催化驱动微型马达的批量制备与性能研究

来源 :福建工程学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mkms2080
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
微型马达是由特定工艺制备而成的微观器件,能借助其他形式的能量在多种流体介质中实现自主运动,并执行复杂的任务。近年来,微型马达发展迅速,引起了国内外学者的广泛关注。目前,微型马达多是通过微米级的气泡推进机制实现驱动,产生气泡的催化剂包括Pt,Ag和过氧化氢酶等。但是贵金属颗粒价格昂贵,而酶催化剂(过氧化氢酶)容易失活,极大限制了微型马达的实际应用。因此,如何采用简单且低成本的方法批量制备催化驱动微型马达仍是面临的重大挑战之一。为此,本论文主要开展以下工作:1.基于木棉纤维(Kapok Fiber,简写KF)为生物模板制备具有管状结构的气泡驱动微型马达(KF@Mn O2)。该方法制备过程简单,可实现大规模生产且成本低。由于KF本征结构特征,可以通过改变浸入时间控制内外管壁负载Mn O2的量(或厚度)。获得的KF@Mn O2微型马达可实现高效运动,最高速度达到6体长/秒(615μm/s)。通过负载磁铁矿纳米颗粒(Fe3O4NPs)可实现微型马达的可控运动。2.基于松花粉(Pine Pollen,简写PP)为生物模板制备具有三腔结构的气泡驱动微型马达(PP@Mn O2)。利用油酸中的C=C还原KMn O4实现Mn O2在松花粉表面的负载,制备过程简单,易于操作。Mn O2的量(或厚度)可通过改变KMn O4的浓度控制。微型马达可实现自推进,且运动方取决于Mn O2的量(或厚度)和松花粉的结构。PP@Mn O2微型马达可有效地吸附废水中的有机染料,在30 min内对甲基蓝(MB)的降解率达到97.5%,且吸附过程符合准二阶动力学方程,以化学吸附为主。3.基于酵母菌(Yeast)为生物模板制备具有球状结构的气泡驱动微型马达(Yeast@Mn O2)。负载Mn O2的量(或厚度)可通过改变KMn O4的浓度来控制。Yeast@Mn O2微型马达可实现自驱动,运动速度与负载Mn O2的量有关。Yeast@Mn O2微型马达可高效地吸附废水中的六价铬[Cr(Ⅵ)],去除率在20 min内就达到97.3%,其吸附过程符合准二阶动力学方程。综上,本文提出了一种简单易操作且低成本批量制备催化驱动微型马达的方法,所得微型马达对有机染料及重金属离子具有高效的降解率,以上结果为拓展基于Mn O2催化驱动微型马达在环境污水处理领域的应用奠定理论基础。
其他文献
柔性机械臂系统具有非线性、多变量、时变等特性,以及负载变化以及外部扰动的不确定性,难以建立精确的动力学模型,对实现稳定、快速、准确的轨迹跟踪控制造成很大的阻碍。因
从2009年开始,我国步入老龄化国家行列,逐渐增加的老年人口深化了我国养老问题。伴随着养老服务需求的不断增加,传统的养儿防老的养老方式已经远远不能满足老年人口的养老需求。为满足增涨的养老服务需求,政府鼓励更多的社会力量参与到养老产业之中,民办养老机构在良好的政策环境和市场环境下逐渐发展起来,从而在一定程度上缓解了我国养老服务供不应求的尴尬状况,较好地满足了更多社会养老人士的养老需求。但是,人们长期
近年来,我国汽车保有量持续上升,推动轮胎、塑料、涂料等领域工业制品产销量不断增加,带动了炭黑行业的发展。未来,“一带一路”建设将为炭黑工业发展继续注入活力,助推炭黑
<正>[疑难解惑]1.农业生产的主要因素、主导因素与限制因素不同的区位因素对农业生产的影响程度不同,分析评价农业区位,要正确理解和区分"主要因素""主导因素""限制性因素"。
[目的]了解家庭环境对儿童学习能力的影响。[方法]采用整群抽样方法选择沈阳市3所小学3~6年级学生作为研究对象。采用儿童学习障碍筛查量表对研究对象进行学习困难的筛查;采用
学习情境创设是有效教学和有意义学习所不可或缺的,培养学生的化学核心素养需要有效的学习情境创设。化学学习情境创设要紧扣教学内容、科学真实、引发思考、生动简明和正面
为了解腹主动脉瘤二维断面测量方法与三维立体测量方法测量结果的差别,应用CT图像与MIMICS软件对34例腹主动脉瘤(AAA)进行3D模型重建,并通过二维断面测量与三维立体测量的方
脊柱黄韧带骨化症好发在胸椎特别是下胸椎和胸腰段,骨化的韧带可以导致椎骨局部狭窄脊髓受压,从而产生脊髓压迫和神经根性症状。黄韧带骨化症和后纵韧带骨化症类似,其报道在
街区是城市的基本组成单元,其自身形态不仅影响城市空间体验也与城市的微气候直接关联。当前主流的城市规划体系依然遵循理性功能主义原则,对气候与环境等核心问题的缺乏关注
本论文以德国当代作曲家迪特·马克(Dieter Mack)于2015年创作、2019年首演的合唱与大型管弦乐队作品“伊查”为研究对象。在本论文中,笔者首先结合作曲家本人对“结构”和“