Fe3O4@P(St-co-OBEG)核壳结构微球负载银/铂纳米粒子复合催化剂的构筑及催化性能

本工作采用无皂乳液法合成出具有核壳结构的四氧化三铁@聚(苯乙烯-co-十八醇马来酸聚乙二醇双酯)(Fe_3O_4@P(St-co-OBEG))磁性聚合物复合微球,并以此为载体制备Ag/Fe_3O_4@P(St-co-OBEG)和Pt/Fe_3O_4@P(St-co-OBEG)两种复合催化剂。借助透射电镜和动态光散射表征复合催化剂的形貌和尺寸,并通过紫外可见吸光光度法测试它们的催化性能。实验结果表明两种复合催化剂对硝基苯和4-硝基苯酚的硝基加氢还原反应均具有良好的催化性能。相比Ag/Fe_3O_4@P(St-co-OBEG),Pt/Fe_3O_4@P(St-co-OBEG)催化活性更高,这可能与Pt/Fe_3O_4@P(St-co-OBEG)催化剂中Pt纳米粒子本身的高催化活性和在磁性聚合物载体上较大的比表面积有关,还有可能归因于Pt纳米粒子在Fe_3O_4@P(St-co-OBEG)上的分布更均匀。     

Au/Fe3O4磁性纳米粒子的合成及表征

报道了一种合成具有巯基官能团修饰的Au/Fe_3O_4磁性纳米粒子的新方法。采用共沉淀法制备Fe_3O_4磁性纳米颗粒,并在此基础上用聚(烯丙胺)溶液还原HAuCl4,制得Au/Fe_3O_4磁性核壳纳米颗粒,再用3-巯基-1-丙磺酸钠修饰Au/Fe_3O_4磁性纳米粒子,最后得到具有巯基官能团稳定的Au/Fe_3O_4磁性纳米粒子。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、振动样品磁强计(VSM)分别对产物的微观结构及磁性特征进行表征。     

Fe3O4@SiO2核壳磁性纳米材料的制备及其对Cu(Ⅱ)的吸附研究

首先通过溶剂热法制备了磁性Fe_3O_4纳米粒子,随后采用SiO_2对其进行包覆形成了Fe_3O_4@SiO_2核壳磁性纳米材料。通过XRD、SEM、TEM、磁性能分析和吸附性能分析等对Fe_3O_4@SiO_2核壳磁性纳米材料进行了表征。结果表明,合成的Fe_3O_4@SiO_2核壳磁性纳米材料具有Fe_3O_4和SiO_2两种晶型结构,SiO_2成功包覆在磁性Fe_3O_4纳米粒子上,SiO_2并没有对各组织的结构和成分产生较大影响;Fe_3O_4@SiO_2核壳磁性纳米材料的粒径在200～400 nm左右,且呈核壳式的结构,内层Fe_3O_4纳米粒子的颜色较深,外层SiO_2的颜色较浅;Fe_3O_4@SiO_2核壳磁性纳米材料在室温下的饱和磁化强度为76.31 A·m~2/kg,剩余磁化强度几乎为0;Fe_3O_4@SiO_2核壳磁性纳米材料对Cu(Ⅱ)的吸附在1 500 min时达到饱和,去除率最高为63%,最大吸附容量可达120 mg/g,其对Cu(Ⅱ)具有较好的吸附效果。     

DMFC阳极催化剂Fe_3O_4@Pt的制备及其催化性能

采用水热法制得粒径为150~300 nm、分散性良好的Fe_3O_4磁性内核颗粒,经APTES对Fe_3O_4进行氨基化修饰后,用NaBH_4原位还原H_2PtCl_6制得Fe_3O_4@Pt核壳结构的DMFC阳极催化剂,对其进行TEM、XRD、XPS、EDS和催化活性及稳定性表征,结果表明:制得的Fe_3O_4@Pt颗粒表面主要由Pt组成,形成了完整包覆一层Pt的Fe_3O_4@Pt粒子,颗粒粒径为200~300 nm,Fe与Pt的原子比近似为3:1;Fe_3O_4@Pt具有良好的稳定性,在循环100圈后,Fe_3O_4@Pt修饰的玻碳电极在新配制的0.5 mol/L H_2SO_4+1 mol/L CH_3OH溶液中循环第101圈的峰电流密度是第一圈的94.51%;纯Pt的峰电流密度仅为Fe_3O_4@Pt的90.73%,Fe_3O_4和Pt之间存在电荷传递,从而提高了Fe_3O_4@Pt的催化活性。因此Fe_3O_4@Pt有望取代Pt作为DMFC的阳极催化剂。     

