PUU/Fe3O4@SiO2复合材料制备与性能研究

以Fe_3O_4@SiO_2粒子为磁性填料,合成了PUU/Fe_3O_4@SiO_2复合材料,并对PUU/Fe_3O_4@SiO_2复合材料的形状记忆性能和再加工性能进行研究。结果表明:随着Fe_3O_4@SiO_2粒子含量的逐渐增大,材料热致形状回复所需时间不断缩短,当Fe_3O_4@SiO_2粒子含量为5%时,形状回复时间为134 s,形状固定率为100%,形状回复率为94.44%;当Fe_3O_4@SiO_2粒子含量为5%时,材料具有磁致形状记忆行为,形状固定率为100%,形状回复率为72.22%。PUU/Fe_3O_4@SiO_2复合材料具有可再加工性,随着Fe_3O_4@SiO_2粒子含量逐渐增大,材料再加工所需温度由69℃提高至77℃。     

氧化石墨烯增强磁性弹性体复合材料的制备及性能研究

采用原位共沉淀法制备Fe_3O_4/NRL(天然胶乳)磁性复合乳液,然后在预硫化过程中引入增强剂[水溶液剥离的GO(氧化石墨烯)],制备了GO/Fe_3O_4/NR(天然橡胶)磁性弹性体复合材料。研究结果表明:当w(GO)=0.5%(相对于NR质量而言)时,该复合材料的力学性能明显提高;GO掺量越多,该复合材料的耐溶剂性、拉伸强度、弹性模量和交联密度越大,但磁性能略有下降;当w(GO)=3%时,该GO/Fe_3O_4/NR磁性弹性体复合材料的弹性模量(14.27 MPa)和拉伸强度(11.13 MPa)分别比Fe_3O_4/NR磁性弹性体复合材料提高了231.1%和62.2%、溶胀系数相对最小(达56%)且饱和磁化强度达到27.35 A·m~2/kg。此外,Fe_3O_4、GO在基体中分散良好。     

酚醛树脂改性磁载TiO_2复合材料的制备及太阳光催化性能的研究

以Fe_3O_4为载体,采用溶胶-凝胶法制备酚醛树脂改性磁载TiO_2复合光催化剂,考察其太阳光催化降解苯酚的性能。探讨了Fe_3O_4和PF的负载量、焙烧温度、苯酚质量浓度、溶液的pH等对光催化降解苯酚活性的影响。通过FT-IR、XRD、SEM、UV-Vis等手段对复合光催化剂进行物相表征。结果表明,复合材料中TiO_2为锐钛矿相,PF改性和Fe_3O_4负载促进TiO_2可见光吸收。当苯酚质量浓度为10 mg/L、pH为6、太阳光照射180 min时,8%PF/5%Fe_3O_4/TiO_2(200℃、4 h)复合材料对苯酚的降解率为92.51%。Fe_3O_4的负载提高了各催化剂的磁回收性能。     

PTFE/Al/Fe_2O_3复合材料的性能

研究了以聚四氟乙烯(PTFE)为基体,Al/Fe_2O_3混合物为填料的复合材料的准静态压缩性能和撞击感度,探讨了不同烧结温度和不同PTFE含量对复合材料性能的影响。结果表明,随着PTFE含量以及烧结温度的增加,材料强度均呈现先增加后降低的趋势。PTFE质量分数在70%和80%的PTFE/Al/Fe_2O_3复合材料在烧结温度340~370℃的范围时,能够在准静态压缩过程中产生剧烈反应,发出爆炸声和明亮的火光。370℃烧结的PTFE质量分数为70%的复合材料的撞击感度最高,特性落高值仅有37 cm,非常敏感。在同一烧结温度下,随着PTFE含量的增加,复合材料的撞击感度先增加后降低;PTFE含量相同时,随烧结温度的增加,材料撞击感度为先增加后降低。     

Fe3O4@ABc复合材料的制备及其对水中甲基橙的吸附

以Fe_3O_4纳米粒子和海藻生物质炭(ABc)为原料,采用共沉淀法制备了磁性海藻生物质炭(Fe_3O_4@ABc)复合材料,并用于甲基橙(MO)的吸附。通过XRD、SEM、TEM、FTIR和VSM对Fe_3O_4@ABc复合材料进行了表征。考察了溶液pH、吸附剂添加量对MO吸附性能的影响,并进行了吸附动力学和等温吸附模型拟合。结果表明,Fe_3O_4纳米粒子成功复合到ABc表面,Fe_3O_4@ABc复合材料具有超顺磁性,在外在磁场的作用下能够快速分离;当m(ABc)∶m(Fe_3O_4)=2∶1时,制备的Fe_3O_4@ABc复合材料比表面积为622.88m2/g,平均孔径1.55 nm,具有良好的MO去除效果。当MO质量浓度为100 mg/L,Fe_3O_4@ABc添加量为10 mg,pH为3,吸附时间240 min,MO的去除率为96.14%。制备的Fe_3O_4@ABc复合材料对MO的吸附过程符合拟一级动力学模型,吸附等温线符合Freundlich模型,并以物理吸附为主,化学吸附为辅。     

