表面修饰Fe3O4@SiO2@TiO2磁性纳米粒子吸附及可见光光催化在微量元素分析样品前处理中的应用

应用"化学吸附+软调控"法表面修饰Fe3O4@SiO2@TiO2磁性纳米粒子，即利用水杨酸衍生物的羧基、酚羟基(双基团)同时与TiO2表面羟基发生类酯化反应(化学吸附)，形成六元环结构，保证表面修饰在复杂样品体系及吸附、洗脱、光催化过程中的稳定性；据路易斯酸碱理论，调控水杨酸衍生基团，调控表面修饰剂用量，从而调控磁性纳米粒子表层链接的亲水和疏水基团性质和数量，(1)提高对吸附或光催化底物(含微量元素)的广谱性或选择性；(2)改善分散性；(2)增强对底物亲合力，突破非均相吸附和光催化瓶颈(底物在纳米粒子表面覆盖率低)，增加富集倍数，加大光降解速率；(4)扩展催化剂光响应范围至可见光区；(5)提升光氧化或光还原活性；(6)磁分离,去除基体干扰，回收吸附剂和光催化剂。.项目可提供(1)复杂样品前处理绿色新技术-可见光光催化氧化还原法；(2)微量元素高容量、高选择性(或多通道)分离富集新方法。

光氧化还原法已成为样品前处理方法与技术研究的前沿领域。应用“化学吸附+表面基团调控”法表面修饰Fe3O4@SiO2@TiO2磁性纳米粒子及TiO2/纤维素纸、TiO2涂层，即利用5-磺基水杨酸、抗坏血酸、赖氨酸的羧基、羟基与TiO2表面羟基发生类酯化反应(化学吸附)，保证表面修饰在复杂样品体系及吸附、洗脱、光催化过程中的稳定性；调控表面修饰剂用量，从而调控纳米粒子表层链接的亲水和疏水基团性质和数量，(1)提高对吸附或光催化底物(含微量元素)的广谱性或选择性；(2)改善分散性；(2)增强对底物亲合力，突破非均相吸附和光催化瓶颈(底物在纳米粒子表面覆盖率低)，增加富集倍数，加大光降解速率；(4)扩展催化剂光响应范围至可见光区；(5)提升光氧化或光还原活性；(6)易分离,去除基体干扰，回收吸附剂和光催化剂。.建立TiO2基纳米复合材料界面调控新方法，构筑纳米材料界面新特性。继半导体、硅、碳和片状石墨烯等量子点之后，硫量子首次被本项目组成功合成，同时解决量子点合成必须添加表面活性剂的难题。硫和碳量子点与二氧化钛的协同效应提升TiO2光催化性能。项目研制出WO3@TiO2、TiO2@M@TiO2、TiO2@Au@C、锐钛型@金红石型、纳米材料负载石英管原子化器等多种新型纳米复合材料。该法具有(1)首次实现在纳米材料表面正负电性共存，增强对阴阳离子型污染物亲合力；(2)不同纳米材料及其共混(壳壳交界层)、共催化剂夹层可实现表界面结构多样性，多组分协同，同时维持纳米材料结构的稳定性；(3)空心球结构，表面积高，密度低，捕光能力强，光传输路径长；(4)光催化活性提高，应用领域拓展；(5)负载型纳米材料特性，便于回收、再利用，降低纳米材料进入生态系统的风险。.本项目提供(1)复杂样品前处理绿色新技术-可见光光催化氧化还原法；(2)微量元素高容量、高选择性(或多通道)分离富集新方法。成果授权发明专利3项，发表SCI收录期刊论文31篇，其中JCR I区12篇，II区12篇，III区4篇，TOP Journal 17篇，影响因子8篇过5，1 篇过10。