PCL/Fe_3O_4磁性复合纳米纤维的结构与性能

将纳米Fe_3O_4磁性颗粒加入到N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和氯仿溶解聚己内酯(PCL)的聚合物溶液中,通过静电纺丝制备PCL/Fe_3O_4磁性复合纳米纤维。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、差示扫描量热分析及磁性演示对复合纤维的形貌尺寸、化学结构、热稳定性和磁性进行了表征。结果表明:所制得的磁性纳米纤维成型良好,且Fe_3O_4磁性颗粒分散在纳米纤维中,其与PCL是物理复合,复合纳米纤维具有一定的磁性,为PCL磁性复合纳米纤维的实际应用做了有益的探索研究。     

Fe_3O_4包覆碳纳米管磁流体制备及其在磁场中热导率的研究

制备了Fe_3O_4包覆碳纳米管(Fe_3O_4-CNT)水基磁性纳米流体,采用透射电子显微镜(TEM)表征其分散性,静置观察其稳定性,并对磁场中Fe_3O_4-CNT磁性纳米流体的热导率进行了研究。结果表明,Fe_3O_4-CNT磁性纳米流体能在较高磁场强度的磁场中稳定存在;随着磁场强度的增加,Fe_3O_4-CNT纳米颗粒成链和CNT定向对Fe_3O_4-CNT磁性纳米流体热导率增加先后起主导作用;由于碳纳米管的各向异性,在一定磁场方向下,Fe_3O_4-CNT形成的导热网链使磁性纳米流体热导率显著增加;Fe_3O_4包覆在碳纳米管上由于碳纳米管具有较大的长径比,能够有效的降低Fe_3O_4-CNT在磁场中链的长度以及成链速度,进一步提高了基液的热导率。     

磁性固体碱催化剂Fe_3O_4/CaO的制备及催化降解PET的性能研究

以四氧化三铁(Fe_3O_4)为磁性载体,负载碱土金属氧化物CaO制得磁性固体碱催化剂CaO/Fe_3O_4。将其用于催化降解废弃聚对苯二甲酸乙二酯(PET),通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氢核磁谱(1 H-NMR)等对降解产物进行表征。结果表明:废弃PET降解产物为对苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)单体,BHET回收率最高可以达到83.74%;催化剂重复使用6次,催化活性变化不大。     

氨基化纳米Fe_3O_4的表征及其吸附机理研究

以二价铁盐和三价铁盐为原料,采用化学共沉淀法制备了磁性纳米四氧化三铁(Fe_3O_4),并采用3-氨基丙基-三甲氧基硅烷对其进行氨基化,制备出氨基化纳米Fe_3O_4。对氨基化纳米Fe_3O_4进行了表征及分析。研究结果表明:氨基已成功在纳米Fe_3O_4颗粒表面修饰,制得的氨基化纳米Fe_3O_4不含羟基铁等其他铁氧化物,改性后材料的磁性并没有发生明显变化。同时,研究了氨基化纳米Fe_3O_4吸附水中氟离子(F-)的动力学吸附机理,对F-的平衡吸附容量为4.7393mg/g,吸附符合动力学二级方程。     

煅烧工艺对α-Fe_2O_3磁性纳米纤维形貌及性能的影响研究

结合静电纺丝和水热合成技术制备PVA/Fe_3O_4磁性纳米纤维,空气气氛中在不同煅烧温度下制备出一系列α-Fe_2O_3纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪和超导量子干涉仪对不同煅烧温度下制得的α-Fe_2O_3磁性纳米纤维进行形貌与性能表征。结果表明,PVA/Fe_3O_4复合磁性纳米纤维在600~800℃的煅烧温度区间内可获得稳定的α-Fe_2O_3磁性纳米纤维,纤维形貌从中空管状结构逐渐转变为沟槽状结构,纤维中的α-Fe_2O_3粒子具有不同的晶粒尺寸,结晶随温度升高而变好,且具有不同的磁性能。制备的α-Fe_2O_3磁性纳米纤维在水处理等方面具有潜在应用。     

