植物油基Ni0.5Zn0.5Fe2O4磁流体的黏度特性及磁黏特性

以矿物油为基液的油基磁流体存在环境污染、难以生物降解的问题。植物油具有绿色环保、生物降解性强等优点。本文以植物油为基液，利用两步法制备了Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄磁流体，应用正交实验研究了沉降稳定性，采用单一变量法研究了黏度特性及磁黏特性。其结果表明：以丙酮为分散剂，质量分数为11%,Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄质量分数为2.4%时，沉降稳定性较佳；在零磁场/磁场条件下，黏度随温度的升高而降低；黏度随分散剂和Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄质量分数的增大而先增大后减小，分别在分散剂质量分数为11%时和Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄质量分数为2.4%时出现拐点；黏度随磁场强度的增大而增大，呈非牛顿流体的特征。植物油是磁流体基液的一种理想选...     

微波协同磁性NiFe2O4活化过硫酸盐降解盐酸四环素的研究

研究采用水热法成功制备了磁性铁酸镍(NiFe₂O₄)，并利用X射线衍射(XRD)等对磁性NiFe₂O₄的性质进行表征。在微波作用(MW)和过硫酸盐(PS)存在下，系统地开展了MW与磁性NiFe₂O₄活化过硫酸盐对水溶液中盐酸四环素(TCH)氧化反应过程的影响因素及反应机制研究。结果表明：MW和磁性NiFe₂O₄协同活化过硫酸盐体系对TCH的去除率较好，在最佳条件反应下，去除率可达到88.8%。此外，通过对pH、过硫酸盐浓度、催化剂剂量等影响因素对TCH降解效果的研究显示，磁性NiFe₂O₄可有效活化过硫酸盐，在抗生素废水处理中具有潜在的应用前景。     

氧载体NiFe2O4与褐煤的化学链燃烧反应特性实验研究

本实验制备了氧载体NiFe₂O₄,并通过热重分析试验系统研究了其对褐煤的氧化还原性能。使用扫描电镜、比表面积和X射线衍射实验表征了表面结构,与NiO和Fe₂O₃相比,NiFe₂O₄中Ni的存在增大了比表面积和孔隙体积,提高了褐煤化学链燃烧过程中的反应活性和氧传递能力。此外,循环实验证实了NiFe₂O₄高反应活性的稳定性。     

水基NiFe_2O_4磁流体在无磁场时的沉降稳定性

为研究水基NiFe_2O_4磁流体在不施加磁场时沉降稳定性的影响因素,先采用两步法制备该磁流体样品。其中,纳米粒子为纳米NiFe_2O_4粉体,载液为RO反渗透膜处理水,分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、油酸钠、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵、油酸和硬脂酸等。在重力场下,研究分散剂种类、质量分数和纳米粒子质量分数对磁流体沉降稳定性的影响,并测量部分磁流体样品的零场黏度,以得到使该磁流体稳定性和流动性较好的制备方法。然后参考以上方法,制备以CoFe_2O_4和Fe_3O_4为纳米粒子的磁流体。并通过与NiFe_2O_4磁流体进行对比,研究水基NiFe_2O_4磁流体在重力场下的热稳定性。实验表明,当分散剂分别为油酸、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠,其质量分数分别为4.0%~4.6%、3.4%~3.7%和1.5%~1.7%,且NiFe_2O_4纳米粒子质量分数为1.9%时,这种磁流体的沉降稳定性和流动性能达到较好效果,并且水基NiFe_2O_4磁流体相比其他磁流体具有良好的热稳定性。     

空调用纳米有机复合相变蓄冷材料分散稳定性

纳米材料在有机相变蓄能材料中的分散稳定性对其整体性能的保持具有决定性作用.本文将具有高导热性的纳米材料(MWNTs、Al₂O₃、Fe₂O₃)添加到热导率较低的空调用有机相变材料(质量比为73.7:26.3的辛酸/肉豆蔻醇)中,制备了纳米复合蓄冷材料;利用测量热导率的高低来间接反映分散稳定性的好坏,研究了分散剂种类、分散剂浓度和超声分散时间对纳米复合有机相变材料分散稳定性的影响.实验证明:分散剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纳米复合材料的分散稳定效果最好;当添加的分散剂SDBS与不同纳米材料MWNTs、Al₂O₃和Fe₂O₃质量比分别为2:1、3:1和3:1时,所对应的分散稳定性能最好;超声分散时间为90min时纳米复合材料的分散稳定性能最优.为获得性能良好、稳定的纳米有机复合材料提供了新的评价方法和指导.     

