纳米材料吸附剂的研究进展

《纳米材料吸附剂的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第33卷分析化学（FENXIHUAXUE）评述与进展第12期2005年12月ChineseJournaIofAnaIyticaIChemistry1787~1793………………………评述与进展………………………!!纳米材料吸附剂的研究进展1，21＊1王璟琳刘国宏张新荣12（清华大学化学系，原子分子纳米科学教育部重点实验室，北京100084）（长治学院化学系，长治046011）摘要评述了纳米材料作为吸附剂在分离富集中应用的研究进展。纳米材料主要包括金属、金属氧化物、富勒烯、碳纳米管和有机纳米材料。引用文献61篇。关键词纳米材料，吸附剂，评述"!引!!言

2、纳米科学技术是20世纪80年代末崛起并迅速发展起来的新科技。纳米材料指尺寸大小为1~100nm的物质材料，Science和Nature已多次刊发过纳米材料制备方法、物理化学特性及其在化学［1~5］中应用。已有大量文献报道了纳米材料在精细陶瓷、医学、能源、环境、传感器等领域中的应用。与普通的块体材料相比，纳米材料具有较大的比表面和较多的表面原子，因而显示出较强的吸附特性。可以预期，纳米科学技术和纳米材料的发展将为样品预处理带来新的契机。本文综述了纳米材料吸附剂的吸附作用以及在分离富集中的应用。#!纳米金属的吸附作用及其应用在纳米尺度下，金属的一些基本性

3、质，诸如熔点、磁性、颜色、电学性能、光学性能、力学性能和化学性能等都将与块体材料大为不同。纳米金属的表面原子特别是处于边和角上的原子有较高的化学活性，这些原子正是催化剂的活性中心，也是吸附剂的活性位点。由于纳米金属原子簇有较高的表面能，属于亚稳态，有团聚的倾向。目前主要有以下2种方法改变其稳定性：（1）用多孔性的物质如AI2O3、SiO2、碳质材料和多聚物等作为载体，浸入金属盐溶液中，然后［6］将金属离子还原为零价纳米金属原子簇而固定在载体上。例如，Li等以纳米多孔性SiO2作载体合成［7］了纳米金属Pd，它可深度催化氧化挥发性有机物（VOCs）；（

4、2）纳米金属的表面修饰。Grate等合成并表征了单层分子保护的Au纳米膜，单层分子为硫醇类物质，如十二硫醇、苯硫醇和卤代苯硫醇等，这种膜材料快速并可逆地吸附各种气体，吸附选择性随单层结构的改变而变化。［8］用纳米金属作吸附剂也有报道，KaneI等在N2气保护下，用NaBH4还原FeCI3制得了纳米零价铁（NanoscaIezero-vaIentiron-NZVI），他们用NZVI作为吸附剂对地下水中A（s!）的吸附行为进行了研究，结果表明，A（s!）的初始浓度和溶液的pH值对吸附有影响，最大吸附容量为3.5ngA（s!）/g-0-NZVI，并发现HC

5、O3、H4SiO4和H2PO4的存在对A（s!）的吸附有干扰。激光散射（电泳淌度测定）表明，NZVI-A（s!）为内层表面络合物（inner-spheresurfacecompIexation），因其有高反应活性，可用于原位（in-situ）和非原位（ex-situ）法处理地下水。$!纳米氧化物和盐的吸附作用及其应用［9］纳米氧化物是纳米科学技术中研究比较广泛的材料。比如纳米TiO2作为光催化材料，纳米［10］SnO2作为传感器的敏感材料等。这些纳米氧化物具有非常高的晶格能和熔点。许多纳米氧化物表面展现出既具有Lewis碱又具有Lewis酸特性，特别

6、是在角和边上。残留的表面羟基和阴/阳离子空穴［11］也能增加纳米氧化物的表面活性。2004-10-31收稿；2005-05-20接受本文系国家自然科学基金（No.20375022，20345005）资助项目1788分析化学第33卷!."#纳米氧化物分离富集无机物纳米材料用于分离富集起步较晚，Vassiieva等在1996年研究了比表面积大的TiO2作为固相萃取（soiidphaseextraction-SPE）吸附剂对重金属离子吸附性能。结果表明，锐钛矿TiO2比常用的SiO2作为固相萃取剂具有许多优点，主要是：高吸附容量、多元素同时吸附、能有效地吸

7、附和洗脱及很好的重现性。纳米TiO2的等电点是6.2，当pH值高于等电点时，氧化物表面被羟基覆盖而显负电性，可以吸附［12］［13］带正电的阳离子，可用pH值低的酸性溶液洗脱。马万红等利用微柱富集在线分析方法对Cr（!）离子在纳米TiO2表面上的吸附动力学特性进行了原位表征，研究表明，粒径和晶型是其表面吸附速率常数的主要决定因素，小粒径和锐钛型结构对特性吸附更为有利。［14］为了寻找更有效的纳米氧化物作为吸附剂，Vassiieva等研究了纳米ZrO2对18种元素吸附性［15］能，吸附容量几乎都接近5mg/g。Chang等报道了用溶胶-凝胶法合成的纳米

8、氧化铝作为固相萃取剂用于痕量金属元素分析，考察了静态条件下对一些过渡金属离子的吸附性能以及影响金属离子吸附和