基于微/纳结构SiO2/Fe空心球的结构增强去除痕量重金属的行为研究

重金属污染物的存在会导致环境污染以及对人体产生致癌和致畸的作用。本项目拟采用化学活性模板法，在还原协助的条件下，制备纳米Fe颗粒稳定存在的微/纳结构SiO2/Fe空心球，把强吸附和强还原性能结合起来高效治理痕量重金属污染物，围绕吸附捕获、还原处理重金属污染物等关键问题进行原理规律和方法的探索研究，实现具有高效去除痕量重金属污染物的方法优化设计。主要包括：不同合成参数(溶剂、温度、浓度、pH值、表面活性剂及时间等)对微/纳结构中纳米结构单元(纳米颗粒和纳米孔洞等)的影响；通过微/纳结构表面不同官能团修饰，实现对污染物的靶向富集；研究微/纳结构对重金属的吸附量及铁的含量对重金属去除速率等的影响。通过研究，旨在解决摆在人们面前，对环境安全和人类健康最有威胁的痕量重金属污染物的治理的关键问题，为实际应用提供有效的微/纳结构材料体系和治理方法。

重金属污染物的存在会导致环境污染以及对人体产生致癌和致畸的作用。对重金属的去除采用氧化还原和吸附是一种有效的手段。当前纳米材料虽然具有强吸附性、高比表面积和高活性，但是在使用时易团聚、不易分散和分离，因此影响循环利用及使用效率；反之，微米尺度材料虽然反应活性低，但是其抗团聚、易分离等。微纳结构材料兼具上述两种材料的结构与性能，是高效治污的新型环境材料。本项目通过微纳结构材料的合成，利用纳米结构材料的高比表面、高活性，以及纳米结构单元构筑的微米尺度材料的高稳定性，同时纳米结构单元之间的孔洞有利于污染物的扩散，开展对重金属离子的去除研究。合成了系列微纳结构材料如SiO2/Fe、Fe3O4多孔球、Fe3O4/C/SiO2和多层壳结构的Ag@Fe3O4/SiO2/TiO2等，通过退火和接枝表面修饰等方法进一步对获得的微纳结构材料进行改性，研究了微纳结构材料获得的结构参数、表面修饰物与目标重金属污染物之间的富集关系，发现微纳结构材料对重金属离子的结构增强去除行为，以及磁性纳米材料的使用有利于处理材料的回收应用。