基于废次茶制备几种纳米材料及其应用

发布时间：2020-10-16 13:33

　　 纳米材料是现代材料科学中最活跃的研究领域之一,作为其中的明星成员-纳米银和荧光碳量子点因其优异的催化性能、抗菌性能、抗癌活性、抗氧化活性等而引起人们的广泛关注。纳米材料的传统合成方法需要相当大的能量消耗并且会产生大量的有毒有害物质。因此具有成本低、绿色环保等优点的生物质便引起了人们的注意。基于此,本文以废次茶中所含有的茶多酚、儿茶素等作为还原剂和稳定剂绿色制备纳米银以及将其作为碳源制备碳量子点,对所得到的几种纳米材料进行结构表征和性能测试,探索其在染料降解和重金属离子检测方面的应用,具体研究内容包括以下四个方面:1、废次茶水提物制备纳米银及其在染料降解中的应用以废次茶的水提取物作为稳定剂和还原剂,制备纳米银粒子(AgNPs)。通过UV-vis、FTIR、Zeta、XRD、TEM、ICP等手段对制备的AgNPs进行表征。以AgNPs作为催化剂分别考察了不存在和存在H_2O_2两种情况下,AgNPs对亚甲基蓝(MB)和乙基紫(EV)水溶液的催化降解活性,还考察了AgNPs的抗病原菌的抗菌活性。研究结果表明,在室温下AgNPs在阳离子有机染料的降解过程中表现出高效的催化降解活性。AgNPs对染料的降解遵循伪二阶动力学模型。同时,AgNPs也显示出良好的抗病原菌活性。此AgNPs制备工艺绿色环保、能耗低,有潜在的工业化应用前景。2、Fe_3O_4-NH_2@AgNPs复合纳米粒子的制备及其在染料降解中的应用以废次茶绿色制备得到的纳米银粒子(AgNPs)和氨基化四氧化三铁纳米粒子(Fe_3O_4-NH_2)为原料酰胺缩合制备出纳米复合材料(Fe_3O_4-NH_2@AgNPs),通过FTIR、VSM、XRD、SEM、TEM、ICP等手段对Fe_3O_4-NH_2@AgNPs进行表征。以Fe_3O_4-NH_2@AgNPs作为催化剂分别考察了不存在和存在H_2O_2两种情况下,Fe_3O_4-NH_2@AgNPs对乙基紫(EV)、孔雀石绿(MG)和碱性品红(FB)等三苯甲烷类染料的催化降解活性。研究结果表明,采用制备的纳米复合材料作为催化剂,三苯甲烷类染料在30分钟内的降解率便可达到95%以上,经过10次循环催化实验,其催化活性没有明显降低。Fe_3O_4-NH_2@AgNPs对染料的降解遵循伪二阶动力学模型。3、废次茶碳量子点的制备及其应用以废次茶水提取物为碳源,通过一步水热法制备水溶性碳量子点(Tea-CDs)。通过FTIR、XPS、XRD、TEM等手段对Tea-CDs进行表征。抗自由基研究发现,Tea-CDs在体外具有良好的清除羟基和超氧阴离子自由基功能。此外,Tea-CDs在紫外光(λex=365nm)下呈现明亮的蓝色荧光,荧光可以被CrO_4~(2-)和Fe~(3+)离子有效地淬灭。同时,抗坏血酸(AA)和L-半胱氨酸(L-Cys)可明显恢复Tea-CDs-CrO_4~(2-)和Tea-CDs-Fe~(3+)系统的荧光。Tea-CDs作为开关荧光纳米传感器,可对CrO_4~(2-)、Fe~(3+)、AA和L-Cys进行灵敏的检测,得到了令人满意的结果。4、铜掺杂茶碳量子点的制备及在重金属离子检测中的应用以Cu(Ac)_2·H_2O和废次茶水提取物为原料,通过一步水热法简单、快速、低成本的合成了水溶性Cu~(2+)掺杂的碳量子点(Cu/Tea-CDs)。通过FTIR、XPS、XRD、TEM、ICP等手段对Cu/Tea-CDs进行了表征。此外,研究表明,Cu/Tea-CDs在紫外光下呈现明亮的蓝色荧光,该荧光可被Cr(VI)特异性淬灭,Cu/Tea-CDs的荧光强度与Cr(VI)浓度之间具有良好的线性关系,且不受其他金属离子、常见阴离子和氨基酸等的干扰。基于此,构建了Cu/Tea-CDs传感器能够应用到检测实际样品中的Cr(VI),得到了令人满意的结果。
【学位单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X703;X832;TB383.1;TS272
【部分图文】：

水也具有着色、降低水透明度、有毒等副作用。目前处理这些有机染料废水手段和化学手段，如紫外线辐射[4]、吸附[5]、絮凝[6]、离子交换[7]、氧化[8]、9]等，在过去的几十年中，氧化工艺[10]已普遍应用于染料的脱色和降解。但法大都成本高、程序复杂以及面临二次污染等问题。因此，迫切需要开发经料废水处理方法。前，银纳米粒子（AgNPs）由于其优异的催化效率和抗菌性能而备受关注[1gNPs 的催化活性取决于其大小和形状，这与催化剂的制备方法有关。目前Ps 的方法主要有化学还原[15]和绿色合成[16]。其中，绿色合成作为经济绿色人们青睐[17-20]。节我们建立了一种以废次茶水提取物作为还原剂和稳定剂，制备 AgNPs 的艺。并研究了所制备的 AgNPs 在不存在和存在 H2O2两种情况下对亚甲蓝（M紫（EV）的催化降解活性。此外，对其抗微生物活性进行了初步研究。

（1）MB 或 EV、（2）MB 或 EV + H2O2、（3）MB 或 EV + AgN+ H2O2的紫外可见光谱图。插图中的照片显示了四个反应体系中 M-3 UV spectra of (1)MB or EV, (2)MB or EV+H2O2, (3)MB or EV+AgNPH2O2. The photo in the inset demonstrates degradation of MB and EV in 料催化降解实验条件优化色降解过程更有效和便于实际应用，在不存在和存在 H2O2学参数。比如：pH 是对染料脱色降解效率的主要影响之一色效率的影响因素接近于钟形（图 2-4a 和图 2-5a）。脱色效率在 4.0-9.0 的 pH 范围内逐渐降低。在不存在和存在 H2O2两

NPs 纳米粒子对阴离子染料降解研究存在和存在两种情况下，研究了合成的 AgNPs 用于降解阴离橙，甲基橙和孔雀石绿等）。结果发现，AgNPs 作为催化剂。可能的原因如下：从热力学考虑，当 AgNPs 的氧化还原电位D、E0(D+/D)和受体系统 A（染料）、E0(A/A )之间时，有效的 E0(A/A )<E0(Ag+/Ag)>E0(D+/D)[29]。因此上述阴离子染料的从电荷考虑，制备的 AgNPs 带负电，在水溶液中电离的阴离同电荷的排斥使得混合溶液更稳定不能够使染料降解。NPs 纳米粒子的抗菌性能的抑制区直径如图 2-8 和表 2-2 所示。结果表明，AgNPs 对
【参考文献】

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本文编号：2843326