Fe3O4 包覆聚苯乙烯磁性微球的制备及性能

为研究一种应用于磁稳定流化床反应器的新型高分子磁性微球的制备方法及性能,采用悬浮聚合法制备了Fe_3O_4纳米粒子包覆聚苯乙烯磁性微球,研究了搅拌速率、加入磁性Fe_3O_4纳米粒子的时间等因素对复合微球粒径及性能的影响,运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、热重(TGA)等测试手段,表征了磁性聚苯乙烯微球的形貌特征、结构、粒径、磁学性能及Fe_3O_4的包覆量.实验结果表明:在搅拌转速为600 r/min,80℃保温10 min加入修饰Fe_3O_4纳米粒子,制备所得的磁性聚苯乙烯微球为粒径分布均匀的球状微粒;Fe_3O_4的包覆量达到5%,最高饱和磁化强度为3.73 emu/g,具有较好的超顺磁性,可应用于磁稳定流化床反应器.     

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。     

柠檬酸根对纳米Fe_3O_4/PVA磁性复合膜性能的影响

采用化学共沉淀法制备了添加柠檬酸根前后的纳米Fe_3O_4粉体材料,用流延成膜法制备了添加柠檬酸根前后的Fe_3O_4/聚乙烯醇(PVA)复合膜。用红外光谱分析仪、古埃磁天平法、振动样品磁强计、自制磁致变形设备、发射扫描电子显微镜对添加柠檬酸根前后的纳米Fe_3O_4/PVA复合膜的结构及性能进行了表征和分析。结果表明:添加柠檬酸根纳米Fe_3O_4制备的Fe_3O_4/PVA复合膜磁化率更大、磁性能更好、磁致变形性能更大、分散性好。     

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。     

静电纺丝法制备的Co0.6Ni0.3Cu0.1Fe2O4和Co0.6Ni0.3Zn0.1Fe2O4纳米纤维的结构及磁性能

采用静电纺丝技术制备出表面光滑、直径均匀的Co_(0.6)Ni_(0.3)Cu_(0.1)Fe_2O_4/PVP和Co_(0.6)Ni_(0.3)Zn_(0.1)Fe_2O_4/PVP纳米纤维前驱丝,经500~900℃煅烧后得到Co_(0.6)Ni_(0.3)Cu_(0.1)Fe_2O_4和Co_(0.6)Ni_(0.3)Zn_(0.1)Fe_2O_4纳米纤维。用TG-DSC、XRD、SEM及VSM现代测试分析手段对Co_(0.6)Ni_(0.3)Cu_(0.1)Fe_2O_4和Co_(0.6)Ni_(0.3)Zn_(0.1)Fe_2O_4纳米纤维的结构、形貌及磁学性能进行测试表征。结果表明:在空气气氛中经500~900℃煅烧后可得到纯尖晶石相、结晶度良好的纳米纤维或短纤维;当温度为700℃时,Co_(0.6)Ni_(0.3)Cu_(0.1)Fe_2O_4和Co_(0.6)Ni_(0.3)Zn_(0.1)Fe_2O_4纳米纤维的形貌细长而光滑且直径相对均匀,大约为80nm;此时Co_(0.6)Ni_(0.3)Cu_(0.1)Fe_2O_4纳米纤维则保有较高的剩磁比(M_r/M_s)及矫顽力,分别为0.56和1 088.87Oe。在500℃、600℃、700℃、800℃、900℃煅烧后,Co_(0.6)Ni_(0.3)Zn_(0.1)Fe_2O_4纳米纤维的饱和磁化强度分别比Co_(0.6)Ni_(0.3)Cu_(0.1)Fe_2O_4纳米纤维增大了14.5%、7%、16%、10.7%、8%,而矫顽力则分别降低了38%、51%、50%、46%、46.7%。两种纳米纤维的饱和磁化强度及矫顽力存在差异,为CoNi铁氧体在电磁方面的应用提供了很好的参考。     

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。     

基于Pd/Fe3O4/rGO纳米复合材料的H2O2无酶传感器

环境监测、食品工业、临床、制药等领域对过氧化氢(H_2O_2)的快速、准确检测有极大的需求,而电化学检测方法由于灵敏度高、响应快、检测限低等特点被认为是最理想的H_2O_2检测方法.本文利用电化学沉积的方法将Pd纳米颗粒沉积到四氧化三铁/石墨烯(Fe_3O_4/rGO)纳米复合材料修饰的玻碳电极表面,形成基于新型磁性纳米复合材料的H_2O_2无酶传感器;并采用循环伏安和计时安培电流等方法对修饰电极的电化学性能进行了表征.结果表明:制备的Pd/Fe_3O_4/r GO/GCE对H_2O_2的催化还原显示出较好的电催化活性,Pd纳米颗粒和Fe_3O_4/rGO在催化H_2O_2还原的过程中表现出了良好的协同作用.测定H_2O_2的线性范围为0.05~1 m M和1~2.6 m M两段,最低检测限达到3.918μM(S/N=3).并且该传感器具有较高的灵敏度和较好的重现性和抗干扰性,具有一定的实际应用价值.     

