埃洛石

实验1 高岭土提纯埃洛石

摘要：采用离心分散法对云南软质高岭土提纯制备埃洛石样品。以六偏磷酸钠作为分散剂，

采用不同离心转速进行多次分离制得棒状埃洛石。

关键词：高岭土；提纯；分散；埃洛石

1前言

埃洛石属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物，结构类似高岭石也属1:1型结构的二八面体，但结构单元层之间有层间水存在，故也称多水高岭石。在50～90℃失去大部层间水，成为变埃洛石，与高岭石构成同质多象。

埃洛石晶体细小。电镜下常呈卷曲管状或长棒状。外观呈土状块体。

埃洛石是一种主要的粘土矿物,是典型的风化作用的产物，在风化壳中常与高岭石、三水铝石和水铝英石等共生。埃洛石的用途与高岭石相似，也是优质陶瓷的原料，除此之外，它在化学工业上也大用用途。

2实验

2.1实验目的

巩固和加深无机非金属材料的工艺原理和制备技术，掌握高岭土提纯埃洛石的基本知识、生产原理、工艺流程及质量控制。

2.2实验要求

加深对高岭土提纯埃洛石的知识理解和融会贯通，掌握高岭土提纯埃洛石的制备工艺流

程，掌握高岭土提纯埃洛石的各道生产程序的操作技术，了解高岭土提纯埃洛石中的质量控

制要点，掌握埃洛石产品的主要性能参数及测试技术。

2.3试验原料

表1 试验主要原料与试剂

原料名称化学式规格

云南软质高岭土——

氢氧化钠NaOH AR

六偏磷酸钠(NaPO

蒸馏水H

O —

2.4试验设备

表2试验主要设备与仪器

仪器名称

电子天平

单相串激电动机

低速离心机

电热恒温鼓风干燥箱

烧杯5000 ml 3000 ml 1000 ml 500 ml 各数个

药匙

玻璃棒

大塑料桶一个

pH试纸

2.5实验步骤

1. 取云南软质高岭土150g放入烧杯中加蒸馏水至1000ml。

2. 用单相串激电动机搅拌，先以900r/min的转速搅拌15分钟左右。

3. 15分钟后加NaOH(NaOH固体加入即可，先加入小半药勺的NaOH固体，后慢慢调pH，每次可以少加入点以防调过了pH)调溶液pH至8。

4. 加入0.45克的六偏磷酸钠(加入六偏磷酸钠的量为高岭土质量的千分之三)。

5. 加入完成后调搅拌机转速至1100r/min，搅拌2小时停止。

6. 搅拌完成后取出溶液放入低速离心机中离心分离。分别以1000r/min，2500r/min，3000r/min，3500r/min的转速分别依次离心。(即溶液全部以1000r/min离心后留取上层液，1000r/min离心后的上层液再次以2500r/min离心并取上层液，2500r/min离心后的上层液再次以3000r/min离心并取上层液，3000r/min离心后的上层液再次以3500r/min离心并取上层液和沉淀)。每个转速做6组，每组做6管，总共做36管。

离心时每个石英管内的液体不能超过石英管长的2/3。

7. 取3500r/min离心的上层清液及3500r/min转速下的沉淀。

8. 放入烘箱中在100℃的温度下烘干(能烘干即可，在100℃下大概12个小时左右烘干.可以多放几个烧杯中烘干以减少烘干时间)。

9. 研磨即得埃洛石(研磨时尽量磨细，以便做后面的分子筛的实验)。

10. 对提纯的埃洛石进行X衍射以及扫描电镜测试；分析埃洛石样品的纯度及形貌。

3实验结果分析

3.1原样分析

图1高岭土原样SEM图像

图2高岭土原样XRD

从SEM图片中可以明显的看到有六方板状结构，对照XRD中的衍射峰（强度：7.1694，4.4412，3.1882），可以看出样品中有高岭石；且SEM图片中有长细管状结构，对应特征峰，可以看出有三水铝石，0.7nm埃洛石；此外还有还有一定量的长石，石英，伊利石，水云母等杂质。

3.2 样品分析

图3 提纯样品XRD图谱

图4 提纯样品SEM照片

图3为提纯样品的XRD图谱，从中可以看到，图中样品d(001) = 0.72 nm，(001)、(100)、(002)、(110)、(003)、(210)和(300)处的衍射峰与0.7nm埃洛石的标准卡片相吻合，且各个衍射峰也比原样中的衍射峰发生了钝化和宽化，反映了样品的无序化和二维晶体结构特征，并且样品中的0.7nm埃洛石纯度较原样提高，但仍有一些杂质峰，说明有部分杂质存在。

