Aminofunktionalisierte Fe3O4@SiO2 Kern-Schale Magnetnanopartikel zur Farbstoffadsorption

Fe3O4@SiO2 Kern-Schale-Nanopartikel (NPs) wurden mit der Ko-Fällungsmethode synthetisiert und mit NH2-Aminogruppen funktionalisiert. Die Nanopartikel wurden durch Röntgen-, FT-IR-Spektroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie, selektive Bereichselektronenbeugung und vibrierende Probemagnetometrie charakterisiert. Der magnetische Kern aller Nanopartikel erwies sich als nanokristallin, wobei die Kristallparameter nur zur Fe3O4-Phase passten, die mit einer homogenen amorphen Silica (SiO2)-Schale von etwa 6 nm Dicke bedeckt war. Die FT-IR-Spektren bestätigten das Auftreten chemischer Bindungen bei der Aminofunktionalisierung. Die magnetischen Messungen zeigten eine ungewöhnlich hohe Sättigungsmagnetisierung der ursprünglichen Fe3O4-Nanopartikel, die wahrscheinlich mit den Abweichungen in der Fe-Ion-Verteilung zwischen den tetraedrischen und oktaedrischen Positionen in den Nanokristallen im Vergleich zum massiven stöchiometrischen Magnetit assoziiert war. Das fluoreszierende Spektrum der mit Eosin Y-dotierten NPs, die in einer wässrigen Lösung dispergiert waren, wurde erhalten und eine Rotverschiebung sowie eine Linienverbreiterung (im Vergleich zu den in Wasser freien Farbmolekülen) wurden festgestellt und erklärt. Der Hauptaugenmerk lag auf den Adsorptionseigenschaften der Nanopartikel in Bezug auf drei Farbstoffe: Methylenblau, Kongo-Rot und Eosin Y. Die kinetischen Daten zeigten, dass die Adsorptionsprozesse mit dem pseudo-zweiten Ordnung-Mechanismus für alle drei Farbstoffe assoziiert waren. Die Gleichgewichts Daten waren mit der Langmuir-Isotherme kompatibler und die maximale Adsorptionskapazität wurde für Kongo-Rot erreicht.