水-乙二醇基γ-Al2O3纳米流体的制备及其性能研究

以水-乙二醇为基液,通过两步法制备了质量分数为0.1%的γ-Al₂O₃纳米流体。考察了乙二醇体积分数、分散剂质量分数及种类、超声时间对纳米流体稳定性的影响。结果表明,乙二醇体积分数为35%时更适用于水-乙二醇基纳米流体的制备;质量分数为0.2%的阿拉伯树胶(GA)可有效提高γ-Al₂O₃纳米颗粒在水-乙二醇基液中的分散稳定性;超声30 min即可改善纳米流体的稳定性。最后评价了纳米流体的热物性,当与基液水浴加热到60℃时,水-乙二醇基γ-Al₂O₃纳米流体的导热性能提升幅度最大,为基液的1.35倍;在20～60℃加热过程中,Al₂O₃乙二醇基纳米流体黏度最低达0.97 mPa·s,所制备的纳米流体可适合用于流动换热。     

十二烷基硫酸钠修饰NiFe2O4对亚甲基蓝的类芬顿催化氧化性能

采用化学沉淀法制备了十二烷基硫酸钠（SDS）改性的纳米酸镍（记为NiFe₂O₄-S）,利用X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）、能谱（EDS）、透射电镜（TEM）、BET比表面等技术手段对样品进行了表征。采用多相芬顿氧化技术,以亚甲基蓝溶液为模拟污染物废水,研究了SDS对铁酸镍的改性效果、亚甲基蓝溶液初始pH以及催化剂循环使用等不同条件因素对样品类芬顿催化活性的影响。结果显示,经SDS改性后的NiFe₂O₄-S比纯相NiFe₂O₄表现出了更优异的催化性能,NiFe₂O₄-S对酸性（pH=3.5）、近中性（pH=6.5）和碱性（pH=9.5）的亚甲基蓝溶液均有着较好的催化降解效果;NiFe₂O₄-S具有良好的催化稳定性和重复使用性。对该催化反应体系的作用机理进行了详细探讨,NiFe₂O₄-S表现出优异的类芬顿催化活性归因于更强的电子转移能力,吸附的SDS能促进H₂O₂和 \text{?} {\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{\text{-}} 分别与表面Fe³⁺反应将其还原转化为Fe²⁺。·OH是直接分解亚甲基蓝的活性物种,反应中NiFe₂O₄-S表面较高浓度的Fe²⁺可以有效地把H₂O₂分解为·OH。SDS增强了催化剂表面对亚甲基蓝的吸附能力,促进了·OH与亚甲基蓝的分解反应。     

磁性纳米粒子类型和质量浓度对微波热解含油污泥的影响

鉴于传统微波吸收剂在协同微波热解含油污泥时存在热解效率较低、处理成本较高等问题,本文引入磁性纳米粒子作为新型微波吸收剂,探究了磁性纳米粒子种类和质量浓度在强化微波热解含油污泥中的作用效果和规律。实验结果表明：①在6种磁性纳米粒子（ZnFe₂O₄、Fe₃O₄、Ni、NiFe₂O₄、γ-Fe₂O₃和Co₃O₄）中,添加ZnFe₂O₄的实验组热解终温最高,为284℃,气、液相产物最多,分别为382mL和10.5mL;②当微波功率为800W、微波加热时间为20min时,添加纳米ZnFe₂O₄实验组的热解终温在质量浓度5.0mg/g时最高;③随着纳米ZnFe₂O₄质量浓度的增加,气相热解产物中H₂、CH₄和C₂H₆的含量（体积分数）不同程度增加,CO₂的含量不同程度降低,C _x H _y 的含量在ZnFe₂O₄质量浓度范围为0~5.0mg/g和5.0~15.0mg/g均先增加后降低,变化幅度很小。油相产物中C₄~C₁₂组分含量逐渐增加,C₁₈₊组分含量逐渐降低,C₁₃~C₁₈组分含量随着ZnFe₂O₄质量浓度的增加先增加后降低,再小幅增加。     