图4为样品的SEM 照片，团聚现象比较严重可以看到样品呈不规则长空心管状结构，管外径为50-200 nm，管内径约为20-40 nm，管壁较厚，部分有破损；并且样品表面光洁，无其它附着物和杂质相出现，呈现高纯度埃洛石形貌。

4实验讨论

4.1离心转速对提纯效果的影响

当转速达到1000 r/min 时，石英衍射峰基本消失，三水铝石衍射峰也非常小。离心时转速越高，样品中杂质越少，纯度也就越高。但离心转速太高，提纯的产率会降低，综合考虑，离心转速为1000 r/min 时提纯效果最佳。

4.2分散剂对提纯效果的影响

有机分散剂低分子量聚丙烯酸钠 ( PAANa) 和聚丙烯酸胺(NPAM)的分散提纯效果都比较好，只需要添加0.1%就可以将提纯产率提高至 30%以上，其中使用低分子量 PAANa 效果更好，提纯产率可达 34.6%。但再提高分散剂用量，对提纯效率作用不大。因为此时浆体中颗粒已经充分分散、解离，达到了分离极限，再增加分散剂用量，不仅浪费试剂，甚至有可能起反作用。有关实验表明使用有机分散剂的提纯效果也十分良好，样品纯度仍然很高，无不良影响。

4.3后续工作

固含量对整个分散过程也有很大影响，应继续实验研究。

5参考文献

[1]韩利雄,严春杰,赵俊,徐婷. 天然纳米管状埃洛石的提纯研究[J]. 矿产保护与利用,2011,04:36-40.

[2]晏全香. 不同地区高岭土煅烧前后结构性能研究[J]. 非金属矿,2010,03:9-11+15.

[3]崔婕,汤春荣,张爱国. 云南某地高岭土选矿试验研究[J]. 建材地质,1992,06:45-46+37.

磁性碳纳米管的制备及性能研究

毕业设计（论文）题目磁性多壁碳纳米管的制备及其性能研究系（院）化学与化工系专业化学工程与工艺班级2009级2班学生姓名韩方欣学号2009022608 指导教师张岩职称讲师二〇一三年六月十八日

独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 二〇一三年月日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 二〇一三年月日

磁性多壁碳纳米管的制备及性能研究摘要本研究以多壁碳纳米管为实验材料，综合论述了磁性多壁碳纳米管的制备方法及其性能研究，还通过响应面分析方法探讨了磁性多壁碳纳米管吸附去除染料废水中罗丹明B的最佳工艺条件，采用紫外可见分光光度计测定了染料废水中罗丹明B的吸光度，以确定染料废水中罗丹明B的去除率，进而研究吸附时间，罗丹明B浓度，pH值及吸附温度对磁性多壁碳纳米管吸附性能的的影响。具体研究内容和研究结果如下： (1)本实验采用浸渍法将多壁碳纳米管制备成带有磁性的磁性多壁碳纳米管。 (2)采用单因素实验和响应面实验初步确定了磁性多壁碳纳米管吸附去除染料废水中罗丹明B的工艺条件，即吸附时间为12.00 h，罗丹明B浓度为3.7 mg/L，吸附温度为30 ℃，pH值为4.50。 (3)经测定优化后得到的罗丹明B的去除率为0.993717。关键词：磁性多壁碳纳米管；响应面；吸附；罗丹明Ｂ

