吸附重金属Cr(Ⅵ)后Fe3O4@P(St-HPMA-DVB)-Cr(Ⅵ)复合材料的表征及回收用于水中氯酚的催化降解

采用超声协助悬浮聚合法制备了氨基功能化Fe₃O₄@聚（苯乙烯（St）-3-（2-氨基四乙基五胺）-2-甲基丙烯酸羟丙酯（HPMA）-二乙烯基苯（DVB）（Fe₃O₄@P（St-HPMA-DVB））磁性复合材料,将其用于处理含Cr（Ⅵ）水溶液,得到吸附重金属Cr（Ⅵ）后回收的Fe₃O₄@P（St-HPMA-DVB）-Cr（Ⅵ）复合材料。通过TEM、振动样品磁强计（VSM）、TGA、XRD、元素分析（EA）、FTIR等对其进行表征。以Fe₃O₄@P（St-HPMA-DVB）-Cr（Ⅵ）为催化剂,研究其在H₂O₂作用下催化降解水中2,4,6-三氯酚（2,4,6-TCP）的性能。发现,当Fe₃O₄@P（St-HPMA-DVB）-Cr（Ⅵ）中Cr（Ⅵ）的固载量为200 mg/g,溶液pH值为3.0~4.5,H₂O₂浓度≥4.08 mmol/L时,Fe₃O₄@P（St-HPMA-DVB）-Cr（Ⅵ）/H₂O₂体系可以实现对浓度<20.0 mg/L（101.3 μmol/L）的TCP溶液在10 min内近100%的降解。循环使用5次后,该催化体系对TCP的降解率仍能保持95%以上。     

不同晶型Fe2O3催化H2O2湿法脱硝的实验研究

研究了以α-Fe₂O₃、β-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃为催化剂的类Fenton试剂溶液氧化吸收NO的过程,分析了3种Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO脱除效率的影响机理。脱硝性能测试结果表明：γ-Fe₂O₃的活性最好,在H₂O₂浓度为1.5 mol/L、催化剂浓度为20 mmol/L、pH值为5以及反应温度为55℃等条件下,γ-Fe₂O₃的脱硝率可达87.5%。机理研究表明：3种Fe₂O₃催化H₂O₂分解湿法脱除NO的反应发生在催化剂表面,反应过程中存在氧化还原循环,H₂O₂催化分解的主要产物是·OH。活性差异分析结果表明：Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO的脱除效果具有显著的影响,γ-Fe₂O₃的活性最高是由于比表面积大、分散性高和表面的Fe²⁺含量更多,而β-Fe₂O₃的活性高于α-Fe₂O₃是由于表面的氧空位含量更多。     

Fe3O4/MnO2磁性复合氧化物催化剂的制备及性能

具有磁性的非均相催化剂价格低廉、低污染、高能效、容易从溶液中分离出来。经过水热合成法合成的Fe₃O₄/MnO₂磁性复合氧化物催化剂在活化过一硫酸盐（2KHSO₅·KHSO₄·K₂SO₄）产生硫酸根自由基（SO₄-）降解水中有机污染物表现出了优良的性能。把不同质量的磁性Fe₃O₄微球与线状的MnO₂负载到一起,合成三种Fe₃O₄:MnO₂质量比分别为1:3、2:3、1:1的Fe₃O₄/MnO₂催化剂,经过XRD、SEM和TEM表征,表明这两种金属氧化物负载到一起。对比不同Fe₃O₄:MnO₂质量比的Fe₃O₄/MnO₂磁性复合氧化物催化剂活化2KHSO₅·KHSO₄·K₂SO₄的活性,发现Fe₃O₄/MnO₂（2:3）催化剂催化活性最高。通过考察不同因素对Fe₃O₄/MnO₂（2:3）催化活性的影响得出,水中罗丹明B（Rh B）降解的最佳条件为10 mg/L Rh B、0.4 g/L Fe₃O₄/MnO₂催化剂、0.3 g/L 2KHSO₅·KHSO₄·K₂SO₄、pH=8。Fe₃O₄/MnO₂（2:3）磁性复合氧化物催化剂经过3次循环利用后,催化活性没有明显下降。SO₄-在降解水中Rh B起主要作用。      

Fe3O4-氮掺杂生物炭材料催化芬顿反应吸附有机污水中磷酸根离子的研究

以竹粉废料为原料,利用尿素热解制得氮掺杂生物炭(NBC),再通过原位沉积法在生物炭表面生长纳米Fe₃O₄,得到Fe₃O₄-氮掺杂生物炭复合材料(NBC-Fe₃O₄)。以KH₂PO₄溶液模拟含磷废水测试了NBC-Fe₃O₄复合材料的吸附性能,结果表明复合材料在pH值7时达到最佳吸附效果,吸附效率接近100%,最大吸附量为20.3 mg/g;复合材料对磷的吸附符合朗格缪尔模型和二级动力学方程。另外,复合材料中含有大量的Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ),可以通过外加H₂O₂溶液形成芬顿氧化体系,实现同步催化降解腐殖酸和吸附磷酸根污染物。     