非共价改性纳米颗粒稳定Pickering乳液的制备及可逆调控

用具有氧化还原活性分子乙酰基二茂铁吖嗪(Fc⁺A)对磁性纳米颗粒Fe₃O₄@SiO₂进行非共价疏水改性，将改性颗粒作为乳化剂制备Pickering乳液。通过TEM、SEM、FTIR、XRD、接触角测量、光学显微镜等对纳米颗粒及Pickering乳液的结构、形貌和性能进行表征。结果表明：制备的核壳结构纳米颗粒粒径为150 nm左右，分散均匀；Fc⁺A成功修饰到纳米颗粒表面，且随Fc⁺A浓度的增加，改性颗粒的接触角明显增大；Fc⁺A浓度为12.5 mmol/L，乳化剂浓度为0.3%(质量)，油水比为4∶6，搅拌速率为10000 r/min，得到的Pickering乳液具有良好的稳定性。而且，所得乳液具双重响应性，通过氧化还原和磁场可实现对乳液稳定性的可逆调控。     

等离子体辅助快速合成磁性Fe3O4/NaA复合材料及其CO2吸附性能

吸附法是捕集分离CO₂等温室气体的重要方法,磁性复合材料能实现气固相快速分离而备受关注。本文利用介质阻挡放电等离子体处理方法,分别对磁性Fe₃O₄和分子筛前体进行处理,再通过水热法快速制备了Fe₃O₄/NaA复合材料。利用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜和元素扫描等技术进行了表征,并考察了复合材料中Fe₃O₄/NaA含量比对CO₂吸附性能和磁性能的影响。结果显示,当Fe₃O₄的质量分数为23.2％时,Fe₃O₄/NaA复合材料既具有优异CO₂吸附能力（2.10mmol/g）,又具有较好的磁性（25.92emu/g）,同时CO₂吸附-脱附循环稳定性高,是一种新型磁性CO₂吸附剂。在采用流化床吸附捕集CO₂技术中,有望实现气固高效磁分离。     

Preparations and photocatalytic properties of magnetically separable nitrogen-doped TiO2 supported on nickel ferrite

A magnetically separable nitrogen-doped photocatalyst TiO_2−xN_x/SiO₂/NiFe₂O₄ (TSN) with a typical ferromagnetic hysteresis was prepared by a simple process: the magnetic SiO₂/NiFe₂O₄ (SN) dispersion prepared by a liquid catalytic phase transformation method and the visible-light-active photocatalyst TiO_2−xN_x were mixed, sonificated, dried, and calcined at 400 °C. The prepared photocatalyst is photoactive under visible light irradiation and easy to be separated from a slurry-type photoreactor under the application of an external magnetic field, being one of promising photocatalysts for wastewater treatment. Transmission electron microscope (TEM) and X-ray diffractometer (XRD) were used to characterize the structure of the TSN photocatalyst. The results indicate that the magnetic SiO₂/NiFe₂O₄ (SN) nanoparticles adhere to the surface of TiO_2−xN_x congeries. The magnetic photocatalyst TSN shows high catalytic activity for the degradation of methyl orange in water under UV and visible light irradiation (λ > 400 nm). SiO₂ coating round the surface of NiFe₂O₄ nanoparticles prevents effectively the injection of charges from TiO₂ particles to NiFe₂O₄, which gives rise to the increase in photocatalytic activity. Moreover, the recycled TSN exhibits a good repeatability of the photocatalytic activity.     

Magnetic properties of nanosize NiFe2O4 particles synthesized by sol–gel auto combustion method

A nitrate–citrate gel was prepared from metal nitrates and citric acid by sol–gel auto combustion process, in order to synthesize NiFe₂O₄ ferrite. X-ray diffraction showed the formation of NiFe₂O₄ and the inclusion of -Fe₂O₃. However, with increasing the calcination temperature, this inclusion phase (-Fe₂O₃) decreased. TEM was also used to characterize the microstructure of the nanosize NiFe₂O₄. Magnetization hysteresis of the nickel ferrite powders was performed at room temperature. It is shown that this powder which is composed of crystalline NiFe₂O₄ monophase, exhibited M_s = 54 (emu/g) at magnetic field of 2 (kOe).     