两种磁性纳米颗粒(Fe_3O_4、Fe_3O_4@柠檬酸)的制备及其在DNA提取分离中的应用

采用溶剂热法制备表面修饰柠檬酸的磁性Fe_3O_4纳米粒子和磁性Fe_3O_4纳米粒子,并对其粒径大小、晶体结构和磁性能进行表征,并考察其用于DNA提取分离的效果。结果表明,两产物均为立方晶系的Fe_3O_4纳米颗粒。磁性Fe_3O_4纳米粒子和表面修饰柠檬酸的磁性Fe_3O_4纳米粒子的平均粒径为411.1nm和586.3nm。当全血体积200μL、磁性纳米粒子用量2.0mg时,提取的DNA浓度最高分别为270.6ng/μL(Fe_3O_4)和466.4ng/μL(Fe_3O_4@柠檬酸)。     

纳米纤维素/Fe3O4纳米球的原位合成及其电化学性能

利用实验室自制茶梗纳米纤维素原位合成纳米纤维素(CNC)/四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米球,并对其粒径大小、结晶性质、磁性性能和电化学性能进行分析表征。结果表明,通过原位合成法所制得CNC/Fe_3O_4纳米球,粒子间分散性良好,直径约为10～30 nm;CNC/Fe_3O_4纳米球具有磁化强度34.9 A·m~2/kg的磁特性;CNC/Fe_3O_4纳米球表现出良好的电化学性能,CNC/Fe_3O_4电极的比电容主要是Fe_3O_4产生的赝电容,在电流密度0.03 A/g时,比容量可达30.14 F/g,在0.04 A/g电流密度下,经过500次充放电后容量保持率为78.76%。CNC/Fe_3O_4电极中离子的扩散为Warburg机理。     

磁性碳纳米管负载铑催化剂在丁腈橡胶氢化方面的应用研究

采用水热合成法,在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面原位生成四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子,制备碳纳米管磁性载体(MWCNTs@Fe_3O_4),再将铑(Rh)纳米粒子负载在该磁性载体上,形成新型磁性碳纳米管催化剂(MWCNTs@Fe_3O_4@Rh)。采用透射电子显微镜(TEM),X-射线粉末衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)等手段表征催化剂的结构和形貌,从TEM可以看出碳纳米管缠绕在直径300nm～400nm的四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子上,并且表面负载有直径小于10nm的Rh纳米粒子。采用XRD和XPS等手段也证明Fe_3O_4以及Rh粒子的存在。同时对该催化剂在丁腈橡胶(NBR)选择性加氢方面进行探索。在120℃,4.0MPa,8h条件下,得到了氢化率达到98.17%的氢化丁腈橡胶(HNBR),该催化剂对CC双键具有良好的选择性。将制备的MWCNTs@Fe_3O_4@Rh催化剂与传统的MWCNTs负载Rh的催化剂(MWCNTs@Rh)进行循环使用,发现在重复3次之后,新型催化剂仍能达到91.53%以上的氢化度,而传统的催化剂不到40%。     

铋/四氧化三铁-壳聚糖催化还原水中对硝基苯酚研究

将壳聚糖(CS)负载到磁性四氧化三铁(Fe_3O_4)上制得Fe_3O_4-CS,以Fe_3O_4-CS负载铋制得Bi/Fe_3O_4-CS催化剂。考察了此催化剂催化过量的硼氢化钠(NaBH_4)还原对硝基苯酚(4-NP)的效果。实验结果表明反应为准一级反应。在反应温度为25℃、4-NP的浓度为4.0mmol/L、NaBH_4的浓度为160mmol/L、催化剂用量为0.05g时,测得反应速率常数为0.623/min。催化剂重复使用20次活性基本不变。     