埃洛石纳米管_白炭黑并用补强NR的研究

埃洛石纳米管/白炭黑并用补强NR 的研究刘　丽,贾志欣,郭宝春3,刘明贤,杜明亮,贾德民 (华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州　510641) 摘要:研究埃洛石纳米管(HN Ts )用量对NR/HN Ts 复合材料以及NR/HN Ts/白炭黑复合材料性能的影响。试验结果表明,HN Ts 用量为40份时,NR/HN Ts 复合材料的综合物理性能较好;当HN Ts/白炭黑/小分子氢键配体T 的用量比为20/20/1时,NR/HN Ts/白炭黑复合材料的物理性能、加工性能和热稳定性均较好。扫描电镜和透射电镜分析表明,HN Ts 和白炭黑均能在NR 基体中均匀分散。关键词:埃洛石纳米管;白炭黑;NR ;复合材料;补强性能中图分类号:TQ330138;TQ332 文献标识码:A 文章编号:10002890X (2008)0320133205 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50603005) 作者简介:刘丽(19832),女,陕西宝鸡人,华南理工大学在读硕士研究生,主要从事橡胶复合材料的研究。 3通讯联系人埃洛石纳米管(简称HN Ts )自1826年首次被文献记录以来得到了深入的研究[1],特别是近年来,HN Ts 在陶瓷[2,3]、药物缓释、吸附等领域得到了广泛应用。HN Ts 一般由多个片层卷曲而成,管外径为10～50nm ,内径为5～20nm ,长度为2～40μm ,是一种天然的多壁纳米管;而且HN Ts 表面存在较单纯的硅羟基基团,易于化学修饰[4]。总之,HN Ts 是一种结构和表面性质特殊、来源广、价廉的天然微管,在制备高性能复合材料方面具有广阔的应用前景。白炭黑是橡胶工业中仅次于炭黑的重要补强剂,但橡胶制品要获得优异的综合性能,仅靠白炭黑单一补强作用往往不够,需要将白炭黑与其它少量填料并用才能获得理想的效果。白炭黑的突出缺点是纳米尺度粒子吸附性很强、聚集倾向大,混入橡胶后很难呈纳米级分散[5,6],且产品生产工艺复杂、成本较高。因此,寻找价廉的新型功能性无机补强填充剂具有重要意义。与常见的蒙脱土等硅酸盐不同,HN Ts 的结构单元之间是以氢键和范德华力等次价键的形式结合,比较容易实现结构单元的解离与分散[4],故可通过直接共混法制备模量较高的NR/HN Ts 纳米复合材料。与白炭黑相比,HN Ts 表面的羟基密度较小,从质子给体2受体角度考虑,二者可以产生明显的氢键作用。此外,HN Ts 与白炭黑在形态结构上具有明显的差异,前者是纳米管,后者的初级粒子是介于亚微米级与微米级之间的近球形颗粒,二者并用,白炭黑可能占据HN Ts 间的空隙,从而形成更加密实的填料网络,实现HN Ts 与白炭黑的优势互补及纳米补强效果。本工作研究HN Ts 用量对NR/HN Ts 复合材料以及N R/HN Ts/白炭黑复合材料性能与结构的影响。1　实验111　主要原材料 NR ,3#烟胶片,泰国产品;HN Ts ,白色粉末, 粒径150μm ,实验室粉碎筛选;超细白炭黑,牌号FIN E 2SIL 518,江西万载县辉明化工有限公司产品;小分子氢键配体T ,多羟基小分子化合物,工业级,市售。112　试验配方基本配方:N R 100,氧化锌　5,硬脂酸　2,防老剂4010NA 115,硫黄　115,促进剂CZ 115,促进剂DM 015,HN Ts 变量。 1#试验配方中加入40份HN Ts ,2#试验配方中加入40份白炭黑,3#试验配方中加入20份HN Ts 、20份白炭黑和1份小分子氢键配体T 。113　试样制备首先将HN Ts 于80℃下烘5h ,过孔径150

