葡萄糖酸亚铁参与的磁性碳微球及复合体的合成与性能

摘要

采用价廉的、可再生的生物质作为碳源，与其分子结构具有一定相似性的葡萄糖酸亚铁为铁源，通过共同水热制备了磁性粒子均匀分散的石墨碳微球。通过XRD、TEM、TG、IR等手段对样品进行表征，结果表明，所合成的磁性石墨碳微球直径为1μm，具有较好的单分散性，磁性粒子均匀分散在石墨碳微球的内部，磁性粒子尺寸约为20-30 nm，并对形成机理进行深入探讨，由于葡萄糖酸亚铁与糖类的分子结构具有一定相似性，在水热过程中会同时脱水碳化，从而将Fe(Ⅱ)引入到碳基质当中，在氮气氛下碳化，Fe(Ⅱ)作为催化剂使碳石墨化，而自身被氧化成磁性的Fe3O4粒子。石墨化碳不仅防止磁性粒子团聚同时也起到保护作用，与以往文献报道的磁性碳微球的结构相比较，它自身的稳定性和机械强度均有所增强，这无疑拓展了其应用领域。实验中考察了反应时间、温度、反应物浓度及碳源种类对碳微球形貌及尺寸的影响。此外，磁性石墨碳微球对染料和重金属也展示了良好的吸附性能，并能利用其磁性进行分离，在污水处理、贵金属回收等领域具有潜在的应用价值。
　　 利用碳胶球表面存在的大量官能团与金属离子之间的基团配位作用，将金属离子引入到微球表面，在氮气保护下进行碳化后，使金属离子转变成单质或者金属氧化物，同时使碳胶球转变为具有结构稳定和磁性良好的石墨碳微球，制备了MGCS@Ag，MGCS@TiO2(CeO2、ZrO2)复合微球。其中，合成的MGCS@Ag复合体中，Ag粒子均匀的分散在微球表面，尺寸约为30-50 nm，抑菌试验表明MGCS@Ag复合体对大肠杆菌和金色葡萄球菌的生长都具有较好的抑制作用；合成的MGCS@TiO2(CeO2、ZrO2)复合微球可以对α-casein/β-casein酶解产物中的磷酸化肽蛋白的进行富集分离，基本排除非磷酸化肽的干扰，使信噪比显著提高，说明样品对磷酸化肽蛋白具有选择性富集作用，具有潜在的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1碳材料概述

1.1.1引言

1.1.2碳材料的结构

1.1.3碳材料的合成与表征

1.1.4碳材料的应用

1.2磁性碳微球材料概述

1.2.1引言

1.2.2磁性碳微球的合成

1.2.3磁性碳微球的应用

1.3选题背景及国内外研究现状

1.3.1选题背景

1.3.2国内外研究现状

1.4研究课题来源

1.5本课题的研究内容

第2章实验材料和表征方法

2.1实验试剂和仪器

2.1.1实验试剂

2.1.2实验仪器和设备

2.2材料表征方法

2.2.1扫描电子显微镜(SEM)

2.2.2傅立叶变换红外(FT-IR)光谱

2.2.3透射电子显微镜(Transmission electron mircroscpe,TEM)

2.2.4氮气吸附-脱附等温线测试

2.2.5广角X-射线衍射(XRD)分析

2.2.6拉曼(Raman)光谱分析

2.2.7热重分析仪(TG-DSC)

2.2.8磁性测试(VSM)

第3章磁性碳微球的合成、形貌调控与性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1磁性碳微球(Magnetic Graphite Carbon Spheres,MGCSs)的制备

3.2.2磁性碳微球吸附染料及重金属离子测试

3.3结果与讨论

3.3.1扫描电子显微镜(SEM)分析

3.3.2傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析

3.3.3广角X-射线衍射(WAXRD)和拉曼(Ramam)光谱分析

3.3.4透射电子显微镜(TEM)分析

3.3.5氮气吸附-脱附分析

3.3.6热重(TG)测试

3.3.7磁性测试(VSM)

3.3.8磁性碳微球形成机理研究

3.3.9不同碳源对磁性碳微球的结构影响

3.3.10磁性碳微球形貌调控

3.3.11磁性碳微球吸附染料测试

3.3.12磁性碳微球吸附重金属离子测试

3.4本章小结

第4章磁性碳微球＠Ag的合成及抑菌性能研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1磁性碳微球＠Ag的制备(MGCS＠Ag)

4.2.2磁性碳微球＠Ag的抑菌性能测试方法

4.3结果与讨论

4.3.1扫描电子显微镜(SEM)测试

4.3.2广角X-射线衍射(WAXRD)分析

4.3.3氮气吸附-脱附分析

4.3.4热重(TG)分析

4.3.5抑菌性能分析

4.4本章小结

第5章磁性碳微球＠金属氧化物的合成及磷酸化肽的选择性富集研究

5.1引言

5.2实验部分

5.2.1磁性碳微球＠金属氧化物(MGCS＠metallic oxide)的制备

5.2.2磁性碳微球＠金属氧化物的磷酸化肽富集方法

5.3结果与讨论

5.3.1扫描电子显微镜(SEM)分析

5.3.2广角X-射线衍射(WAXRD)分析

5.3.3透射电子显微镜(TEM)分析

5.3.4氮气吸附-脱附分析

5.3.5热重(TG)分析

5.3.6磁性碳微球金属氧化物对于磷酸化肽的选择性富集研究

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文