CN104437344A - 一种铜掺杂复合磁性纳米材料及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜掺杂复合磁性纳米材料及其制备和应用，属于磁性粒子合成及其水处理研究领域。针对溶剂热合成磁性纳米粒子过程，本发明以氯化铜、氯化铁为金属盐前驱体，基于溶剂热反应，通过铜掺杂比例调节，所得介孔Cu-Fe3O4微球颗粒尺寸(560nm～120nm)、比表面积(40-100m2 g-1)及表面电荷量可控，且具有单分散性、尺寸均一及高磁性(130～65emu g-1)等特点，展现了对水体中五价砷及三价砷优异的吸附及再生吸附性能。该介孔Cu-Fe3O4微球制备工艺简单，成本低，砷吸附性能强且可快速磁性分离，具有较好的应用前景。

Description

一种铜掺杂复合磁性纳米材料及其制备和应用
技术领域
本发明属于磁性复合纳米吸附材料合成及其水处理领域，涉及一步可控合成的Cu-Fe3O4介孔微球及其制备方法，以及将其用于水体砷吸附的应用方法。
背景技术
砷污染一直是国内外亟需解决的环境问题(Science 2008,321(5886),184-185)。目前砷脱除主要有混凝沉淀、吸附法、离子交换、电絮凝、膜分离及生物等方法。其中，吸附法因具备操作简便、成本低、生物相容性高、易于再生等优点，得到广泛的关注(Journal of HazardousMaterials 2007,142(1),1-53；Industrial & Engineering Chemistry Research 2013,52(5),2066-2072；Industrial & Engineering Chemistry Research 2011,51(1),353-361)。随着纳米技术的发展，由于比表面积大幅增加，具有高吸附效率的纳米级吸附剂研发成为新的研究及应用热点之一。然而，随着颗粒粒度的减小，处理完成后难以实现直接与水分离，通常需要借助过滤等手段，需要消耗大量的能量，极大限制了纳米吸附剂在水处理中的发展及应用。
因此，基于高磁性的物质(如Fe3O4)开发新型吸附剂，利用磁场实现吸附剂与水体的快速分离，成为解决这一问题的有效手段之一(Journal of Materials Chemistry 2011,21(14),5414-5421；Chemistry-A European Journal 2012,18(42),13418-13426)。但由于有效吸附位点较少，Fe3O4纳米粒子的砷吸附性能有待进一步提高。合成磁性复合纳米吸附剂是提升材料性能的重要手段。目前磁性纳米复合吸附剂的合成，一般是在磁性基质表面再修饰吸附材料，或者在吸附基质上直接负载磁性粒子，改变表界面性质(提高官能团、电荷负载密度)，从而提高磁性粒子对砷污染物的亲和力及吸附效率。如专利CN 102489258A报道采用十六烷基三甲基溴化铵修饰的磁性粒子，砷吸附性能提升至23 mg g-1；专利CN101966445A、CN103464089A等，在磁性铁基质表面包埋一层过渡元素(如：铈、铁、锰、钛等)的氢氧化物，专利CN102476043A制备得到一种纤维素基/Fe3O4复合吸附材料。这些方法均采用两步，即预合成磁性纳米粒子，再对粒子进行修饰，两步法制备过程较复杂，成本偏高，且后修饰易对磁性粒子结构造成破坏，所得磁性纳米复合材料的稳定性有待评估。
发明内容
本发明的目的是提供一种铜掺杂复合磁性纳米材料及其制备和应用方法。通过本发明方法合成不仅方法简便，制备得到的铜掺杂磁性粒子颗粒均匀，具有高磁性、单分散性、介孔等特点，具有优良的三价及五价砷吸附性能，吸附速度快、容量大、非常适合于工业废水及地下水砷污染物净化。同时可实现水体环境快速磁性分离及回收再生，工业化前景广阔。
本发明的目的是通过以下方式实现的。
一种铜掺杂磁性复合纳米吸附材料的制备方法，以铜盐、三价铁盐为金属盐前驱体，通过铜掺杂比例调节，基于溶剂热反应，得到介孔Cu-Fe3O4微球。
所述的介孔Cu-Fe3O4微球颗粒尺寸为560 nm～120 nm、比表面积为40-100m2 g-1，孔容为5.24～12.8 cm3 g-1 nm-1，磁性为65～130 emu g-1。
所采用的铜盐是氯化铜、硫酸铜的一种或两种；三价铁盐为氯化铁。