纤维素水凝胶包覆Fe_3O_4类Fenton纳米催化剂的制备及其催化降解性能

采用纤维素水凝胶包覆Fe_3O_4颗粒,制备得到核壳结构的羧甲基纤维素聚丙烯包覆Fe_3O_4类Fenton纳米催化剂(CMC-co-AA/Fe_3O_4),并应用于降解偶氮染料酸性大红GR。考察了体系pH值、催化剂用量、染料初始浓度等参数对降解效果的影响。SEM和FT-IR分析结果表明水凝胶成功地包覆在Fe_3O_4颗粒表面,且壳层厚度为20~30nm。XRD分析显示,包覆层不影响纳米Fe_3O_4的晶型结构,纳米催化剂在使用过程中仍保持Fe_3O_4磁响应性能,能够有效地分离回收。相比传统的Fe_3O_4纳米催化剂,包覆型CMC-co-AA/Fe_3O_4纳米催化剂水溶液显示出了较好的均一分散性。且当pH3直至中性条件下,此时传统未包覆的Fe_3O_4纳米催化剂对酸性大红GR的降解率为0,而CMC-co-AA/Fe_3O_4纳米催化剂的降解率仍能维持36%,说明了水凝胶壳层结构赋予CMC-co-AA/Fe_3O_4纳米催化剂较宽的pH适用范围。重复试验表明,该纳米催化剂在循环使用四次后,对染料的降解率仍能保持98%左右。     

Fe3O4@C核壳结构纳米粒子结构特性表征及应用

目的采用一步法合成Fe_3O_4@C纳米粒子,分析其核壳结构的形成机理,并研究该纳米材料在磁性防伪油墨方面的应用。方法以FeCl_3·6H_2O为铁源,乙二醇为溶剂,葡萄糖为碳源,尿素为碱源,制备具有核壳结构的Fe_3O_4@C纳米粒子,分别采用X射线衍射、场发射扫描电镜、高分辨透射电镜、红外光谱仪和激光拉曼光谱等对其表面形貌和结构进行表征,并对所制备磁性油墨的粘度、抗摩擦性、细度和磁性进行测定。结果所制备的Fe_3O_4@C纳米材料是以平均粒径18 nm的Fe_3O_4为核,厚度为2 nm的无定形碳为壳层的单分散球形纳米粒子,葡萄糖是核壳结构形成的关键;该材料在室温下具有典型的软磁特性,饱和磁化强度为71.2 A·m~(-2)/kg,矫顽力为10 984.8 A/m,所制磁性油墨的墨层耐磨性参数为81%,印记有磁性,粘度为95 Pa·s,各项性能均符合磁性防伪油墨的要求。     

Fe3O4/SiO2/PS的制备及对有机染料分子的吸附性能

采用乳液聚合法在Fe_3O_4@SiO_2纳米粒子表面引发苯乙烯单体聚合,制备了聚苯乙烯修饰的Fe_3O_4@SiO_2磁性复合微球(Fe_3O_4@SiO_2@PS),研究了其对甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)的吸附性能。用透射电镜和扫描电镜对所制得样品进行了形貌表征。结果表明,复合材料中的Fe_3O_4粒径分布在150～220 nm范围内,粒径分布较均匀、分散性良好;用振动样品磁强计对样品的磁性能进行表征,Fe_3O_4@SiO_2@PS复合粒子具有超顺磁性和较好的磁响应性;采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪分析了复合粒子的结构和组成,用紫外-可见分光光度计测定有机染料分子的浓度,从而计算吸附量。Fe_3O_4@SiO_2@PS复合粒子对甲基橙和亚甲基蓝具有良好的吸附性能,在2 h达到吸附平衡,MO和MB单位平衡吸附量分别为94.5 mg/g、167.8 mg/g;该磁性吸附剂吸附染料分子后,可以用乙醇进行解吸附,在保持原始最大吸附量的81%下,可重复使用4次。     

Fe_3O_4-壳聚糖-胶原-纳米羟基磷灰石原位复合支架的仿生制备及表征

为了制备具有磁热效应的多相杂化纳米复合材料,以可溶性钙盐和磷酸盐作为纳米羟基磷灰石(nHAP)的前驱体、可溶性铁盐和亚铁盐作为纳米Fe_3O_4的前驱体,并结合壳聚糖(CS)和胶原(Col)两种有机基体的优越特性,通过原位复合和冷冻干燥技术,制备了纳米Fe_3O_4-CS-Col-nHAP复合支架材料。通过FTIR、XRD、SEM、物理性能测试仪(PPMS)等方法对复合支架的组成、结构、形貌和磁性等方面进行表征。结果表明:纳米Fe_3O_4-CS-Col-nHAP复合支架具有多级孔径结构,孔径尺寸约为100~150μm,孔隙率约为95%;低结晶度的nHAP晶体和纳米Fe_3O_4颗粒均匀分布在有机基体上;通过原位复合技术制备的纳米Fe_3O_4具有超顺磁性,随着磁性粒子含量的不断增加,磁饱和强度不断增强,饱和磁化强度为0.025emu/g。通过原位复合和冷冻干燥技术制备的多相杂化的纳米Fe_3O_4-CS-Col-nHAP复合材料具有良好的磁热效应,有望在骨修复组织工程中得到广泛应用。     

