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 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.     

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。     

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)。     

海藻酸钠修饰磁性纳米粒子驱动液及其正渗透分离性能

通过微乳液共混沉淀法制备了海藻酸钠(SA)修饰的Fe_3O_4磁性纳米粒子Fe_3O_4-SA,该粒子具有良好的分散性和磁响应性.采用红外、透射电镜、磁滞回线和热失重等对磁性纳米粒子的结构和性能进行表征,同时对该磁性纳米粒子与去离子水的混合液作为驱动液时的正渗透(FO)分离性能进行了测试.结果表明,SA成功包覆在Fe_3O_4粒子表面,粒子的粒径约为20 nm,80 g/L的Fe_3O_4-SA磁性纳米粒子与去离子水的混合液渗透压达到1 270 mOSM/L,以此混合液作为FO过程的驱动液时,渗透通量可以达到2.04 L/(m~2·h),并且该驱动液具有较低的反向溶质通量,当驱动液质量浓度为80 g/L时,反向溶质通量约为0.04 g/(m~2·h),大大低于NaCl和SA的反向溶质通量,这说明该驱动液具有较好的FO分离性能.     

磁性Fe3O4纳米颗粒表面功能化改性及在废水处理中的应用进展

经过表面功能化改性的磁性纳米材料在自身稳定性提高的同时可以实现功能多样性,从而拓宽在工业中的应用范围。综述了无机材料、有机小分子和有机高分子材料对磁性Fe_3O_4纳米颗粒的表面功能化改性及其近年来在废水处理中的应用研究进展,总结了各种改性材料的优缺点,对磁性Fe_3O_4纳米吸附材料的应用前景进行了展望。指出以磁性Fe_3O_4纳米颗粒为基体兼顾合成高分子和天然高分子材料性能的绿色复合吸附剂的研究和开发是未来废水处理用磁性纳米吸附材料的研究热点。     

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%。     

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。     

电纺制备聚酰亚胺/Fe_3O_4磁性纳米复合薄膜及其性能表征EI北大核心CSCD

以聚酰胺酸(PAA)为聚合物纺丝原料,通过静电纺丝法制备一系列Fe_3O_4添加量不同的PAA/Fe_3O_4纳米复合纤维膜,经亚胺化处理后得到聚酰亚胺(PI)/Fe_3O_4复合纤维膜。采用红外光谱、扫描电镜表征了纤维膜的微观形貌和结构,测试了纤维膜的热、力、电及磁性能,系统分析了Fe_3O_4含量及纺丝工艺对纤维膜结构和性能的影响。实验结果表明,PI/Fe_3O_4复合材料的红外谱图与纯PI膜基本一致,说明Fe_3O_4磁性纳米粒子的引入并未破坏PI分子的化学结构。当PI固含量为20%,Fe_3O_4质量分数为1%时,复合纤维膜珠节少,纤维成型良好且具有良好的热稳定性。随着Fe_3O_4含量的增加,Fe_3O_4在PI纤维中的团聚越来越严重,复合纤维膜的拉伸强度先增大后减小,断裂伸长率则逐渐减小。介电性能测试结果表明,PI/Fe_3O_4复合纤维膜的介电常数和介电损耗均小于PI膜且变化趋势平稳。Fe_3O_4的加入使PI/Fe_3O_4复合纤维膜具有明显的磁性,且随着Fe_3O_4含量的增加,其磁性逐渐增大。     

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。     

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。     

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。     

Application of accelerated carbonation with a combination of Na2CO3 and CO2 in cement-based solidification/stabilization of heavy metal-bearing sediment

The efficient remediation of heavy metal-bearing sediment has been one of top priorities of ecosystem protection. Cement-based solidification/stabilization (s/s) is an option for reducing the mobility of heavy metals in the sediment and the subsequent hazard for human beings and animals. This work uses sodium carbonate as an internal carbon source of accelerated carbonation and gaseous CO₂ as an external carbon source to overcome deleterious effects of heavy metals on strength development and improve the effectiveness of s/s of heavy metal-bearing sediment. In addition to the compressive strength and porosity measurements, leaching tests followed the Chinese solid waste extraction procedure for leaching toxicity – sulfuric acid and nitric acid method (HJ/T299-2007), German leaching procedure (DIN38414-S4) and US toxicity characteristic leaching procedures (TCLP) have been conducted. The experimental results indicated that the solidified sediment by accelerated carbonation was capable of reaching all performance criteria for the disposal at a Portland cement dosage of 10 wt.% and a solid/water ratio of 1:1. The concentrations of mercury and other heavy metals in the leachates were below 0.10 mg/L and 5 mg/L, respectively, complying with Chinese regulatory level (GB5085-2007). Compared to the hydration, accelerated carbonation improved the compressive strength of the solidified sediment by more than 100% and reduced leaching concentrations of heavy metals significantly. It is considered that accelerated carbonation technology with a combination of Na₂CO₃ and CO₂ may practically apply to cement-based s/s of heavy metal-bearing sediment.     