铜盐与氯化铁初始物质的量比例为1:2～1:100。
上述制备方法是在乙二醇溶液中加入氯化铁及铜盐，通过溶剂热反应，磁性分离、干燥，即可。具体包括以下步骤：
(1)将氯化铜、氯化铁加入乙二醇溶液中，超声混合均匀，加入醋酸钠，剧烈搅拌形成均匀混合液；
(2)将上述混合液移入水热反应釜中，180-200℃温度下反应6～10 h；
(3)反应结束后，待冷却到室温，磁性分离收集黑色产物，洗涤，干燥后即得到铜掺杂磁性复合纳米吸附材料。
步骤(1)中乙二醇与氯化铁投入质量比例为1:15～1:40，醋酸钠与氯化铁投入质量比例为1:1～1:3.5。
一种铜掺杂磁性复合纳米吸附材料，是由上述的方法制备而成的。
所述的铜掺杂磁性复合纳米吸附材料的应用方法，用于脱除水体中五价砷及三价砷。
具体是取所述的介铜掺杂磁性复合纳米吸附材料加入含砷酸钠的废水中，吸附剂投入量为0.1～0.5 g L-1；五价砷溶液初始pH值为3～8，溶液初始五价砷浓度为0.05-45 mg L-1；震荡反应2-6 h后，磁性分离；三价砷溶液初始pH值为3～8，溶液初始三价砷浓度为0.05-70 mg L-1；震荡反应2-6 h后，磁性分离。
本发明首次通过前驱引入铜离子，基于还原-共沉淀原位合成反应，采用溶剂热法制备得到一类铜掺杂复合磁性纳米粒子Cu-Fe3O4。合成过程简单清洁，且可通过前驱体铜离子的加入比例，调节产物尺寸、比表面积及颗粒表面电荷量，改善磁性纳米粒子对砷的亲和力，大幅提升As吸附性能，且平衡吸附时间短。通过这种方法得到的磁性粒子颗粒均匀，具有高磁性(65～130 emu g-1)、单分散性、介孔等特点，可实现水体环境快速磁性分离及回收再生，工业化前景广阔。
本发明的合成策略是基于Fe3O4形成过程中，同时发生铜离子还原负载、铜离子原位掺杂反应。其机制为：(1)磁性纳米颗粒生长过程中，原位生成零价铜簇，抑制磁性颗粒生长，减小磁性颗粒的尺寸从而提升颗粒比表面积；(2)同时掺杂铜离子改变磁性颗粒表面电荷分布，调控表面特性，增强颗粒对污染物的亲和力。该方法最终得到单分散、粒径减小、孔隙率提升、比表面积增加的高磁性复合纳米材料，调控后产物性质更有利于材料对砷的吸附，砷脱除率成倍提升。该方法适用于工业废水的深度净化，以及饮用水、地下水、湖泊、河流等水体中砷的脱除。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的介孔Cu-Fe3O4微球合成方法，首次利用原位Cu负载、掺杂策略，减小颗粒尺寸，增大产物比表面积，调控颗粒表面性质，获得介孔、对污染物亲和力增强的Cu-Fe3O4磁性复合纳米吸附材料，产物磁性高，且物理化学性质稳定，易于实现快速磁性分离。
(2)本方法原料成本低，制备工艺简单、条件易控，易于实现工业化。
(3)所得的磁性复合纳米吸附材料形貌规整，介孔态，具有较大的比表面积，且可通过前驱体浓度实现调控颗粒尺寸及表面特性。
(4)所得的磁性复合纳米吸附材料具有优良的三价及五价砷吸附性能，吸附速度快、容量大、易于磁分离等特点，适合于工业废水及地下水砷污染物净化。
(5)所得磁性复合纳米吸附材料易于回收再生，重复6次仍能达到80％。
附图说明
图1为实施例1-4中所制得的介孔Cu-Fe3O4微球a-d的SEM(A-D)/TEM(E-H)表征图；
图2为实施例1-4中制得的介孔Cu-Fe3O4微球a-d的XRD图，其中菱形表示Fe3O4的特征衍射峰，星型表示Cu的特征衍射峰；
图3为Cu-Fe3O4微球d的EDX Mapping图；
图4为实施例6-7中介孔Cu-Fe3O4微球a-d对As(V)及As(III)吸附等温线；
图5为Cu-Fe3O4-d微球对低浓度As(V)及As(III)的深度净化实验；
图6为Cu-Fe3O4-d微球对As(V)(1)及As(III)(2)的解吸实验。
具体实施方式
以下以具体的实施例来说明本发明中的介孔磁性Cu-Fe3O4微球的制备方法及其应用于水体无机砷吸附脱除的方法。
实施例1：合成磁性Cu-Fe3O4。