杂多酸离子液体负载氨基化Fe3O4磁性复合材料的制备及其超声辅助催化脱硫性能

以N-甲基咪唑、溴代正丁烷、磷钨酸为原料制备了1-丁基-3-甲基咪唑磷钨酸离子液体[BMIM]₃PW₁₂O₄₀,将其通过超声浸渍法负载于氨基化Fe₃O₄（Fe₃O₄-NH₂）,得到枣糕型结构的[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料,通过FTIR、XRD、XPS、TEM、振动样品磁强计（VSM）、SEM等对其组成、形貌等进行表征。以[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料为催化剂,以H₂O₂为氧化剂,催化氧化以二苯并噻吩为硫源的正辛烷模拟油样,通过单因素法分别考察了超声时间、H₂O₂用量、反应温度和催化剂用量等因素对脱硫效果的影响,并初步探讨了[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料催化脱硫机制。结果表明:0.5 g/L[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料超声辅助催化氧化浓度为500 mg/g模拟油样,在323 K下H₂O₂与二苯并噻吩的摩尔比n（O）:n（S）为8:1经超声10 min时,催化脱硫率达到最佳,为88.13%;重复使用5次后,[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料对模拟油样的催化降解率仅下降了2.51%。说明该材料具有良好的催化脱硫性能,并可重复使用。催化机制初步研究表明,活性中心可能为杂多酸阴离子、Fe₃O₄-NH₂和离子液体分别起到载体和协同增容作用。      

通过反应界面微环境调控促进甲酸驱动的氧气还原合成过氧化氢（英文）

甲酸驱动的双电子氧还原是在温和条件下合成过氧化氢(H₂O₂)的一种很有前途的方法.然而,在传统的催化体系中,反应物O₂在固体/液体两相反应界面处的浓度通常较低,限制了反应动力学和H₂O₂的产率.在这一工作中我们通过将模型催化剂Pt-TiO₂沉积在疏水多孔碳基底上,构建了具有气液固三相界面微环境的催化体系.基于这种三相体系,O₂能够从空气中快速输送至反应界面,从而大大提高其在反应区的浓度.与传统的固液两相催化体系相比,三相体系中的H₂O₂的生成速率常数提高了10倍以上.这项工作突出了反应界面调控对催化反应性能的重要影响,为开发高效H₂O₂合成体系提供了思路.     

Fe3O4/GO/CeO2复合纳米材料的制备及其对水中亚甲基蓝吸附性能研究

首先通过溶剂热法制备Fe₃O₄纳米颗粒，再通过离子强度调控法制备磁性氧化石墨烯(Fe₃O₄/GO),最后用共沉淀法制得Fe₃O₄/GO/CeO₂复合纳米材料，并用扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线衍射(XRD)等技术对其进行表征。结果表明：Fe₃O₄纳米颗粒与CeO₂纳米颗粒均匀地分散在GO上。研究了Fe₃O₄/GO/CeO₂复合纳米材料对亚甲基蓝染料的吸附性能，并考察了不同因素对吸附性能的影响。由于Fe₃O₄纳米颗粒有着磁性的性质，易回收分离，具有再生利用性能。吸附实验结果表明：Fe₃O₄/GO/CeO₂复合纳米材料循环5次后对亚甲基蓝的吸附率仍在95%以上。因此，Fe     

DMFC阳极催化剂Fe3O4@Pt的制备及其催化性

采用水热法制得粒径为150~300 nm、分散性良好的Fe₃O₄磁性内核颗粒, 经APTES对Fe₃O₄进行氨基化修饰后, 用NaBH₄原位还原H₂PtCl₆制得Fe₃O₄@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Fe₃O₄@Pt颗粒表面主要由Pt组成, 形成了完整包覆一层Pt的Fe₃O₄@Pt粒子, 颗粒粒径为200~300 nm, Fe与Pt的原子比近似为3:1; Fe₃O₄@Pt具有良好的稳定性, 在循环100圈后, Fe₃O₄@Pt修饰的玻碳电极在新配制的0.5 mol/L H₂SO₄+1 mol/L CH₃OH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Fe₃O₄@Pt的90.73%, Fe₃O₄和Pt之间存在电荷传递, 从而提高了Fe₃O₄@Pt的催化活性。因此Fe₃O₄@Pt有望取代Pt作为DMFC的阳极催化剂。     