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。     

双功能磁性荧光纳米复合Fe_3O_4/PMIDA@CdSe/CdS微粒的制备与表征

以FeCl_3·6H_2O和FeSO_4·7H_2O为原料,制得磁性Fe_3O_4纳米颗粒。利用静电吸引合成了双甘膦包裹的Fe_3O_4/双甘膦(PMIDA),使磁性微球表面连上大量的功能基团羧基,再与乙二胺通过键合使磁性微球外面修饰着氨基。将修饰过巯基乙酸的量子点CdSe/CdS与磁性微粒混合,量子点表面的羧基与Fe_3O_4表面的氨基进行连接。对其进行荧光分光光度计,透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和荧光显微镜等表征,结果表明:复合后的微球具备很好的发光性能和优越的磁性能。     

利用均匀磁场提高聚乙烯亚胺-Fe3O4纳米颗粒复合物的磁转染效果

首次研究了不同均匀度磁场对磁转染效果的影响。测定了单边Halbach磁体和商品化96孔磁板的磁场均匀度。以化学共沉淀法制备聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine,PEI)修饰的四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米颗粒(PEI-Fe_3O_4),并用透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、原子力显微镜、琼脂糖凝胶电泳等对其形貌、组成、DNA结合能力等进行表征。用倒置荧光显微镜、流式细胞术观察不同均匀度磁场下人肾上皮细胞(HEK293)对带有绿色荧光蛋白报告基因(GFP)的质粒pDNA(pAdTrackOK)的表达效果,并采用TEM观察PEI-Fe_3O_4磁性纳米颗粒进入细胞的过程。结果显示,所选取的两种磁场均匀度相差约100倍。制备的PEI-Fe_3O_4纳米复合物具有超顺磁性,对质粒pDNA(pAdTrack-OK)有较好的复合能力,其最佳结合氮磷比为0.5;流式细胞术显示转染效率为PEI-Fe_3O_4-pDNA+均匀磁场组(77.75%±0.07%)PEI-Fe_3O_4-pDNA+不均匀磁场组(30.65%±0.49%)PEI-Fe_3O_4-pDNA不加磁场组(7.90%±0.56%)(p0.05);PEI-Fe_3O_4磁性纳米颗粒能有效被细胞吞噬,且对细胞形态的影响不大。结果表明,当磁场强度一定时,磁场均匀度越高,磁转染效率越高,单边Halbach磁体与磁转染结合可以作为一种提高转染效率的新手段,也可以进一步应用在基因治疗中。     

纳米-Al2O3/SiO2加入量对MgO-Al2O3-SiO2复相陶瓷烧结机理的影响

为了探究纳米-Al₂O₃/SiO₂加入量对MgO-Al₂O₃-SiO₂复相陶瓷烧结行为的作用机理。以微米级MgO、纳米级Al₂O₃和SiO₂为主要原料制备陶瓷基复合材料。通过XRD和 SEM等检测手段对烧后试样的物相组成和微观结构进行测试与表征,重点研究Al₂O₃/SiO₂的加入对复相陶瓷物相组成、微观结构及烧结性能的影响。结果表明:随着Al₂O₃/SiO₂加入量的增大,试样烧后相对密度和烧后线变化率呈先增大后减小再增大的趋势,加入15%Al₂O₃/SiO₂(质量分数)的试样经1 500 ℃烧结后,其相对密度可以达到94%。引入的Al₂O₃/SiO₂与基体中的MgO生成镁铝尖晶石与镁橄榄石相,原位反应伴随的体积膨胀,抵消部分烧结过程中的体积收缩。Al₂O₃/SiO₂加入量为75%(质量分数)的试样经1 400 ℃烧结后,基体中有大量堇青石相生成,随着煅烧温度提高到1 500 ℃,堇青石分解所产生的高温液相促进了试样的烧结收缩。     