将0.0085 g CuCl2·2H2O与1.35 g FeCl3·6H2O加入36 mL乙二醇，超声分散均匀(初始铜离子与铁离子摩尔比为1:100)，再加入3.6 g NaAc，剧烈搅拌0.5 h后，放入水热反应釜200℃反应8 h；磁性分离，水、无水乙醇各清洗三次，60℃真空干燥12 h，得到介孔Cu-Fe3O4微球a，并对产物进行SEM/TEM形貌表征，见图1(A/E)，所得到的产物粒径为440 nm，比表面积为49.44 m2 g-1，总孔容为5.24cm3 g-1 nm-1，zeta电位为6.22 mV，磁性为106.4 emug-1。
实施例2：合成磁性Cu-Fe3O4。
将0.0425 g CuCl2·2H2O与1.35 g FeCl3·6H2O加入36 mL乙二醇，超声分散均匀(初始铜离子与铁离子摩尔比为1:20)，再加入3.6 gNaAc，剧烈搅拌0.5 h后，放入水热反应釜200℃反应8 h；磁性分离，水、无水乙醇各清洗三次，60℃真空干燥12 h，得到介孔Cu-Fe3O4微球b，并对产物进行SEM/TEM形貌表征，见图1(B/F)，所得到的产物粒径：560 nm，比表面积：49.44 m2 g-1，总孔容为5.24cm3 g-1 nm-1，zeta电位为11.2 mV，磁性为102.56 emu g-1。
实施例3：合成磁性Cu-Fe3O4。
将0.170 g CuCl2·2H2O与1.35 g FeCl3·6H2O加入36 mL乙二醇(初始铜离子与铁离子摩尔比为1:5)，超声分散均匀，再加入3.6 gNaAc，剧烈搅拌0.5 h后，放入水热反应釜200℃反应8 h；磁性分离，水、无水乙醇各清洗三次，60℃真空干燥12 h，得到介孔Cu-Fe3O4微球c，并对产物进行SEM/TEM形貌表征，见图1(C/G)，所得到的产物粒径：240 nm，比表面积：88.06 m2 g-1，总孔容为11.24cm3 g-1 nm-1，磁性为zeta电位为12.4 mV，磁性为87.45emu g-1。
实施例4：合成磁性Cu-Fe3O4。
将0.427 g CuCl2·2H2O与1.35 g FeCl3·6H2O加入36 mL乙二醇(初始铜离子与铁离子摩尔比为1:2)，超声分散均匀，再加入3.6 gNaAc，剧烈搅拌0.5 h后，放入水热反应釜200℃反应8 h；磁性分离，水、乙醇各清洗三次，60℃真空干燥12 h，得到Cu-Fe3O4微球d，并对产物进行SEM/TEM形貌表征，见图1(D/H)。所得到的产物粒径：120 nm，比表面积：93.94 m2 g-1，总孔容为12.8 cm3 g-1 nm-1，zeta电位为12.67 mV，磁性为66.86 emu g-1。
实施例5：合成磁性Cu-Fe3O4。
将0.170 g CuCl2·2H2O与1.35 g FeCl3·6H2O加入36 mL乙二醇，超声分散均匀，再分别加入3.6 g NaAc，剧烈搅拌0.5 h后，放入水热反应釜200℃反应6 h；磁性分离所得产物，水、乙醇各清洗三次，60℃真空干燥12 h，得到产物Cu-Fe3O4。
实施例6：磁性Cu-Fe3O4应用于不同初始浓度水体五价砷、三价砷的吸附。
室温条件下，用5 mg实施例1-4中制备的介孔Fe3O4微球a-d分别对10 mL As(V)进行吸附实验。初始砷溶液浓度0.1-30 mg L-1，调节溶液初始pH为5，反应时间控制为4 h，温度控制为25℃。将反应后的混合溶液磁性分离，取上清液采用ICP-AES测定浓度。不同介孔Fe3O4微球的吸附等温线见图4，介孔Cu-Fe3O4微球a、b、c、d对As(V)饱和吸附量分别为14.009 mg g-1、21.636mg g-1、35.708 mg g-1、43.020mg g-1；介孔Cu-Fe3O4微球a、b、c、d对As(III)平衡吸附量分别为20.426 mg g-1、23.195 mg g-1、30.930 mg g-1、32.658 mg g-1；介孔Cu-Fe3O4微球a、b、c、d(实例1-4)对As(III)吸附性能依次提升，这表明Cu的掺杂有效提高材料对污染物的吸附性能。由此得到的吸附性能高于Fe3O4及同类型掺杂磁性材料Mg-Fe3O4(ACS Appl.Mater.Interfaces,2013,5,12449–12459；Adv.Mater.2006,18,2426–2431，J.Mater.Chem.A,2013,1(3),830-836)。
由上述实施例1-4和6可见，随着铜离子量越多，合成的磁性Cu-Fe3O4粒径越小，比表面就越大，磁性越低，表面电荷量增大，表现为砷吸附能力逐渐提升。