生物活性玻璃-二氧化锰复合支架的制备与表征

骨修复支架在植入缺损处后出现的炎症与氧化应激有关, 其中过氧化氢(H₂O₂)浓度过高是引起氧化应激的主要原因之一。二氧化锰(MnO₂)能够通过催化分解H₂O₂来消除植入物周围环境过量的H₂O₂, 同时催化H₂O₂分解产生的氧气(O₂)能够缓解骨缺损处因血供不足而导致的缺氧环境, 从而有利于骨组织再生与骨缺损修复。本研究采用简单的氧化还原法在3D打印制备的生物活性玻璃(BG)支架表面原位沉积MnO₂颗粒, 得到BG-MnO₂复合支架(BGM), 赋予BG支架清除H₂O₂的同时提供O₂的能力。研究结果表明, BGM支架表面沉积MnO₂含量随反应溶液中高锰酸钾浓度升高而增加, 其抗压强度随MnO₂含量增加而增强, 但这些支架的孔隙率和降解速度基本保持不变。更为重要的是, BGM支架能够在H₂O₂环境中持续催化分解H₂O₂产生O₂, 当不同Mn含量的BGM (BGM5和BMG9)支架在浓度为2 mmol/L的H₂O₂溶液中催化分解H₂O₂产生的O₂能使溶液中饱和氧浓度分别达到8.4和11 mg/L。细胞实验结果表明, BGM支架对骨髓间充质干细胞的增殖和碱性磷酸酶活性有一定促进作用。因此, BGM支架在骨组织修复领域具有较大的应用潜力。     

Zn2SiO4-ZnO-生物炭复合物的制备及其可见光催化H2O2降解甲硝唑

以松木碱解液代替NaOH溶液作为锌盐沉淀剂, 采用水热法制备了Zn₂SiO₄-ZnO-生物炭三元复合材料(SOB-x-y, x代表松木粉的用量, y代表NaOH浓度), 通过不同手段对样品进行表征, 研究了光催化H₂O₂降解甲硝唑的性能。结果表明, 制备的催化剂由枣核状硅锌矿型Zn₂SiO₄介晶、多边形六方晶相ZnO和松木生物炭构成; 与纯六方晶相ZnO相比, 它具有更大的比表面积与孔容、更小的带隙能和更弱的荧光发射, 因而具有更好的光催化活性。Zn₂SiO₄-ZnO-生物炭对甲硝唑的光催化H₂O₂降解过程符合准一级动力学方程, 其催化活性随NaOH浓度的增大而提高, 随松木粉用量的增加先增加后减小, 以SOB-3-4的性能最优。SOB-3-4的速率常数(k)和降解率(η)随pH的降低而增大, 随H₂O₂浓度的升高而增大, 随催化剂用量的增加先增大后减小; 甲硝唑的降解率随其初始浓度的升高逐渐越低。当初始pH为3、催化剂用量为0.4 g/L、H₂O₂投加浓度为80 mmol/L及甲硝唑初始浓度为300 mg/L时, k为2.68×10 ^-2 min ^-1, 反应3 h后η达到99.70%。本研究结果对处理难降解制药废水提供了重要的实验依据。     

磁性介孔TiO2/氧化石墨烯复合材料的制备及其对U(Ⅵ)的吸附

以氧化石墨烯（GO）、纳米Fe₃O₄、钛酸四丁酯（TBOT）为原料,合成了磁性介孔TiO₂/GO（Fe₃O₄@TiO₂/GO）复合材料,用其处理浓度为10 mg·L-1的含U（Ⅵ）废水。研究了Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料中GO含量、溶液初始pH值、Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料投加量、反应时间、U（Ⅵ）初始浓度及共存离子对U（Ⅵ）吸附的影响。结果表明:在pH值为6、GO质量分数为60wt%、Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料投加量为10 mg的条件下,Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料对U（Ⅵ）的吸附效果最佳,较同等条件下磁性介孔Fe₃O₄@TiO₂复合材料和GO的吸附量分别高了10.99 mg·g-1和1.91 mg·g-1。Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料对U（Ⅵ）的吸附180 min即达到平衡,准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型能很好地描述其吸附过程。解吸实验表明,经5次吸附-解吸后,U（Ⅵ）的吸附率仍高达90.86%,说明Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料具有较高的循环利用性能。      