新型碳纳米管磁性复合材料的制备及磁性能

高姗姗等：磷灰石/硅灰石生物玻璃基骨水泥的溶胶–凝胶法制备及性能· 1247 ·第36卷第9期新型碳纳米管磁性复合材料的制备及磁性能曹慧群1，邵科1，李耀刚2，朱美芳2 (1. 深圳大学化学与化工学院，深圳 518060；2. 东华大学材料科学与工程学院，纤维改性国家重点试验室，上海 200051) 摘要：采用水热–沉淀法制备了ZnFe2O4包覆碳纳米管(carbon nanotubes，CNTs)磁性复合材料。采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、M?ssbauer 谱仪和振动样品磁强计等仪器表征制备样品的结构与性能。200℃是制备纳米ZnFe2O4包覆CNTs磁性复合材料的较好的反应条件，温度过高或过低都生成较多的γ-Fe2O3。包覆在CNTs上的ZnFe2O4纳米粒子为球形，粒径为13～20nm。M?ssbauer谱结果表明：大部分ZnFe2O4纳米粒子表现出超顺磁性，少量表现出铁磁性。磁滞回线结果表明：复合材料的矫顽力值为254215.85A/m。关键词：磁性复合材料；碳纳米管；铁酸锌；磁性能中图分类号：TB33 文献标识码：A 文章编号：0454–5648(2008)09–1247–04 SYNTHESIS AND MAGNETIC PROPERTIES OF NOVEL CARBON NANOTUBES MAGNETIC COMPOSITES CAO Huiqun1，SHAO Ke1，LI Yaogang2，ZHU Meifang2 (1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060; 2. College of Material Science and Engineer, State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Material, Donghua University, Shanghai 200051, China) Abstract: Novel magnetic composites of carbon nanotubes(CNTs) coated with ZnFe2O4 nanoparticles were synthesized by a precipi-tation-hydrothermal method. The composites were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope, transmission electron microscope, M?ssbauer spectrum(MS), and vibrating sample magnetometry. A temperature of about 200 was identified to ℃ be an appropriate reactive condition to obtain CNTs coated with ZnFe2O4. It is concluded that more γ-Fe2O3 existed in composites when the temperature is higher or lower than 200. The ZnFe ℃2O4 nanoparticles coated on surface of CNTs are round, and the size of the nanoparticles ranges from 13nm to 20nm. The MS results reveal that most of the ZnFe2O4 nanoparticles show superparamagnetic relaxation, and some of them exhibit ferrite magnetic relaxation. The sample demonstrates good magnetic properties with a coercive strength of 254215.85A/m. Key words: magnetic composites; carbon nanotubes; ferrite znic; magnetic property 碳纳米管(carbon nanotubes，CNTs)具有独特的物理化学性质，在很多领域都具有良好的应用前景，自1991年发现CNTs以来，引起了人们极大的兴趣。[1–3] 将纳米材料与CNTs结合来制备CNTs复合材料已经有大量报道，其中磁性纳米材料与CNTs复合材料的制备引起了人们特别的关注，用具有磁性的金属及其氧化物填充CNTs的研究相对较多，[4–14] 对于磁性纳米材料包覆CNTs。Jiang等[15]采用溶剂热的方法制备了磁性四氧化三铁/CNTs复合材料，并研究了复合材料的电性能。Liu等[16]采用水热法合成的NiFe2O4/CNTs复合材料，研究了复合材料的电性能，相对于NiFe2O4的电性能提高5倍。Correa- Duarte等[17]采用聚合物包覆和层–层组装技术合成出氧化铁纳米颗粒包覆的CNTs功能材料，并在低磁场中将制备的磁性纳米管材料定向排列后，复合材料表现出超顺磁行为，温度为5K时的矫顽力(H c)为22288.00A/m，不存在剩磁；或室温下不存在矫顽力。He等[18]制备的多壁CNTs–Fe2+复合材料在5 K时，H c=20696.00A/m，饱和磁化强度(M s)为0.016 Am2/kg。收稿日期：2007–12–13。修改稿收到日期：2008–03–19。基金项目：国家自然科学基金(50473002)项目资助。第一作者：曹慧群(1976—)，女，博士，讲师Received date:2007–12–13. Approved date: 2008–03–19. First author: CAO Huiqun (1976–), female, Doctor, lector. E-mail: chq0524@https://www.360docs.net/doc/ad7608513.html, 第36卷第9期2008年9月硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 36，No. 9 September，2008

纳米磁性空心微球及其与碳纳米管复合材料的制备及性能研究

目录 1前言 (1) 1.1纳米磁性空心微球概述 (2) 1.1.1纳米磁性空心微球研究现状 (2) 1.1.2纳米磁性空心微球的制备方法 (2) 1.1.3纳米磁性空心微球的应用 (8) 1.2稀土掺杂铁氧体吸波材料的研究现状 (10) 1.3碳纳米管的研究现状 (10) 1.4磁性碳纳米管复合材料的研究现状 (11) 1.5论文选题目的及意义 (12) 1.5.1论文选题目的及意义 (12) 1.5.2论文主要研究内容 (13) 2实验药品与仪器设备 (14) 2.1实验药品 (14) 2.2实验仪器 (15) 2.3样品的表征手段及条件 (15) 2.3.1X射线衍射分析(XRD) (15) 2.3.2扫描电镜分析(SEM) (16) 2.3.3透射电镜分析(TEM） (16) 2.3.4振动样品磁强计(VSM) (16) 2.3.5矢量网络分析仪 (16) 3钴铁氧体空心微球的制备及性能研究 (18) 3.1钴铁氧体空心微球的制备 (18) 3.1.1以聚苯乙烯(PS)球为模板法 (18) 3.1.2以碳微球为模板法 (18)

3.1.3溶剂热法 (19) 3.2钴铁氧体空心微球的表征与分析 (19) 3.2.1XRD分析 (19) 3.2.2形貌和粒径分析 (21) 3.2.3磁性能研究 (24) 3.2.4吸波性能研究 (26) 3.3本章小结 (27) 4钴锌、钴镍铁氧体空心微球的制备及性能研究 (28) 4.1钴锌、钴镍铁氧体空心微球的制备及性能研究 (28) 4.1.1钴锌铁氧体空心微球的制备 (28) 4.1.2钴镍铁氧体空心微球的制备 (28) 4.2钴锌、钴镍铁氧体空心微球的表征与分析 (28) 4.2.1XRD分析 (28) 4.2.2形貌和粒径分析 (29) 4.2.3磁性能研究 (31) 4.2.4吸波性能研究 (34) 4.3本章小结 (37) 5稀土掺杂钴锌铁氧体微球的制备及性能研究 (38) 5.1稀土掺杂钴锌铁氧体微球的制备 (38) 5.1.1镧掺杂钴锌铁氧体微球的制备 (38) 5.1.2铈掺杂钴锌铁氧体微球的制备 (38) 5.1.3钕掺杂钴锌铁氧体微球的制备 (38) 5.2稀土掺杂钴锌铁氧体微球的表征与分析 (38) 5.2.1XRD分析 (38) 5.2.2形貌和粒径分析 (39) 5.2.3磁性能研究 (40) 5.2.4吸波性能研究 (44)