热处理对Bi2O3-B2O3-SiO2凝胶玻璃粉体结构与性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了一种Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂系玻璃粉体,在200 ℃、400 ℃、600 ℃和800 ℃温度下分别对凝胶玻璃粉体进行热处理,借助SEM、TEM、XRD、FT-IR、Raman、XPS、DSC、热膨胀仪及“纽扣”烧结实验分别测定了经不同温度热处理后玻璃粉体的结构与性能,分析了其结构变化对玻璃粉体转变温度T_g和烧结特性的影响。结果显示,在实验温度范围内,随热处理温度升高,Bi³⁺逐渐进入玻璃网络中,[BiO₆]八面体和[BiO₃]三角体、[BO₄]四面体和[BO₃]三角体分别与[SiO₄]四面体以顶角相连的方式构建玻璃网络结构。O1s和Bi4f的电子结合能逐渐增大,B1s的电子结合能减小,玻璃网络结构稳定性增强,导致玻璃转变温度T_g及玻璃膨胀软化点温度T_d升高、 润湿性降低且热膨胀系数略有降低。经600 ℃热处理后,玻璃粉体具有较优的烧结性能,T_g、T_d分别约为485 ℃及542 ℃,热膨胀系数α约为7.067×10-6/℃。     

溶胶-凝胶法制备Bi0.975La0.025Fe0.975Ni0.025O3铁电薄膜的结构及物理性能

采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO_2/Si(111)衬底上制备了Bi_(0.975)La_(0.025)Fe_(0.975)Ni_(0.025)O_3(BLFNO)铁电薄膜。利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)及其压电模式(PFM)对薄膜的晶体结构、表面形貌以及铁电畴结构进行了研究。研究发现,BLFNO为结晶良好的钙钛矿结构多晶薄膜,且薄膜表面颗粒生长均匀。PFM测试图显示铁电薄膜在自发极化下的铁电畴结构清晰,铁电电容器具有良好的铁电性能。应用铁电测试仪对Pt/BLFNO/Pt电容器进行测量,得到了饱和性良好的电滞回线。在828kV/cm的外加电场下,Pt/BLFNO/Pt电容器的剩余极化强度为74.3μC/cm~2,表明La、Ni的共掺杂没有明显抑制铁电电容器的剩余极化强度,铁电电容器具有良好的铁电性能。漏电流研究结果表明,La、Ni元素的共掺杂有效降低了薄膜的漏电流密度,在277.8kV/cm外加电场下漏电流密度在10-4 A/cm2量级,明显小于纯BFO薄膜的漏电流密度。正半支漏电流曲线满足SCLC导电机制,对于负半支曲线,当电场强度大于22.2kV/cm时,同样遵循SCLC导电机制;但是,当电场强度小于22.2kV/cm时,曲线斜率约为4.8,表明参与导电贡献的电子数较多,归因于极浅陷阱俘获的电子在外加电场作用下参与了导电行为。室温下磁滞回线测试结果表明BLFNO薄膜具有反铁磁性质。     

Sn0.94Sc0.06P2O7的合成及其中温电性能研究

采用固相法合成了Sn0.94Sc0.06P2O7。XRD测试结果表明Sn0.94Sc0.06P2O7表现为单一立方SnP2O7相结构。采用电化学工作站对样品的中温电性能(50~250℃)进行了研究。结果表明,样品在湿润H2气氛中200℃下,电导率达到最大值(2.8×10-2 S·cm-1)。以样品为固体电解质组装氢-空气燃料电池,性能测试表明,在150℃时,其最大输出功率密度为25.02mW·cm-2(厚度:1.7mm),表明Sn0.94Sc0.06P2O7是一种潜在的中温燃料电池的电解质材料。     

La2O3、Nd2O3、Y2O3对高岭石高温相变动力学的影响

利用综合热分析技术、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)研究了La_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3对高岭石高温条件下转变成莫来石过程的作用,并采用Kissinger方程、Ozawa方程以及JMA修正方程(Ⅰ)和(Ⅱ)分析了La_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3对高岭石高温相变动力学的影响。结果表明:3种稀土氧化物的掺入对高岭石的相变动力学参数产生了影响,相变活化能和频率因子与未掺入稀土氧化物的高岭石相比有所降低,析晶方式则未发生变化,均属于体积晶化。对比掺入3种稀土氧化物的高岭石相变活化能和频率因子可以看出,Y_2O_3对于高岭石高温条件下相变的促进作用最为明显,相变活化能最低。稀土氧化物对于高岭石高温相变产物影响不大,主晶相为莫来石相,次晶相为方石英相,但稀土氧化物的掺入使得方石英相的结晶度明显提高。     

