负载CoFe2O4纳米粒子磁性纤维滤料的制备与表征

通过选择聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺(P84)、玻纤、聚苯二甲酰苯二胺(芳砜纶)等5种袋式除尘器常用纤维针刺毡,利用共沉淀法将磁性铁酸钴纳米粒子负载到5种纤维滤料上得到磁性滤料,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等表征方法从滤料上纤维表面负载形貌、CoFe_2O_4结晶程度、表面官能团等方面分析比较5种不同滤料负载磁性铁酸钴纳米粒子的微观机理及性能差异,并用振动样品磁强计(VSM)测试5种不同磁性滤料的剩余磁化强度及矫顽力大小。结果表明,P84磁性滤料由于自身纤维具有较强极性官能团■、较大负载表面积等特点使得铁酸钴纳米粒子负载更加均匀、磁密度较其它纤维滤料要高,每克磁性P84滤料的剩余磁化强度及矫顽力分别为0.52×10~3 A·m~2/kg和3 940.2 A/m,这对于磁性材料捕集微细颗粒物具有重要意义。     

FeNi@SiO2磁性纳米复合粒子的制备及磁热性能

大量制备磁热性能优异的磁性纳米粒子对磁热疗和组织复温的生物学应用具有理论价值.本研究通过高温电弧法制备FeNi磁性纳米颗粒,通过超声-沉降分级筛分得到平均粒径为80 nm的FeNi纳米颗粒,通过溶胶-凝胶法得到平均粒径为100 nm,SiO2壳层厚度为15～20 nm的FeNi@SiO2纳米复合粒子.超导量子干涉仪测定FeNi@SiO2纳米复合粒子饱和磁化强度Ms为80 emu/g.模拟磁热疗条件下,FeNi@SiO2磁性纳米粒升温速率为3.6℃/min,满足磁热疗应用要求.模拟组织复温条件下,FeNi@SiO2磁性纳米粒升温速率为61.8℃/min.磁性复合纳米粒子在不同溶剂、不同温区条件都显示了良好的热性能,可作为温度激活剂应用于磁热疗及冷冻组织的复温.本研究对磁性纳米材料的生物学应用研究具有一定的参考价值.     

过渡金属元素Fe位掺杂对CuFeO_2体系微结构及电磁性能的影响

采用固相反应法制备CuFe_(1-)xMxO_2(M=Ti、Zr、Hf,x=0,0.015,0.03)陶瓷样品,研究了过渡金属元素掺杂对其晶体结构、微观形貌和电磁性能的影响。结果表明,三种过渡金属元素掺杂均未改变CuFeO_2体系的六方晶格铜铁矿结构,Ti掺杂系列样品有少量微弱的杂峰;不同掺杂体系样品形貌有明显的差异,且掺杂浓度对样品的形貌有较大的影响;介电性能结果表明,所有实验样品均展现出巨介电性(> 10~3),且不同过渡金属元素和掺杂浓度对介电性能影响不同。磁性能结果表明,Zr掺杂破坏了低温下CuFeO_2反铁磁相的稳定性,使磁转变温度T_(N2)向低温区域发生了偏移。基于实验结果对掺杂CuFeO_2体系的微结构和电磁性能的关联规律进行了探索。     

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%。     

磁性银杏叶生物炭对罗丹明B的吸附特性

以银杏叶为原料,经化学共沉淀法制备磁性生物炭(MBC),用XRD、SEM、BET和FT-IR等对其进行表征。将MBC应用于溶液中罗丹明B(RB)的吸附去除,考察pH值、吸附时间、溶液初始浓度和MBC用量等对吸附效率的影响。结果表明,MBC是一种很好的吸附剂,负载的铁以Fe_3O_4的形式散布在生物炭表面;在初始RB浓度为100 mg/L,MBC投加量为0.2 g,吸附120 min后达到平衡,溶液中RB的去除率达到99.34%。吸附过程符合准一级动力学模型(R~2=0.9914),颗粒内扩散方程拟合结果表明MBC对RB吸附受到液膜扩散和颗粒内扩散共同主导。吸附等温线拟合发现Langmuir-Freundlich (R~2=0.9934)模型能很好地描述RB吸附行为。MBC是一种去除水体中RB的高效吸附剂。     

磁性共价三嗪骨架材料对酸性橙7的吸附研究

通过微波合成技术制备磁性共价有机骨架材料(MCTF)。利用扫描电镜、透射电镜和傅里叶变换红外光谱仪对其形貌特征和表面基团进行表征分析,并将其用于吸附偶氮染料酸性橙7(AO7)。结果表明,MCTF为正四面体形态,单体缩合完全,磁性良好。相比于单体DCB和Fe_3O_4,MCTF的吸附能力明显上升。当MCTF、AO7的质量浓度比为40:1,pH为3.0的室温条件下,20 min内AO7的吸附率可达到100%。酸性及中性条件下更有利于AO7的吸附;水中阴离子Cl~-、SO_4~-及腐殖酸对AO7的吸附效果影响较小,但HCO_3-却具有明显的抑制作用。Langmuir模型计算得知,MCTF对于AO7的饱和吸附量为25.7 mg/g。     

磁性石墨烯/聚氨酯柔性复合材料的制备及自修复效能

为了提高复合材料的导电、导热及自修复性能，在传统共混法的基础上采用化学沉积法将四氧化三铁（Fe₃O₄）修饰到石墨烯上，得到磁性石墨烯，并将其与聚氨酯、碳纳米管共混后经磁场干预控制石墨烯片层的排列得到磁性石墨烯/聚氨酯柔性复合材料。采用SEM、Raman、FTIR对柔性复合材料的微观形貌、分子结构进行表征，并通过激光导热仪、四探针电阻率测定仪和万能试验机分析磁场调控对复合材料电、热、力学以及修复性能的影响。结果表明：磁场下柔性复合材料中的石墨烯片层排列规则，且层次分明，轮廓清晰可见；其热扩散系数相比于未加磁场提高了10 %~12 %，且在高温下具有稳定性，缺陷修复时间减少了50 %；对比出现缺陷前及修复后的复合材料发现，表面电阻率和抗拉强度分别相差0.006Ω·cm和2.4MPa，而无磁场环境下的变化量是其 3～4倍。