胁。因此,对环境中的有机污染物实施有效地监测和处理,对人类健康而言意义重大,是一项长久性课题。虽然现代仪器分析检测水平已经非常先进,但环境样品基质复杂,其中有机污染物存在的浓度水平都非常低,直接通过仪器不能达到如此低浓度的精确检测,并且无法排除基质中的污染物干扰。通常都要先经过一个样品前处理的过程,将目标物进行富集、浓缩后再利用精密分析仪器进行定性定量检测。其中,磁固相萃取作为近年快速发展起来的一种新型固相萃取形式,其因操作简单、萃取效果好而倍受青睐,被广泛的应用于复杂基质的前处理。本文致力于开发功能化磁纳米材料,将其用于富集萃取环境样品中的痕量有机污染物,主要研究内容如下:1.制备了N,N,N,N-四苄基环十二烯(TBCD)修饰的磁纳米颗粒,用于选择性富集环境水样中的痕量多环芳烃(PAHs),然后利用HPLC-FLD进行分析检测。通过季铵盐反应将TBCD修饰到磁纳米粒子表面,一方面利用苄基赋予材料丰富的苯环,与多环芳烃中的苯环发生π-π共轭作用而选择性的吸附目标物,另一方面形成的季铵盐可以有效地增强材料在水中的分散性,大大提高了材料的富集效率。相比其他前处理吸附材料,该材料可以快速(5min)吸附环境水样中的痕量PAHs。所建方法表现出回收率高、重复性好、检测限低等优点。2.制备了十六烷基二甲基叔胺(HDMA)修饰的磁纳米粒子,用于富集环境水样中的全氟有机污染物(PFCs),然后利用HPLC-MS/MS进行分析检测。利用HDMA的十六烷基疏水碳长链与PFCs的全氟碳长链发生作用,从而有效吸附目标物。并且通过季铵盐修饰使材料表面带有正电荷,不仅可以提高材料在水中的分散性,而且可以与阴离子PFCs发生静电吸引,从而选择性的富集阴离子全氟有机污染物。结果表明,该吸附剂可以有效地富集环境水样中的痕量PFCs,并且准确度和精密度高。3.探索了一种新型磁性复合材料的合成,利用还原型石墨烯(rGO)、碳纳米管(CNTs)以及Fe304磁纳米颗粒(Fe3O4MNPs)相互自组装,形成带有3D网络结构的多孔隙复合材料。巨大的比表面积以及超强的疏水性能使得该材料在环境处理方面具有很大的应用前景,并且Fe3O4MNPs使得材料富有磁性而更利于分离。文中考察了不同实验条件对材料结构的影响,并对材料外观成形进行了探讨。
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