一种天然纳米材料——埃洛石纳米管

一种天然纳米材料——埃洛石纳米管大家对纳米管的概念不陌生吧？纳米管比人的头发丝还要细1万倍。本文介绍一种天然纳米管材料—埃洛石纳米管，包括它的结构特点，并举例介绍它在吸附、催化方面的应用原理，供一线高中教师选用于教学。一、一种硅铝酸盐矿物埃洛石（Halloysite，常缩写为HNTs）是一种硅酸盐矿物，分子式可以表示为Al2Si2O5（OH）4·nH2O，n=0或2，分别代表脱水和水化状态。埃洛石具有球形、片状和管状结构，管状结构最为普遍[2]。分子中的硅酸盐组成埃洛石纳米管的管层，管层向内卷二十几层形成管状结构（如图1所示）[3]。管内径一般为15～100 nm，管长一般为500～1000 nm[4]，层间距为10 ?[2]。分子含有的水分子位于层间。在100 ℃下，层间水分子可脱去，脱水埃洛石纳米管的层间距缩小为7 ?。这个过程不可逆。图1 管层内卷形成的管状结构二、独特的管状结构埃洛石纳米管管层的内部结构如图2所示，管层细分还可分为a，b两层[5]。a层中，每4个O原子堆积形成1个四面体，Si原子填充在四面体中心，形成以Si原子为中心的硅氧四面体（如图2右上角所示）。这种四面体上方的3个O原子分别与相邻的3个硅氧四面体共用顶点，这样四面体之间彼此连接（如图2上部俯视图所示），形成一个平面层。四面体的另一个O原子朝下，参与b层的形成。b层中，每6个O原子排列形成1个八面体，Al原子填充在八面体中心，形成以Al原子为中心的铝氧八面体（如图2右下角所示）。每个铝氧八面体通过共用3条边与旁边的3个铝氧八面体连接，形成铝氧八面体层（如图2下部俯视图所示）。a层中硅氧四面体向下的O原子与b层的铝氧八面体共用顶点（如图2左侧下部所示），两层就这样形成一个完整的埃洛石层。在b层中每个铝氧八面体的下方，有3个顶点上的氧连有H原子，形成Al—OH羟基基团，氢指向层间（如图2左侧上部所示）。图2 埃洛石晶体结构埃洛石纳米管就是由这种内含双层的片卷成的。层片弯卷时，硅氧四面体在外，铝氧八面体层在内。因此，管外壁表面暴露的是O—Si—O基团，管腔内壁表面暴露的是Al—OH基团（如图1所示）。管的层间，一侧为铝氧八面体，表面为Al—OH 基团，另一侧为硅氧四面体，表面为O—Si—O基团。管边缘暴露出硅氧四面体和铝氧八面体中未共用的O原子，分别以Si—OH和Al—OH 基团形式存在。水分子通过氢键作用力而存在于管层内[2]，共存在水分子之间、水分子与硅氧四面体层的表面O原子之间，以及水分子与铝氧八面体层的表面—OH基团之间的3种氢键。