针状硅灰石/碳纤维协同作用对PTFE性能的影响

选择针状硅灰石(Wo)和碳纤维(CF)作为协同改性剂,制备聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,并对改性复合材料的力学性能、热力学性能和耐磨损性能进行测试。结果表明:改性剂与PTFE基体结合,使得复合材料稳定性提高;改性剂含量越大,弹性模量越大;Wo和CF协效改性效果明显,断裂伸长率和洛氏硬度与纯PTFE相比分别提高11.5%和23.1%。DSC和TMA测试结果表明:复合材料的熔点和结晶度与纯PTFE相比无明显差异,但线膨胀系数由1.29×10~(-4)℃提升至1.72×10~(-4)℃;玻璃化转化温度由307.9℃提升至312.1℃。干摩擦实验中,20%Wo对PTFE的改善效果最好,平均摩擦系数由0.241降至0.179;体积磨损率由853×10~(-4)mm~3/(N·m)降至0.71×10~(-4)mm~3/(N·m);湿摩擦实验中,10%Wo与10%CF对PTFE的改善效果最好,平均摩擦系数由0.161降至0.112;体积磨损率由511×10~(-4)mm~3/(N·m)降至5.34×10~(-4)mm~3/(N·m)。比较干湿两种场景,PTFE+10%Wo+10%CF的耐磨损性能最好。     

Li4Ti5O12/Fe3O4复合材料的制备及其电化学性能

以醋酸锂和钛酸四正丁酯为原料,制备了纯相Li_4Ti_5O_(12),再用简单的水热法合成Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料作为锂离子电池的负极材料,通过XRD、SEM以及电池测试系统对纯相Li_4Ti_5O_(12)和Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料进行了结构、形貌及电化学性能测试。结果表明,制得的复合物具有较好的球形结构且粒径较小(200～300 nm),综合电化学性能较好。由于复合的Fe_3O_4有较高的理论容量,该Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料表现出比纯相Li_4Ti_5O_(12)大的容量,在1.0 C下循环100圈后,Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4的放电比容量仍能达到470.2 m A·h/g,同时也表现出比纯相Li_4Ti_5O_(12)更优的倍率性能。     

一锅法和两步法合成磁性羟基磷灰石重金属吸附材料的研究

分别采用一锅法和两步法工艺制备了磁性羟基磷灰石复合材料(HAP/Fe_3O_4复合磁性材料)。通过X射线衍射(XRD)对两种方法合成的HAP/Fe_3O_4复合磁性材料进行微观结构表征与分析,并研究了HAP/Fe_3O_4复合磁性材料对Cd~(2+)的吸附性能。结果表明:羟基磷灰石均匀负载在Fe_3O_4微粒表面,HAP/Fe_3O_4复合磁性材料对Cd~(2+)的吸附性能比HAP明显提高,且一锅法合成的HAP/Fe_3O_4复合磁性材料中HAP在Fe_3O_4表面分布更均匀,更牢固,且比表面积更大,较两步法好,具有更好的磁分离能力。随着Cd~(2+)初始浓度由0. 02 mg/L增大到0. 1 mg/L,去除率均呈下降趋势,吸附量呈上升趋势,当Cd~(2+)初始浓度为0. 1 mg/L时,一锅法制得HAP/Fe_3O_4复合磁性材料对Cd~(2+)的去除率在90%以上,其吸附量较HAP吸附量提高30%以上,两步法制得HAP/Fe_3O_4复合磁性材料对Cd~(2+)的去除率在85%以上,其吸附量较HAP吸附量提高了20%以上。HAP/Fe_3O_4复合磁性材料在外加磁场的作用下具有良好的分离回收和循环利用性能,是一种潜在的重金属高效吸附材料。     

Fe_3O_4/纤维素磁性纳米材料对亚甲基蓝的吸附性能研究

以纤维素和氯化亚铁为主要原料,制备了一种新型的磁性纳米复合材料,用于吸附水溶液中的亚甲基蓝,探索了Fe_3O_4与纤维素的质量比、反应时间、吸附剂用量、亚甲基蓝初始浓度等对材料吸附性能的影响。结果表明,Fe_3O_4/纤维素复合材料吸附亚甲基蓝的最佳条件为:2 mL初始浓度10 mg/L的亚甲基蓝废水,Fe_3O_4/纤维素质量比为1∶8,吸附剂用量为8 mg,吸附反应时间为10 min。在此条件下,Fe_3O_4/纤维素复合材料对亚甲基蓝的去除率可达91%。Fe_3O_4/纤维素复合材料吸附亚甲基蓝的过程符合Langmuir模型。该新型复合材料的吸附性能和磁性能有力的结合,使其具有易分离、易回收且能够循环利用的特点。同时,该材料制作成本低、适宜大规模生产。     

