انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 مقالات آماده انتشار 2025 07 01 Theophylline-functionalized Fe3O4@SiO2 nanoparticles: synthesis, characterization and application as cadmium ion removal adsorbent نانوذرات Fe3O4@SiO2 عامل‌دار شده با تئوفیلین: سنتز، تعیین مشخصه و کاربرد به عنوان جاذب حذف یون کادمیوم 223962 10.22034/ijche.2025.515329.1513 FA مجید قهرمان افشار استادیار، گروه پژوهشی شیمی و فرایند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران 0000-0002-6208-0654 حسین حمیداوی گروه شیمی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران عباس ملکی گروه شیمی، دانشگاه پیام نور ، تهران، ایران نیلوفر بهرامی پناه گروه شیمی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران 0000-0002-9300-8866 Journal Article 2025 04 06 In this study, Fe3O4 nanoparticles are first synthesized using the co-precipitation method. Afterwards, the surface coating of iron oxide nanoparticles is performed to synthesize core-shell Fe3O4@SiO2 nanoparticles using the Stöber method by tetraethoxysilane as a silica source. After functionalization of Fe3O4@SiO2 nanoparticles with theophylline molecules, the synthesized nanoparticles are used as an effective adsorbent to remove cadmium ions from aqueous solutions. Particle size, morphology, magnetic properties, structural properties and surface functional groups are investigated using TEM, FE-SEM, VSM, BET, TGA, EDX, XRD and FT-IR. Finally, the effect of various amounts of adsorbent, contact time, pH and initial concentration of cadmium on the adsorption are investigated. The results of optimization of effective parameters at ambient temperature in the presence of 20 mg of adsorbent dose, pH 7 in 50 mL of solution with an initial concentration of 0.3 mmol/L for a contact time of 25 min resulted in 93.3 mg/g of cadmium adsorption. Moreover, the synthetic nanoadsorbent has the ability to be recovered and reused in successive adsorption-desorption cycles without serious reduction in functional activity. در این پژوهش، در ابتدا نانوذرات Fe3O4 با بکارگیری روش همرسوبی سنتز شدند. سپس با استفاده از روش اشتوبر و تتراتوکسی سیلان به عنوان منبع سیلیکا، پوشش سطحی نانوذرات اکسید آهن به منظور سنتز نانوذرات هسته-پوسته Fe3O4@SiO2 انجام گرفت. پس از عامل‌دار شدن نانوذرات Fe3O4@SiO2 با مولکول‌های تئوفیلین، نانوذرات سنتزی به عنوان یک جاذب موثر به منظور حذف یون‌های کادمیوم از محلول‌های آبی استفاده شد. بررسی اندازه ذرات، مورفولوژی، خواص مغناطیسی، ساختاری و ویژگی‌های گروه‌های عاملی سطحی با بکارگیری TEM، FE-SEM، VSM، BET، TGA، EDX، XRD و FT-IR انجام گرفت. سپس تأثیر مقادیر مختلف جاذب، زمان تماس جاذب، pH و غلظت اولیه یون کادمیوم بر میزان جذب از محلول‌های آبی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج بهینه‌سازی پارامترهای مؤثر در دمای محیط در حضور mg 20 دوز جاذب، 7 pH در mL 50 محلول با غلظت اولیه mmol/L 3/0در مدت زمان تماس min 25 منجر به جذب mg/g 93.3 یون کادمیوم می‌شود. همچنین نانوجاذب سنتزی قابلیت بازیابی و استفاده مجدد در چرخه‌های متوالی جذب-واجذب را بدون کاهش جدی در فعالیت عملکردی را دارا می‌باشد. https://www.ijche.ir/article_223962_d2ff0b167b8b69bdb40a1d26bebf0245.pdf