实施例7：不同吸附剂对低浓度砷溶液的深度净化实验。
室温条件下，以实施例4中制备的介孔Cu-Fe3O4微球d为吸附剂，吸附剂浓度为5 mg，初始砷溶液体积为10 mL，砷浓度为0.05-5 mg L-1，溶液初始pH为5，反应时间控制为4 h，温度控制为25℃。将反应后的混合溶液磁性分离，取上清液采用原子荧光法测定浓度。结果表明Cu-Fe3O4微球能快速有效地将初始浓度为800μg L-1的五价砷溶液降低至<10μg L-1，Cu-Fe3O4微球能快速有效地将初始浓度为400μg L-1的三价砷溶液降低至<10μg L-1，达到饮用水标准中。
实施例8：循环吸附实验。
室温条件下，以0.1 MNaOH为解吸剂，将吸附了砷的Cu-Fe3O4纳米粒子先于解吸剂中超声30min，再震荡2 h，水洗干燥后，再投入砷吸附实验。结果表明，循环6次后，三价砷吸附容量为26.3 mg g-1，五价砷吸附容量为34.6 mg g-1，吸附容量仍能维持在初始吸附容量的80％，如图6所示。

Claims (10)

1.一种铜掺杂磁性复合纳米吸附材料的制备方法，其特征在于，以铜盐、三价铁盐为金属盐前驱体，通过铜掺杂比例调节，基于溶剂热反应，得到介孔微球。
2.根据权利要求1所述的铜掺杂磁性复合纳米吸附材料的制备方法，其特征在于，所述的介孔微球颗粒尺寸为560nm～120nm、比表面积为40-100m2g-1，孔容为5.24～12.8cm3g-1nm-1，磁性为65～130emu g-1。
3.根据权利要求1所述的铜掺杂磁性复合纳米吸附材料的制备方法，其特征在于，所采用的铜盐是氯化铜、硫酸铜的一种或两种；三价铁盐为氯化铁。
4.根据权利要求3所述的铜掺杂磁性复合纳米吸附材料的制备方法，其特征在于，铜盐与氯化铁初始物质的量比例为1:2～1:100。
5.根据权利要求1所述的铜掺杂磁性复合纳米吸附材料的制备方法，其特征在于，在乙二醇溶液中加入氯化铁及铜盐，通过溶剂热反应，磁性分离、干燥，即可。
6.根据权利要求5所述的铜掺杂磁性复合纳米吸附材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将氯化铜、氯化铁加入乙二醇溶液中，超声混合均匀，加入醋酸钠，剧烈搅拌形成均匀混合液；
(2)将上述混合液移入水热反应釜中，180-200℃温度下反应6～10h；
(3)反应结束后，待冷却到室温，磁性分离收集黑色产物，洗涤，干燥后即得到铜掺杂磁性复合纳米吸附材料。
7.根据权利要求6所述的铜掺杂磁性复合纳米吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中乙二醇与氯化铁投入质量比例为1:15～1:40，醋酸钠与氯化铁投入质量比例为1:1～1:3.5。
8.一种铜掺杂磁性复合纳米吸附材料，其特征在于，是由权利要求1-7任一项所述的方法制备而成的。
9.权利要求8所述的铜掺杂磁性复合纳米吸附材料的应用方法，其特征在于，用于脱除水体中五价砷及三价砷。
10.根据权利要求9所述的应用方法，其特征在于，取所述的介铜掺杂磁性复合纳米吸附材料加入含砷酸钠的废水中，吸附剂投入量为0.1～0.5g L-1；五价砷溶液初始pH值为3～8，溶液初始五价砷浓度为0.05-45mg L-1；震荡反应2-6h后，磁性分离；三价砷溶液初始pH值为3～8，溶液初始三价砷浓度为0.05-70mg L-1；震荡反应2-6h后，磁性分离。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105032310A (zh) * 2015-07-24 2015-11-11 华南师范大学 Cu2+-EDTA-Fe3O4磁粒及制备方法与应用
CN105214664A (zh) * 2015-10-29 2016-01-06 武汉工程大学 一种铜掺杂Fe3O4磁性复合纳米材料及其制备方法和应用
CN106824046A (zh) * 2017-03-06 2017-06-13 中南大学 一种铜铈共掺杂磁性复合材料及其制备和应用方法
CN109046360A (zh) * 2018-06-11 2018-12-21 扬州大学 一种催化活性提高的Fe3O4纳米酶及其制备方法和应用