磁热双重响应纳米Fe_3O_4/环氧树脂复合材料的形状记忆性能

以形状记忆环氧树脂EP5-60%为基体,掺杂改性磁性Fe_3O_4纳米粒子,制备了一系列磁和热双重响应纳米Fe_3O_4/环氧树脂形状记忆复合材料。红外测试表明,KH550成功改性了磁性Fe_3O_4纳米粒子,DSC测试确定热响应回复温度为80℃。当改性磁性Fe_3O_4纳米粒子质量分数为7%时,Fe_3O_4-7%/EP5-60%复合材料力学性能最佳,拉伸强度为29 MPa、断裂伸长率为37.3%。弯曲回复测试Fe_3O_4-7%/EP5-60%热响应形状记忆性能,其热响应形状记忆固定率(R_f)为99%,回复率(R_r)为97.9%。录像法记录Fe_3O_4-7%/EP5-60%磁响应形状回复过程时,25 min内能回复形变,磁响应回复率为93.3%。以上结果表明,利用Fe_3O_4纳米粒子的磁性,通过改性并控制好掺杂含量,可以制备性能较好的磁和热双重响应的纳米Fe_3O_4/环氧树脂形状记忆复合材料。     

反向共沉淀法制备纳米Fe_3O_4及其粒径控制

针对Fe_3O_4尺寸均匀性及粒径可控性难题,采用反向共沉淀法制备了磁性纳米Fe_3O_4.应用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）和振动式样品磁强计（VSM）对合成的磁性纳米Fe_3O_4的形貌、结构、粒径及磁性能进行了表征。结果表明：反向共沉淀法合成的样品近似球形,物相分析为尖晶石结构的Fe_3P_4;...     

磁性Fe_3O_4@离子印迹聚(MMA-HPMA-DVB)复合材料的合成及其对水中Ni(Ⅱ)选择性吸附

采用超声协助悬浮聚合法以Ni(Ⅱ)离子为模板制备了氨基功能化纳米Fe_3O_4-离子印迹聚(甲基丙烯酸甲酯(MMA)-3-(2-氨基乙基胺)-2-甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)-二乙烯基苯(DVB))磁性复合材料(Fe_3O_4@ion imprinted poly(MMA-HPMA-DVB),Fe_3O_4@IIP(MMA-HPMA-DVB))。通过EA、XRD、FTIR、TEM、VSM等手段对Fe_3O_4@IIP(MMA-HPMA-DVB)的组成、结构、形貌、磁性等进行了表征,并研究了其吸附水中Ni(Ⅱ)的性能。结果表明:合成的Fe_3O_4@IIP(MMA-HPMA-DVB)平均粒径为100nm,饱和磁化强度为43.8emu/g;共聚单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)的羰基通过氢键与Fe_3O_4表面羟基结合,有利于Fe_3O_4@IIP(MMA-HPMA-DVB)的核-壳结构的形成与稳定;Fe_3O_4@IIP(MMA-HPMA-DVB)对Ni(Ⅱ)的吸附受溶液pH值影响较小;等温吸附线符合Langmuir模型,饱和吸附量(q_(m,c)=500 mg/g,q_(m,e)=478 mg/g)高于非离子印迹材料(Fe_3O_4@none-ion imprinted poly(MMA-HPMA-DVB),Fe_3O_4@NIP(MMA-HPMA-DVB)),q_(m,c)=90.9mg/g,q_(m,e)=83.8mg/g)。吸附过程可在5min内达到平衡,符合准二级动力学模型。Fe_3O_4@IIP(MMA-HPMA-DVB)能高选择性地有效吸附水中Ni(Ⅱ),对Ni(Ⅱ)的印迹因子(α)为1.9,对几种常见共存离子的选择性因子(β)7.7,是潜在的高选择性吸附和回收Ni(Ⅱ)的功能材料。