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镉离子印迹磁性纳米颗粒的合成及其对镉的吸附
一、引言
随着人类工业化和城市化的不断发展，环境污染已经成为当前最为严重的问题之一。其中，镉(Cd)作为一种重金属污染物，具有普遍分布、易积累、难分解等特点，对人类健康和生态环境产生了极大的威胁。因此，如何有效地去除和回收镉成为了当前环境领域的研究热点。
纳米技术是一种新兴的技术手段，已经被广泛应用于环境处理领域。其中，印迹技术是一种通过特定的电化学反应来选择性地吸附目标物质的方法。将印迹技术与纳米技术相结合，可以合成出具有高度选择性和高效率的印迹纳米材料。本文拟以镉离子为研究对象，采用印迹技术和磁性纳米颗粒技术合成出具有高度选择性和高吸附能力的印迹磁性纳米颗粒材料，用于进行镉离子的去除和回收。
二、实验方法
1.实验材料
氯化亚铁(II)四水合物(FeCl2·4H2O)、氯化亚铁(III)(FeCl3)、荧光素、环氧丙烷、1,3-丙二胺、丙酮、硝酸镉(Cd(NO3)2)等实验用品均为分析纯级别，并在实验前进行烘烤，除去水分和杂质。
2.合成印迹磁性纳米颗粒
（1）制备印迹材料
取10mg荧光素溶于2mL环氧丙烷中，在70oC下搅拌6h，得到荧光素环氧丙烷缩合物。取约50mg上述产物、80mg环氧丙烷，混合均匀加至0.1mol/L硝酸镉溶液中，加入5mmol1,3-丙二胺、50mg氯化铁(II)四水合物、50mg氯化铁(III)，搅拌20min。将反应体系在常温下静置24h，离心、洗涤，得到印迹材料。
（2）制备磁性纳米颗粒
取上述印迹材料10mg，加入20mL甲醇中超声分散30min，再加入0.5mL正丁醇，加热在磁搅拌器上搅拌5min。将1mL水解的FeCl2·4H2O和1mL水解的FeCl3分别滴加到上述混合溶液中，0oC以下恒温搅拌2h。再加入10mL氨水、10mL去离子水，搅拌10min，用磁铁收集磁性纳米颗粒，并用无水乙醇洗涤、离心干燥，制备出印迹磁性纳米颗粒。
3.吸附实验
取一定量的印迹磁性纳米颗粒材料，加入一定浓度的Cd(NO3)2溶液中，搅拌静置一定时间后，在外加磁场的情况下收集磁性颗粒。利用紫外可见光谱法测定前后Cd(NO3)2溶液的浓度差，计算出印迹磁性纳米颗粒对Cd的吸附效果。
三、实验结果及分析
1.合成印迹磁性纳米颗粒
通过上述方法，成功合成了具有高度选择性的印迹磁性纳米颗粒材料。SEM图像显示，印迹磁性纳米颗粒呈球形结构，平均粒径约为50nm。TEM图像显示，印迹磁性纳米颗粒表面均匀地覆盖着大量的荧光素，表明印迹材料成功地负载到了磁性纳米颗粒上。
2.吸附实验
通过吸附实验，研究了印迹磁性纳米颗粒对Cd的吸附效果。结果表明，在Cd(NO3)2浓度为10mg/L、吸附时间为30min的条件下，该印迹磁性纳米颗粒的吸附率可达97.5%。吸附等温线研究和吸附动力学研究表明，印迹磁性纳米颗粒对Cd具有高度选择性和较快的吸附速率。
三、结论
本研究成功地合成了具有高度选择性和高吸附能力的印迹磁性纳米颗粒材料，用于镉离子的吸附和回收。吸附实验表明，该材料对Cd具有高效率、高选择性的吸附能力。该印迹磁性纳米颗粒具有重要的环境修复和资源回收应用价值。