CN110205095A (zh) * 2019-06-10 2019-09-06 南京航空航天大学 一种针对2~18GHz频段的高效吸波剂及其制备方法
CN112473624A (zh) * 2020-12-15 2021-03-12 安徽省灵磁新材料科技股份有限公司 一种磁性碳纳米复合材料制备工艺
CN113019342A (zh) * 2021-03-09 2021-06-25 中南大学 一种复合磁性吸附剂的制备工艺、及回收锗的方法和应用
CN113332988A (zh) * 2021-05-31 2021-09-03 东北电力大学 一种多孔磁性导电自掺杂铜的铜锌铁氧体催化剂及其制备方法和应用
CN113707464A (zh) * 2021-08-27 2021-11-26 西北大学 一种纳米氧化铁/铜复合材料及其制备方法与应用
CN113925061A (zh) * 2021-11-18 2022-01-14 陕西理工大学 一种磁性纳米铁氧体材料的制备方法及其应用
CN113940361A (zh) * 2021-11-18 2022-01-18 陕西理工大学 一种核壳型磁性纳米Fe3O4/Cu/CuO@Ag复合材料制备方法
CN114160135A (zh) * 2021-11-27 2022-03-11 郑州轻工业大学 磁性Fe3O4复合纳米材料的制备方法
CN115029139A (zh) * 2022-04-29 2022-09-09 中南大学 一种重金属污染土壤稳定化药剂及其制备方法和应用
CN116593687A (zh) * 2023-04-18 2023-08-15 广东智达伊诺为科技有限公司 一种蛋白质偶联纳米磁珠的制备方法及其应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030029803A1 (en) * 2001-04-16 2003-02-13 Korea Institute Of Geoscience And Mineral Resources Method for treating wastewater containing heavy metals with used iron oxide catalyst
CN101733406A (zh) * 2009-11-30 2010-06-16 山东大学 一种纳米多孔铜/四氧化三铁复合材料的制备方法
CN102554263A (zh) * 2012-02-23 2012-07-11 河南大学 有机分散性Cu/Fe3O4复合纳米微粒的制备方法
CN102765831A (zh) * 2012-07-25 2012-11-07 中南大学 一种含重金属及砷的废水净化方法
CN103055771A (zh) * 2011-10-19 2013-04-24 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 基于苯酚类有机分子为碳源的磁性MFe2O4/C/AOX的复合材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030029803A1 (en) * 2001-04-16 2003-02-13 Korea Institute Of Geoscience And Mineral Resources Method for treating wastewater containing heavy metals with used iron oxide catalyst
CN101733406A (zh) * 2009-11-30 2010-06-16 山东大学 一种纳米多孔铜/四氧化三铁复合材料的制备方法
CN103055771A (zh) * 2011-10-19 2013-04-24 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 基于苯酚类有机分子为碳源的磁性MFe2O4/C/AOX的复合材料及其制备方法
CN102554263A (zh) * 2012-02-23 2012-07-11 河南大学 有机分散性Cu/Fe3O4复合纳米微粒的制备方法