纳米微球NH2—Fe3O4@聚乙二醇@ZnO的制备及其光催化性能

首先合成氨基功能化Fe₃O₄(NH₂—Fe₃O₄),并以NH₂—Fe₃O₄为磁核,六水合硝酸锌(Zn(NO₃)₂·6H₂O)为锌源,在表面活性剂聚乙二醇(PEG,PEG-400)辅助下通过水热法制备PEG修饰的ZnO(NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO)磁性复合材料。利用XRD、SEM、TEM、XPS、紫外-可见-近红外分光光度计、比表面吸附仪(BET)、振动样品磁强计(VSM)等对NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料组成、形貌、磁性能等进行表征。并进一步以罗丹明B(RhB)染料为模拟污染物,对NH₂?Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料的光催化降解性能进行研究,采用单因素法探究Fe与Zn的原子比(n(Fe)∶n(Zn))、合成温度、表面活性剂种类及用量对NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料光催化降解性能的影响。结果表明,n(Fe)∶n(Zn)=1∶15、水热合成温度为180℃制备的NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料具有良好的光降解性能,0.0500 g NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料在紫外光照射20 min内对50 mL RhB(1.0×10?5 mol·L?1)溶液降解率为90.36%。而相同条件制备的NH₂—Fe₃O₄@PEG@ZnO复合材料呈微球状,比表面积为11.43 m2·g?1,禁带宽度为2.51 eV,对RhB的光催化降解率可提高至99.36%,循环使用10次后,其对RhB的光催化降解率仍可达96.48%,PEG-400对NH₂—Fe₃O₄@ZnO复合材料的光催化活性具有较大的协同效应。      

低负载量Pd/CeO2/γ-Al2O3催化剂用于低温催化氧化VOCs

采用直接吸附法制备了Pd负载量为0.03% (质量分数)的Pd/γ-Al₂O₃和Pd/CeO₂/γ-Al₂O₃催化剂, 并用于评价VOCs的催化氧化性能。通过X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附(BET)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)等对催化剂的结构和表面性能进行了表征。结果表明, 在VOCs体积分数为0.1%, 空速(GHSV)为18000 mL/(g·h)条件下, Pd/CeO₂/γ-Al₂O₃催化剂上甲苯、丙酮和乙酸乙酯实现98%转化率的温度分别为205、220和275 ℃, 比Pd/γ-Al₂O₃分别降低了15、15和20 ℃, 而且即使在较高的气体空速下, Pd/CeO₂/ γ-Al₂O₃催化剂仍能展现出优异的催化氧化性能, 且具有很好的稳定性和选择性。氧化铈的加入对材料的物理化学性质和催化活性有一定的影响, 其中Pd/CeO₂/γ-Al₂O₃含有Ce ³⁺和高含量的PdO, 活性物种主要以PdO形式均匀地分散在载体γ-Al₂O₃表面。另外, PdO与非化学计量的CeO₂之间的金属-载体相互作用增强了Pd/CeO₂/γ-Al₂O₃催化氧化性能。     

磁功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料的性能

先以氧化石墨烯和三氯化铁为原料并用高温水热法制备还原氧化石墨烯/ Fe₃O₄(rGO/Fe₃O₄)复合物,再用其改性环氧树脂制备出rGO/Fe₃O₄/环氧树脂复合材料,研究了(rGO/Fe₃O₄)复合物的添加对其性能的影响。结果表明,(rGO/Fe₃O₄)复合物的添加量为30%的复合材料其冲击强度达到27 kJ/m²,比纯环氧树脂的冲击强度提高了58.8%。在环氧树脂中添加rGO/Fe₃O₄复合物,使其吸波性能显著提高。rGO/Fe₃O₄复合物的添加量为20%的复合材料,其反射率在小于-10 dB的频率范围为7.7~12.3 GHz,有效吸收频宽达4.6 GHz,覆盖了整个X波段。随着石墨烯含量的提高rGO/Fe₃O₄/环氧树脂复合材料达到最小反射率的位置向低频位置移动,控制rGO和Fe₃O₄的相对含量可调控这种复合材料的吸波性能。     

Effect of temperature on the catalytic oxidation of CO over nano-sized iron oxide

Nanocrystallite iron oxide powders were prepared by co-precipitation method using highly purified FeCl₃ and NH₄OH solution. The prepared powders were tested for the catalytic oxidation of CO to CO₂. The effect of oxidation temperature on the catalytic reaction was isothermally investigated using advanced quadrpole mass gas analyzer system. The mechanism of the catalytic oxidation reaction was estimated from the experimental data. Fe₂O₃ nanocrystallite of 78 nm shows a good response towards catalytic CO oxidation at the temperature range 200–500 °C. The catalytic oxidation efficiency reached 98% at 400–500 °C. The reaction was found to be first order with respect to CO. The average activation energy of the reaction was found to be 26.3 kJ/mol which is smaller than the values reported in the literatures. The mechanism of CO catalytic oxidation was investigated by comparing the CO catalytic oxidation data in the absence and presence of oxygen. It was found that the catalytic oxidation of CO over Fe₂O₃ nanocrystallite proceeded by adsorption mechanism. Based on the experimental results, Fe₂O₃ nanocrystallite powders can be recommended as a promising catalyst for CO oxidation.