Liquidus Diagram of the Ba-Y-Cu-O System in the Vicinity of the Ba2YCu3O6+x Phase Field

This paper describes the melting equilibria in the vicinity of the high T_c phase Ba₂YCu₃O_6+x, including evidence for two Ba-Y-Cu-O immiscible liquids. Melting equilibria have been investigated in purified air using a combination of differential thermal analysis (DTA), thermogravimetric analysis (TGA), powder x-ray diffraction (XRD), MgO wick entrapment of liquid for analysis, scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy dispersive x-ray analysis (EDS), and hydrogen reduction for determination of copper oxidation state. For relatively barium-rich compositions, it was necessary to prepare the starting materials under controlled atmosphere conditions using BaO. A liquidus diagram was derived from quantitative data for the melts involved in various melting reactions. In general the 1/2(Y₂O₃) contents of the melts participating in these equilibria were low (mole fraction <4 %). The primary phase field of Ba₂YCu₃O_6+x occurs at a mole fraction of <2.0 % 1/2Y₂O₃ and lies very close along the BaO-CuO_x edge, extending from a mole fraction of ≈43 % CuO to a mole fraction of ≈76 % CuO. It is divided by a liquid miscibility gap and extends on either side about this gap. The topological sequence of melting reactions associated with the liquidus is presented as a function of temperature. Implications for the growth of Ba₂YCu₃O_6+x crystals are discussed.     

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。     

Ba(OH)2 Equilibria in the System Ba-O-H-F,With Application to the Formation of Ba2YCu3O6.5 + x From BaF2-Precursors

The ex situ process for fabricating Ba₂YCu₃O_{6.5 + x} superconducting tapes from BaF₂- based precursors involves a hydration/oxidation reaction at ≈730 °C to 750 °C generally written as: (2BaF2+Y+3Cu)(amorphous)+(2H2O+2.25O2)(g)→Ba2YCu3O6.5+x(s)+4HF(g).However, microscopic observations of partially processed films suggest the presence of a transient liquid phase during conversion. Alternatively, the conversion reaction can be rewritten as the sum of several intermediate steps, including the formation of a barium hydroxide liquid: (BaF2)(amorphous)+2H2O(g)→Ba(OH)2(liq)+2HF(g).To evaluate the possibility of a hydroxide liquid conversion step, thermodynamic calculations on the stability of Ba(OH)₂(liq) have been completed from 500 °C to 900 °C at 0.1 MPa p_total. Based on currently available data, the calculated phase diagrams suggest that a viable hydroxide reaction path exists in the higher part of this temperature range. The calculations indicate that Ba(OH)₂(liq) may be stable at log p_H2O (Pa) values from ≈4 to 5, provided log p_HF (Pa) values can be maintained below 0 to −1. Limited experimental confirmation is provided by results of an experiment on BaF₂(s) at 815 °C, 0.1 MPa p_H2O, in which essentially all F at the surface was replaced by O. It is therefore possible that processing routes exist for producing Ba₂YCu₃O_{6.5 + x} based on the presence of a Ba(OH)₂ liquid, which might have an effect on conversion rates and texturing in the superconducting film.     

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。     

凝胶-燃烧法制备LaNiO3和La2NiFeO6光催化剂的比较研究

采用凝胶-燃烧法制备稀土单钙钛矿型LaNiO_3和双钙钛矿型La_2NiFeO_6光催化剂,利用X射线衍射、BET、红外光谱、扫描电镜进行了表征,并在可见光下以亚甲基蓝为模拟降解物进行了光催化研究。结果表明:钙钛矿LaNiO_3的结构是斜方六面体,而双钙钛矿La_2NiFeO_6的结构是立方体;La_2NiFeO_6的光催化活性高于LaNiO_3,这与二者之间的结构和表面性质的差异有关。     

基于SnO2/Fe3O4粒子电极的三维电极体系的电催化性能

通过水热法合成复合金属氧化物SnO_2/Fe_3O_4粒子电极,然后采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、磁滞回线等技术分别对粒子电极的晶体组分、形貌、元素组成和分子结构以及粒子电极的磁性特征进行表征。采用循环伏安法分析了三维电极系统的电化学性能,并进行了电催化氧化降解罗丹明B(RhB)的实验。结果表明,SnO_2/Fe_3O_4粒子电极负载稳定、导电性强、便于回收再利用,有利于电催化氧化降解反应。三维电极降解罗丹明B的析氧电流高于其他电极体系,电催化活性效果明显,90min内罗丹明B的降解率为100%、TOC去除率为83%,反应中产生的·OH是降解有机物的主要活性基。粒子电极在重复利用5次的情况下,对罗丹明B的降解率仍保持93%以上、TOC去除率保持在77%以上,具有稳定的电催化性能。