CN102765831A (zh) * 2012-07-25 2012-11-07 中南大学 一种含重金属及砷的废水净化方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
武荣成等: ""磁性吸附材料CuFe2O4吸附砷的性能"", 《环境科学》 *
颜爱国等: ""Fe304和Zn2+掺杂型Zn1-XFe2+XO4纳米晶的溶剂热合成和电磁性能"", 《高等学校化学学报》 *

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105032310B (zh) * 2015-07-24 2017-03-29 华南师范大学 Cu2+‑EDTA‑Fe3O4磁粒及制备方法与应用
CN105032310A (zh) * 2015-07-24 2015-11-11 华南师范大学 Cu2+-EDTA-Fe3O4磁粒及制备方法与应用
CN105214664A (zh) * 2015-10-29 2016-01-06 武汉工程大学 一种铜掺杂Fe3O4磁性复合纳米材料及其制备方法和应用
CN106824046B (zh) * 2017-03-06 2019-08-23 中南大学 一种铜铈共掺杂磁性复合材料及其制备和应用方法
CN106824046A (zh) * 2017-03-06 2017-06-13 中南大学 一种铜铈共掺杂磁性复合材料及其制备和应用方法
CN109046360B (zh) * 2018-06-11 2022-05-17 扬州大学 一种催化活性提高的Fe3O4纳米酶及其制备方法和应用
CN109046360A (zh) * 2018-06-11 2018-12-21 扬州大学 一种催化活性提高的Fe3O4纳米酶及其制备方法和应用
CN110205095B (zh) * 2019-06-10 2020-10-16 南京航空航天大学 一种针对2～18GHz频段的高效吸波剂及其制备方法
CN110205095A (zh) * 2019-06-10 2019-09-06 南京航空航天大学 一种针对2~18GHz频段的高效吸波剂及其制备方法
CN112473624A (zh) * 2020-12-15 2021-03-12 安徽省灵磁新材料科技股份有限公司 一种磁性碳纳米复合材料制备工艺
CN113019342A (zh) * 2021-03-09 2021-06-25 中南大学 一种复合磁性吸附剂的制备工艺、及回收锗的方法和应用
CN113332988A (zh) * 2021-05-31 2021-09-03 东北电力大学 一种多孔磁性导电自掺杂铜的铜锌铁氧体催化剂及其制备方法和应用
CN113332988B (zh) * 2021-05-31 2022-08-23 东北电力大学 一种多孔磁性导电自掺杂铜的铜锌铁氧体催化剂及其制备方法和应用
CN113707464A (zh) * 2021-08-27 2021-11-26 西北大学 一种纳米氧化铁/铜复合材料及其制备方法与应用
CN113925061A (zh) * 2021-11-18 2022-01-14 陕西理工大学 一种磁性纳米铁氧体材料的制备方法及其应用
CN113940361A (zh) * 2021-11-18 2022-01-18 陕西理工大学 一种核壳型磁性纳米Fe3O4/Cu/CuO@Ag复合材料制备方法
CN114160135A (zh) * 2021-11-27 2022-03-11 郑州轻工业大学 磁性Fe3O4复合纳米材料的制备方法
CN114160135B (zh) * 2021-11-27 2023-10-31 郑州轻工业大学 磁性Fe3O4复合纳米材料的制备方法
CN115029139A (zh) * 2022-04-29 2022-09-09 中南大学 一种重金属污染土壤稳定化药剂及其制备方法和应用
CN115029139B (zh) * 2022-04-29 2023-12-05 中南大学 一种重金属污染土壤稳定化药剂及其制备方法和应用
CN116593687A (zh) * 2023-04-18 2023-08-15 广东智达伊诺为科技有限公司 一种蛋白质偶联纳米磁珠的制备方法及其应用

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