【摘 要】
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微纳马达指尺寸在微纳米级别、能自主运动且具有特殊功能或执行微观体系任务的器件,在靶向药物运输、医学传感、自然资源修复、食品检测等领域具有广泛的应用。近年来,由于微纳马达具有自主运动且对污染物具有较高的降解效率等特性,在水资源净化等环境修复领域发展迅速。本文以碳微球（CMS、CMS（M））及扁藻（PI）作为模板,MnO2作为催化材料,构筑气泡驱动的Pt-MnO2@CMS、MnO2@CMS（M）/Fe
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微纳马达指尺寸在微纳米级别、能自主运动且具有特殊功能或执行微观体系任务的器件,在靶向药物运输、医学传感、自然资源修复、食品检测等领域具有广泛的应用。近年来,由于微纳马达具有自主运动且对污染物具有较高的降解效率等特性,在水资源净化等环境修复领域发展迅速。本文以碳微球（CMS、CMS（M））及扁藻（PI）作为模板,MnO2作为催化材料,构筑气泡驱动的Pt-MnO2@CMS、MnO2@CMS（M）/Fe3O4及MnO2@PI/Fe3O4复合微纳马达。采用场发射扫描电镜、X射线衍射仪、热重分析仪、比表面积仪、Zeta电位仪以及拉曼分析仪等对所得样品的形貌、组成及结构进行表征,采用显微平台和紫外分光光度仪分别对微纳马达驱动性能及污染物的吸附/降解性能进行研究,并探索所得微纳马达的运动机制及吸附机理,获得以下主要结论:（1）以CMS为模板,采用湿化学法制备Pt-MnO2@CMS复合微纳马达。Pt-MnO2@CMS在低燃料浓度具有良好的运动性能,在6%的H2O2条件下运动速度可以达到197.245μm/s,且运动速度与H2O2浓度成正相关。同时,Pt-MnO2@CMS微纳马达对亚甲基蓝（MB）具有优异的降解效率,在30 min内MB去降解率达到99%,遵循伪二阶动力学方程,以化学吸附为主。（2）以CMS（M）为模板,制备MnO2@CMS（M）/Fe3O4复合微型纳马达。该样品在8%的H2O2条件下运动速度可以达到236.66μm/s,通过铁磁颗粒Fe3O4的负载使微纳马达能产生定向运动且可回收利用。吸附实验证明,在2%的H2O2条件下,微纳马达在30 min内可以降解90%的MB,动力学模拟和分析可知,MnO2@CMS（M）/Fe3O4复合微纳马达对MB的降解属于化学过程。（3）以PI为模板,制备MnO2@PI/Fe3O4复合微纳马达。基于PI结构特征,在不同H2O2浓度下,微纳马达运动方式不同,且运动速度随H2O2浓度的升高而增加。微纳马达对MB和重金属显示出高效的降解性能,在30 min内对MB的降解率可达到93%。在重金属吸附过程中,3 h内对浓度为100 mg/L的重金属溶液去除率均达到80%以上,其吸附污染物过程均符合伪二阶动力学方程,属于化学吸附。综上,本课题制备的复合微纳马达在低燃料浓度下具有较高的运动速度且对MB及重金属具有较高的降解效率,该结果可为拓展基于MnO2复合微纳马达在环境修复中的应用提供理论依据和材料基础。
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