We utilized gas-phase diffusion flame (DF) synthesis, which has potential for large-scale production of metal oxide nanoparticles, to produce iron oxide nanoparticles (IONPs) with variable oxidation states. The efficacy of these materials in removal of arsenate (As(V)) from water was assessed. Two different flame configurations, a DF and an inverse diffusion flame (IDF), were employed to synthesize six different IONPs by controlling flame conditions. The IONPs produced in the IDF configuration (IDF-IONPs) had smaller particle diameters (4.8–8.2 nm) and larger surface areas (141–213 m2/g) than the IONPs produced in the DF configuration (29 nm, 36 m2/g), which resulted in their higher adsorption capacities. As(V) adsorption capacities of the IDF-IONPs increased when the IONPs were synthesized in more oxidizing conditions. The fully oxidized IDF-IONPs, maghemite (γ-Fe2O3), showed the highest As(V) adsorption capacity, comparable to that of magnetite nanocrystals synthesized by thermal decomposition of iron pentacarbonyl and equivalent to three to four times higher capacity than that of a commonly used goethite-based adsorbent. All IONPs were magnetically responsive, which is of great importance for solid−liquid separation. This study demonstrates that the IONPs synthesized in gas-phase flame, particularly IDF-IONPs, are excellent adsorbents because of their high As(V) sorption capacity, potential for large-scale production, and useful magnetic property. Copyright 2013 American Association for Aerosol Research

中文翻译：

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使用具有可变氧化态的火焰合成氧化铁纳米颗粒从水中去除砷

我们利用气相扩散火焰 (DF) 合成法生产具有可变氧化态的氧化铁纳米粒子 (IONPs)，该合成法具有大规模生产金属氧化物纳米颗粒的潜力。评估了这些材料从水中去除砷酸盐 (As(V)) 的功效。两种不同的火焰配置，DF 和逆扩散火焰 (IDF)，通过控制火焰条件来合成六种不同的 IONP。在 IDF 配置中产生的 IONPs (IDF-IONPs) 比在 DF 配置中产生的 IONPs (29 nm, 36 m2/g) 具有更小的粒径 (4.8-8.2 nm) 和更大的表面积 (141-213 m2/g) )，这导致它们具有更高的吸附能力。当 IONPs 在更多氧化条件下合成时，IDF-IONPs 的 As(V) 吸附能力增加。完全氧化的 IDF-IONPs，磁赤铁矿 (γ-Fe2O3)，表现出最高的 As(V) 吸附能力，与通过热分解五羰基铁合成的磁铁矿纳米晶体相当，相当于三到四倍的吸附能力。常用针铁矿基吸附剂。所有 IONP 都具有磁响应性，这对于固液分离非常重要。这项研究表明，在气相火焰中合成的 IONPs，特别是 IDF-IONPs，由于其高 As(V) 吸附能力、大规模生产的潜力和有用的磁性，是优异的吸附剂。版权所有 2013 美国气溶胶研究协会 与通过五羰基铁热分解合成的磁铁矿纳米晶体相当，相当于常用针铁矿基吸附剂的三到四倍的容量。所有 IONP 都具有磁响应性，这对于固液分离非常重要。这项研究表明，在气相火焰中合成的 IONPs，特别是 IDF-IONPs，由于其高 As(V) 吸附能力、大规模生产的潜力和有用的磁性，是优异的吸附剂。版权所有 2013 美国气溶胶研究协会 与通过五羰基铁热分解合成的磁铁矿纳米晶体相当，相当于常用针铁矿基吸附剂的三到四倍的容量。所有 IONP 都具有磁响应性，这对于固液分离非常重要。这项研究表明，在气相火焰中合成的 IONPs，特别是 IDF-IONPs，由于其高 As(V) 吸附能力、大规模生产的潜力和有用的磁性，是优异的吸附剂。版权所有 2013 美国气溶胶研究协会 这项研究表明，在气相火焰中合成的 IONPs，尤其是 IDF-IONPs，由于其高 As(V) 吸附能力、大规模生产的潜力和有用的磁性，是优异的吸附剂。版权所有 2013 美国气溶胶研究协会 这项研究表明，在气相火焰中合成的 IONPs，尤其是 IDF-IONPs，由于其高 As(V) 吸附能力、大规模生产的潜力和有用的磁性，是优异的吸附剂。版权所有 2013 美国气溶胶研究协会