埃洛石纳米管在高分子纳米复合材料中的应用进展

2011年第30卷第12期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·2647· 化工进展埃洛石纳米管在高分子纳米复合材料中的应用进展伍巍，吴鹏君，何丁，曹贤武，周南桥（华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室，华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心，广东广州 510641）摘要：介绍了埃洛石纳米管（HNTs）的结构和性质，着重说明了相比碳纳米管HNTs具有的优势。详述了利用有机试剂对埃洛石进行改性的方法和取得的效果。综述了HNTs在高分子纳米复合材料领域中的研究和应用进展情况，重点阐述了HNTs/聚烯烃、HNTs/聚酰胺、HNTs/天然橡胶等复合材料的制备方法及性能对比效果；探讨了HNTs在泡沫塑料领域应用的可行性。指出了HNTs在改性高分子纳米复合材料领域的发展方向，并对其研究前景进行了展望。关键词：埃洛石；高分子；纳米复合材料中图分类号：TB 33 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2011）12–2647–06 Application progress of halloysite nanotube in polymer nanocomposites WU Wei，WU Pengjun，HE Ding，CAO Xianwu，ZHOU Nanqiao （The Key Lab of Polymer Processing Engineering，Ministry of Education，National Engineering Research Center of Novel Equipment for Polymer Processing，South China University of Technology， Guangzhou 510641，Guangdong，China） Abstract：The structure and properties of the halloysite nanotubes（HNTs）were introduced. More emphasis was put on the advantage of HNTs in comparing with carbon nanotubes. The modifying methods with organic reagents were described. The applications of HNTs in polymer nanocomposites were reviewed．The preparing methods and properties of the nanocomposites with HNTs and polyolefin，polyamide，natural rubber were illustrated emphatically. In addition，the application feasibility of HNTs in foam area was indicated. The direction of future research about HNTs in polymer nanocomposites was pointed out． Key words：HNTs；polymer；nanocomposite 高分子纳米复合材料是由各种纳米单元与有机高分子材料以各种方式复合成型的一种新型复合材料，具有优异的力学性能、抗热抗燃能力、良好的气体阻隔性、导电性等性质。纳米单元的结构与性质直接影响复合材料的性能。碳纳米管（carbon nanotubes，简写为CNTs）具有长径比大、强度高、耐腐蚀性好、导热性好和电导率高等独特而优异的性能，使得CNTs/高分子纳米复合材料具有较常规高分子基纳米复合材料更优异的物理化学性能，而成为近年来材料学领域的研究热点[1-3]。然而由于CNTs昂贵的价格、有限的供应量、具有生物毒害性的缺点，限制了其实际应用。与CNTs具有相似结构形态的埃洛石纳米管（halloysite nanotubes，简写为HNTs）是一种具有一定长径比的天然纳米管状粒子，它无毒无害，具有良好的生物适应性。由于其价格便宜、来源丰富的优点，HNTs现已广泛应用于陶瓷、医药、催化、复合材料等多个领域[4]，在高分子纳米复合材料应收稿日期：2011-07-08；修改稿日期：2011-09-05。第一作者：伍巍（1988—），男，硕士研究生，主要从事塑料加工及发泡研究。E-mail scutw.wei@https://www.360docs.net/doc/ad7608513.html,。联系人：曹贤武，副教授。 E-mail swift0301@https://www.360docs.net/doc/ad7608513.html,。

磁性碳纳米复合材料新型吸附剂处理污水重金属技术及进展

第33卷第2期2016年6月上海第二工业大学学报 JOURNAL OF SHANGHAI POLYTECHNIC UNIVERSITY V ol.33No.2 Jun.2016 文章编号:1001-4543(2016)02-0081-07 磁性碳纳米复合材料新型吸附剂处理污水重金属技术及进展郭占虎1,闫星如1,关杰2 (1.田纳西大学诺克斯维尔分校化学与生物分子工程系,美国田纳西州37996; 2.上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209) 摘要:快速工业化导致排放的污水含有越来越多的重金属(铬,镉,汞,钽,铅,和砷)。其中,Cr(VI)是一种常见的水污染物,具有很强的毒性和移动性。因此,迫切需要寻求经济、有效和可持续使用的处理Cr(VI)的方法。磁性碳纳米复合材料(Magnetic Carbon Nanocomposites,MCNCs)有较大的比表面积,可增强重金属去除效率,同时材料的磁性有利于回收纳米材料。然而,用MCNCs去除污水中重金属的相关技术至今很少有人研究,文中介绍了MCNCs 去除重金属的基本原理,并以两种不同的MCNCs为例,介绍了相关研究的最新进展。关键词:磁性;纳米复合材料;污水;重金属中图分类号:TB383文献标志码:A 0引言随着现代工业的快速发展,地表水的环境问题已经成为国际热点话题。现代工业排放的污水中所含重金属越来越多,比如铬,镉,汞,钽,铅和砷[1]。其中,Cr(VI)是一种常见的剧毒污染物,由于其在水溶液中具有较大溶解性,所以具有很强的移动性,对环境和人类生存的影响巨大[2]。美国环境保护局规定,铬离子在饮用水中的最大限额为100μg/L[3]。世界卫生组织要求饮用水中铬离子含量最高为50μg/L[3]。目前开发的、用以解决重金属问题的技术,包括氰化法、化学沉淀、化学还原法、离子交换法和反渗透法[4-8]。但是,这些方法均存在较为明显的缺陷:氰化法在使用过程中可产生剧毒中间体及其他有机氯化合物,将引起二次污染,导致更多的环境问题;化学沉淀法虽较为简单,但会有大量的沉淀污泥产生,处理低浓度重金属和后续污泥均需增加投入,成本较高[9];离子交换法对于处理含有离子和非离子性的杂质有限制,且操作成本高;反渗透法虽可以有效地降低金属离子浓度,但pH范围和操作成本都限制了其应用。近期研究发现,采用吸附法具有明显优势,其成本较低并且高效[10-11]。相比于沉淀法和电化学法,污水中重金属浓度较低时,吸附法可以比较有效地将其除去。常用的吸附剂有矿物黏土、生物吸附剂和金属氧化物,然而由于表面疏水性和对金属离子结合力较弱,这些吸附剂的去重金属能力并不理想。近年来,有学者报道碳材料,如活性炭、石墨烯和碳纳米管,具有较好的去重金属离子的能力[12-14],但是这类材料具有低效且不易分离的明显缺陷。活性炭具有较高比表面积,是净化污水吸附剂中的一种,但是当污染物质量分数低至10?9时,活性炭无法再减少污染物的浓度[15-16]。同时,是否易于分离也是吸附剂应用的重要指标。分离碳材料一般采用离心分离法,它要求较高转速,导致应用成本增加。本课题组的研究工作发现,磁性碳纳米复合材料(Magnetic Carbon Nanocomposites,MCNCs)有较大的比表面积,可增大重金属的去除效率,同时所具有的磁性有利于回收纳米材料。本文将通过两个相关的研究实例介绍MCNCs 去除污水中重金属的基本原理、性能表征及研究展望。以期有助于人们对MCNCs去除污水中重金属应用的理解和认识。收稿日期:2016-03-07 通信作者:郭占虎(1973–),男,山西运城人,副教授,博士,主要研究方向为多功能复合材料。电子邮箱nanomaterials2000@https://www.360docs.net/doc/ad7608513.html,。基金项目:上海高校特聘教授(东方学者)岗位计划(No.1410000195)、美国自然科学基金(CMMI13-14486)资助