机械化学合成Ni2Al3/Al2O3去合金化制备Raney-Ni/Al2O3复合粉体

以NiO粉和Al粉为原料,采用机械球磨诱发化学反应制备了Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体。利用X射线衍射仪(XRD)和附带能量色散谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对复合粉体球磨过程中的固态反应过程、表面形貌进行表征。将Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体用浓度为20%的NaOH溶液腐蚀2h,可得到纳米晶结构的Ni/Al_2O_3复合粉体。利用XRD和TEM对其物相和结构进行了表征。结果表明,球磨1h后混合粉末仍为NiO粉和Al粉,球磨3h后NiO粉和Al粉在机械力的作用下反应形成Ni_2Al_3和Al_2O_3粉体,机械力诱发的NiO和Al之间的反应属于突发型反应,继续球磨10h后形成Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体。Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体在70℃、质量比为20%NaOH溶液中刻蚀2h,可获得Ni/Al_2O_3复合粉体。     

第一性原理对CaTiO3和CaCu3Ti4O12的对比研究

通过Ca替换CaCu_3Ti_4O_(12)晶胞中的所有Cu,建立了包含TiO6八面体扭转的CaTiO3;通过Cu替换CaTiO32×2×2超胞中3/4的Ca,建立了不包含CuO_4正方形的CaCu_3Ti_4O_(12)。采用Materials Studio软件的CASTEP模块,对比了上述晶体和标准晶体成键状况、能带结构、态密度及介电函数,分析了TiO6八面体扭转和CuO_4正方形的影响,发现了Cu-O键或CuO_4正方形对CaCu_3Ti_4O_(12)光频介电常数的关键性作用。研究结果提供了通过内禀机制优化CaCu_3Ti_4O_(12)材料介电性能的新途径。     

MgO/Al2O3比对MgO-Al2O3-SiO2系统玻璃分相与析晶的影响

采用高温熔融法制备了具有不同MgO/Al₂O₃比的堇青石微晶玻璃。采用差热分析仪(DTA)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试技术研究了MgO/Al₂O₃比对该系统玻璃分相和析晶的影响。结果表明:当SiO₂含量不变时,随着MgO/Al₂O₃比的减小,分相形貌由连通的蠕虫状逐渐变为孤立的球形结构,且分相粒子尺寸逐渐减小,从200~300 nm减小至30~50 nm。当MgO/Al₂O₃比从3降到1,析晶峰温度由997 ℃升至1 105 ℃,析晶的难度逐渐提高。当MgO/Al₂O₃比为3时,MgO-Al₂O₃-SiO₂系统玻璃经950 ℃热处理后即产生大量分相,经1 050 ℃热处理后在分相液滴中析出大量堇青石晶体,且堇青石优先在富Mg相中析出。提高MgO/Al₂O₃比有利于MgO-Al₂O₃-SiO₂系统玻璃在分相中析晶,反之,则会降低系统的分相和析晶能力。     

微波和真空烧结制备La2O3掺杂Al2O3透明陶瓷

通过共沉淀法制备La2O3掺杂Al_2O_3纳米粉,粉体经压制后分别采用微波和真空烧结制备Al_2O_3透明陶瓷。结果表明:Al_2O_3粉末颗粒大小均匀,近似球形,为40~60nm;两种烧结方式制备的试样XRD图中均为α-Al_2O_3,未检测到其它相。La2O3掺杂量为1%时,随烧结温度升高,两种烧结方法得到的Al_2O_3陶瓷的相对密度和抗弯强度均呈上升趋势,且微波烧结陶瓷的相对密度和抗弯强度明显高于真空烧结。1500℃烧结时,随La2O3掺杂量的增加,Al_2O_3陶瓷的相对密度均先增大后减小,当La2O3掺杂量为1%时,Al_2O_3陶瓷的相对密度和抗弯强度均最大。微波烧结陶瓷的透光率明显高于真空烧结,且其断口晶粒比真空烧结明显细少。     

添加La2O3对粉煤灰合成Al2O3-SiC复合粉体的影响

以粉煤灰和活性炭为原料,通过碳热还原反应在Ar气氛下合成Al_2O_3-SiC粉体,探究了一条低成本合成Al_2O_3-SiC粉体的可行途径。研究了添加La_2O_3对合成过程的影响。采用XRD和SEM表征了材料的物相组成和显微形貌。结果表明:当粉煤灰与活性炭质量比为100∶44,在1 550℃下保温5h,添加6%(质量分数)的La_2O_3时,可合成性能良好的Al_2O_3-SiC粉体,颗粒分布均匀,平均粒径为0.5~1μm,较不添加La_2O_3合成温度降低约50℃。