氨基化修饰介孔Fe3O4@SiO2@mSiO2磁性核壳复合微球的可控制备及吸附性能

摘要

以水热法制备的高磁饱和强度Fe3O4纳米颗粒为核,正硅酸乙酯(IEOS)为前驱体,采用改进的St(o)ber法,制备介孔SiO2包覆Fe3O4磁性核壳复合微球.利用XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附、FTIR和VSM对制备样品的物相结构、形貌和磁性能进行了测试表征.研究结果表明,制备的复合材料呈球形,粒径分布均一,材料的比表面积和磁饱和强度分别为413 m2·g-1和68.93emu·g-1.研究了TEOS的添加量对复合微球形貌的影响,随着TEOS添加量的增加,SiO2壳层增厚,复合粒子形貌均匀,饱和磁化强度有所下降,仍具有良好的超顺磁性.在此基础上,通过接枝法在复合微球的表面接枝-NH2,制备了一种新型磁性纳米吸附剂(Fe3O4@SiO2@mSiO2-NH2),进而研究了其对水中重金属离子Cr(Ⅵ)的吸附性能.通过动力学拟合,Fe3O4@SiO2@mSiO2-NH2对Cr(Ⅵ)的吸附过程是准二级动力学模型占主导地位,探究了该材料对Cr(Ⅵ)的吸附过程和吸附机理.结果表明,其吸附机理及吸附容量与Cr(Ⅵ)的离子形态及-NH2有关,并通过吸附剂与吸附质之间的电子共用或静电吸附实现.