磁性吸附碳纳米管复合材料在军事方面的应用

磁性吸附碳纳米管复合材料在军事方面的应用前言自碳纳米管发现以来，由于其独特的力学、磁学、电学等性能，已迅速成为世界科学研究的前言和热点。随着现时代的发展，为了现代高科技战争的需要，越来越多的磁性材料被应用到了军事方面，特别是以磁性吸附纳米管复合材料为主的材料更是各位军事大国所首选的研究领域。纳米吸波材料是一种高科技、高性能的纳米功能材料，磁性吸附碳纳米管复合材料就是利用了碳纳米管能把微小颗粒吸入管腔并且紧密排列的特质，将磁性材料吸附在其管内，使其具有一定的磁损耗，也就是能吸收入射的电磁波能量，并将其电磁能转化为热能而消耗掉，或是电磁波受到干扰而消失，从而减少雷达散射截面积，达到隐形的目的。与传统的吸波材料相比，磁性吸附纳米管复合材料拥有比较优良的机械、电性能，其比重小、高温抗氧化、介电性能可调、稳定性好、在高频和宽频吸收段吸收比较强，能够满足现代战争的需求。目前有很多隐形战斗机也应用了这种材料，比如说B-2A幽灵、F22A猛禽、F35A~C雷电II、F-15SE沉默鹰、UH-60S沉默黑鹰，这更是给其战斗能力提升到了一个全新的档次。磁性吸附碳吸附纳米管复合材料的制备磁性吸附碳纳米管主要是通过两个步骤来完成，其第一步是先用化学方法使碳纳米管开口，然后再用物理、化学的方法或者是两者相结合的方法将磁性材料填充到碳纳米管中。下面介绍第二步的两种方法：一、物理法填充法所谓物理法填充法也可称为毛细管作用诱导填充法，也就是通过毛细作用力将液体或者熔化金属填充到碳纳米管腔内的一种方法，这就是一个润湿的问题。显