纳米粒子对CO2水合物导热性能的影响

试验研究了不同种类（Al₂O₃、Cu、SiO₂）、不同质量分数（0.05%、0.1%、0.15%）及不同粒径（10、30、50 nm）的纳米粒子对CO₂水合物热导率的影响。结果表明温度为-5~5℃时,纯CO₂水合物热导率为0.553~0.5861 W·m^-1·K^-1,具有玻璃体的变化特性。分散剂SDBS的加入,可改善CO₂水合物-纳米粒子体系的导热性能。在相同的质量分数和粒径下,纳米Cu粒子对CO₂水合物热导率的增强作用最好,但综合考虑水合物生成特性和溶液悬浮稳定性,选用纳米Al₂O₃粒子较合适。Al₂O₃粒子粒径越小,水合物热导率越大,15 nm比50 nm纳米粒子体系中CO₂水合物热导率的增长率平均提高了12.7%。此外,CO₂水合物热导率随Al₂O₃粒子质量分数的增大而增大,质量分数由0.05%增加到0.15%时,水合物热导率的增长率由4.2%提高到8.2%。     

Synthesis of spinel ferrite and its role in the removal of free fatty acids from deteriorated vegetable oil

Deterioration and loss of quality of vegetable oil is a big challenge in the food industry. This study investigated the synthesis of nickel ferrite (NiFe₂O₄) via co-precipitation method and its use for the removal of free fatty acids (FFAs) in deteriorated vegetable oil. NiFe₂O₄ was characterized using Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric (TG) analysis, Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area, transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Synthesis of NiFe₂O₄ was confirmed by characterization, which revealed a BET surface area of 16.30 m²·g^-1 and crystallite size of 29 nm. NiFe₂O₄ exhibited an adsorption capacity of 145.20 L·kg^-1 towards FFAs with an 80.69% removal in a process, which obeys Langmuir isotherm and can be described by the pseudo-second-order kinetic model. The process has enthalpy (ΔH) of 11.251 kJ·mol^-1 and entropy (ΔS) of 0.038 kJ·mol^-1·K^-1 with negative free energy change (ΔG), which suggests the process to be spontaneous and endothermic. The quantum chemical computation analysis via density functional theory further revealed the sorption mechanism of FFAs by NiFe₂O₄ occurred via donor–acceptor interaction, which may be described by the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) and the highest occupied molecular orbital (HOMO). The study showed NiFe₂O₄ to be a potential means that can remove FFAs from deteriorated vegetable oil.     

化学链燃烧中H2S对NiFe2O4氧载体活性的影响机理

采用密度泛函理论方法研究H₂S与NiFe₂O₄（001）完整表面和氧缺陷表面的相互作用机理。结果表明,H₂S在NiFe₂O₄氧载体表面Ni原子位的吸附能比其在Fe原子位的吸附能大。氧缺陷的形成会使H₂S在氧载体表面金属原子位的吸附能增大,并且Ni原子位吸附H₂S的吸附能增加更为明显。因而,NiFe₂O₄氧载体表面的Ni原子位是H₂S的主要吸附位。同时采用热力学方法进一步研究含H₂S的合成气与NiFe₂O₄氧载体之间的反应,发现H₂S与氧载体的反应产物与氧载体的还原程度密切相关。由于铁氧化物的深度还原过程受到热力学限制,H₂S与NiFe₂O₄氧载体反应的主要产物为Ni₃S₂。密度泛函理论方法与热力学方法研究结果均表明H₂S倾向于与NiFe₂O₄氧载体中Ni发生相互作用,这将对NiFe₂O₄氧载体的反应性能产生不利影响。     

磁性金属有机框架材料制备及吸附性能研究

利用简单的溶剂热法合成了MIL-101（Fe）/CoFe₂O₄和MIL-101（Fe）/NiFe₂O₄磁性金属有机框架纳米复合材料。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、振动磁强计（VSM）、热重分析仪（TGA）和紫外可见分光光度计（UV）等对复合材料的相结构、形貌、磁性能和吸附性能进行了研究。将磁性金属有机框架材料用于吸附污水中罗丹明B（RhB）,研究了罗丹明B初始质量浓度对复合材料吸附能力的影响。结果表明,制备的磁性金属有机框架复合材料的形貌均匀、结晶度高,具有高的饱和磁化强度。复合物具有金属有机框架材料和磁性材料的双重优点。MIL-101（Fe）/CoFe₂O₄对罗丹明B有较高的吸附能力（97.3 mg/g）。热力学研究发现吸附等温方程符合Langmuir模型,吸附动力学研究表明吸附机制与吸附质和吸附剂有关。磁性金属有机框架纳米复合材料作为污水处理剂将具有广阔的应用前景。