然，只有低表面张力的液体或熔融物才能润湿碳管表面，而高于分界点 200mN/m 的物质无法润湿碳管，就不能用毛细填充法。1992年美国海军实验室的Pedeson等人利用局域密度泛涵理论对碳纳米管和HF分子进行了计算机模拟。根据计算结果他们预言：开口的碳纳米管作为可高度化的“分子吸管”，可以通过毛细作用力将HF等极性分子填充到其管腔内，而从理论上证明了对碳纳米管进行毛细填充的可能性。1993年Ajayan和Iijma用碳纳米管做“模具”，制备出碳纳米管内填充Pb的纳米导线。其制备方法是：将用电弧法制备的MWCNTs和金属Pb在400度空气炉中退火，首先将MWCNTs端帽打开，随后金属Pb填充到MWCNTs空腔内。由于碳纳米管端帽的富勒烯半球中存在碳原子围成的五元结构，在空气炉中加热是，这种五元环缺陷比围成碳管管体的六元环更易于金属发生反应而使碳管端口优先打开，随后熔融态的金属Pb便可填充到MWCNTs内。二、化学法填充法化学法填充法即溶液化学法，通常是指将碳纳米管和待填充金属的盐类一起加到强酸熔液中，通过强酸熔液的作用打开碳纳米管的端帽进行填充的一种方法。碳纳米管的端帽打开后，金属盐溶液的溶质在毛细作用力驱动下填入管内，然后再在惰性气体中进行退火处理，即可得到金属氧化物填充的碳纳米管。如果要制备纯金属填充的碳纳米管，可以将中间产物在还原气体中进行退火处理，即可使之还原成纯金属。牛津大学的Tsang等人率先提出熔液化学法，制备了NiO填充的碳纳米管。对碳纳米管进行NiO填充的试验过程如下：将碳纳米管分散在含有水和硝酸镍的硝酸熔液中。接下来将得到的黑色不溶物在100度下干燥一夜。然后，将得到的样品在氦气保护下进行退火处理。电镜观测表面，经过硝酸处理后，约30%的碳纳米管的端部被打开，这些端部打开的碳纳米管中60%~70%都填充了NiO。在碳纳米管的外表面也发现了NiO的纳米粒子的存在，但未观测到碳纳米管有插层现象发生。将得到的填充有NiO的碳纳米管在氢气气体中退火处理后，得到金属Ni填充的碳纳米管。结束语虽然目前的碳纳米管的研究取得了很大的进展，但还是存在很多的问题，比如说碳纳米管的提纯、碳纳米管在溶剂中贵大分散性很差等等，这都是现代研究的重点领域，也是要想让磁性吸附碳纳米复合材料对军事贡献的一个重要前提。我相信，以后的磁性吸附碳纳米复合材料不仅在对战斗机隐形方面有应用，在更多的军事方面也得到更大的推广，造福我们社会。

埃洛石纳米管的改性及其生物医学应用基础研究-暨南大学科技处

2018年度广东省科学技术奖公示表（自然科学奖）项目名称埃洛石纳米管的改性及其生物医学应用基础研究拟申报奖项及等级广东省自然科学奖二等奖主要完成单位暨南大学广州市红十字会医院主要完成人（职称、完成单位、工作单位）1. 刘明贤排名: 1 技术职称: 教授完成单位：暨南大学工作单位: 暨南大学对本项目的主要贡献：对科学发现1、2、3做出了创造性贡献：发现并阐明了埃洛石为作为生物高分子增强机制，揭示了复合材料的制备-结构-性能关系；发现了埃洛石促进细胞黏附增殖和止血性能的原因。开展了埃洛石高分子修饰研究，将改性纳米管用于抗癌药物的负载释放，阐明了纳米药物的抗癌机制；通过受限空间对埃洛石进行排列组装，解决了其不能制备纳米表面的问题，推动了其在生物传感领域的实际应用。是第1-10篇代表性论文的第一或通讯作者。 2. 周长忍排名: 2 技术职称: 教授完成单位：暨南大学工作单位: 暨南大学对本项目的主要贡献：对科学发现1、2、3做出了创造性贡献：从材料的生物相容性角度阐明了埃洛石作为生物医学纳米材料的可行性。揭示了埃洛石的成分和结构对其复合材料性能表现的规律，揭示了埃洛石促进细胞黏附和创面修复性能的原因。提出并阐明了埃洛石纳米药物载体的药物释放和抗癌作用机制。提出并实现了埃洛石作为循环肿瘤细胞捕获的思路并通过组装过程对表面制备进行了实现。是第1-8、10篇代表性论文的通讯作者。 3. 沈雁排名:3 技术职称: 主任技师完成单位：广州市红十字会医院工作单位: 广州市红十字会医院对本项目的主要贡献：项目执行人之一，参与该项目的动物实验设计与实施，从SD 大鼠的全层创面修复的时间、愈合速度、组织学分析，发现壳聚糖-埃洛石海绵对创面止血和修复有重要作用，其中以成纤维细胞修复、I型胶原沉积为主，研究的结果提示壳聚糖-埃络石3D海绵有广泛的应用价值。参见代表性论文4、为该代表性论文的共同第一作者。 4. 戴丽冰排名:4 技术职称: 副主任技师完成单位：广州市红十字会医院