Fe_3O_4/纤维素磁性纳米材料对亚甲基蓝的吸附性能研究

以纤维素和氯化亚铁为主要原料,制备了一种新型的磁性纳米复合材料,用于吸附水溶液中的亚甲基蓝,探索了Fe_3O_4与纤维素的质量比、反应时间、吸附剂用量、亚甲基蓝初始浓度等对材料吸附性能的影响。结果表明,Fe_3O_4/纤维素复合材料吸附亚甲基蓝的最佳条件为:2 mL初始浓度10 mg/L的亚甲基蓝废水,Fe_3O_4/纤维素质量比为1∶8,吸附剂用量为8 mg,吸附反应时间为10 min。在此条件下,Fe_3O_4/纤维素复合材料对亚甲基蓝的去除率可达91%。Fe_3O_4/纤维素复合材料吸附亚甲基蓝的过程符合Langmuir模型。该新型复合材料的吸附性能和磁性能有力的结合,使其具有易分离、易回收且能够循环利用的特点。同时,该材料制作成本低、适宜大规模生产。     

磁性固体酸催化制备高羟值植物油基多元醇

以ZrOCl_2·8H_2O和纳米Fe_3O_4为原料,用共沉淀法制备了ZrO_2/Fe_3O_4载体,并以浸渍法将SO_4~(2–)负载于ZrO_2/Fe_3O_4载体上作为活性中心,制得SO_4~(2–)/ZrO_2/Fe_3O_4催化剂。利用FTIR、EDS、XRD等对催化剂的组成、结构、表面酸性、磁性能进行了表征。将此磁性固体酸催化剂应用于甘油作为开环剂的环氧大豆油制备多元醇反应体系中,考察了催化剂用量、温度、反应时间等对开环转化率及产物羟值的影响。结果表明,最佳反应条件为:催化剂用量为环氧大豆油质量的1%,反应温度80℃,反应时间6 h。在该条件下环氧大豆油开环转化率达99%,产物羟值达365 mg KOH/g。     

Pd/Fe_3O_4磁性复合材料的生物合成及其催化性能研究

利用金属还原菌Shewanella oneidensis MR-1在Fe_3O_4微球上原位负载钯纳米颗粒,成功合成了Pd/Fe_3O_4磁性复合材料并对其进行表征分析。Pd/Fe_3O_4磁性纳米复合材料能催化硼氢化钠还原对硝基苯酚等硝基芳香化合物,反应30 min后,对硝基苯酚(4-NP)的去除率可达98%。Pd/Fe_3O_4磁性复合材料在室温下具有超顺磁性,在外加磁场条件下即可快速从反应液中分离出来和重复利用,且重复利用10次后4-NP去除率依然超过86%,具有良好的稳定性。该生物合成方法不需要有害的试剂,而且解决了生物钯的回收和重复利用问题,为贵金属纳米复合材料的发展开辟了一条新的、环境友好的途径。     

Ag/Fe_3O_4磁性复合材料的生物合成及光催化性能研究

用金属还原菌Shewanella oneidensis MR-1在Fe_3O_4微球表面原位还原Ag+形成了Ag/Fe_3O_4磁性复合材料。采用HRTEM、XRD、VSM、XPS对Ag/Fe_3O_4的结构和性能进行表征。结果表明:银纳米颗粒(约15 nm)较为均匀分散在Fe_3O_4微球(约380 nm)表面;在可见光照射下,Ag/Fe_3O_4具有较高的催化活性,50 min内对亚甲基蓝的降解率可达96.3%,较未负载Ag的Fe_3O_4微球的降解率提高了20.3%。Ag/Fe_3O_4在室温下呈现超顺磁性,饱和磁强度为34.9 emu/g,在外加磁场条件下能快速从溶液中分离;且复合材料表现出较好的循环稳定性,6次循环后其催化活性无明显变化。     

TiO_2-Fe_3O_4复合催化剂对乳酸左氧氟沙星的光解研究

针对抗生素的污染问题,采用磁性Fe_3O_4为核心制备新型纳米光催化复合材料,以乳酸左氧氟沙星为目标抗生素,与纯Ti O_2条件下光催化降解进行对比。结果表明,在p H为10~11、温度100℃、相同体积的0.5 mol/L的Fe SO_4与Fe Cl_3溶液制备的复合催化剂降解效果明显,质量浓度分别为10、100 mg/L的LVF溶液Ti O_2适宜用量分别为0.05、10 g/L。Fe_3O_4在反应过程中发挥了重要作用。该复合催化剂还具备多次回收利用、无污染等优势,可为医用及兽用抗生素的有效后处理提供参考。     

HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层的制备及其生物活性

以羟基磷灰石(HA)、壳聚糖(CS)、SiO_2和Fe_2O_3粉体为原料,采用电泳沉积法制备了HA/CS/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层,经700℃烧结2 h后得到HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层。通过FTIR、SEM、EDS、XRD、万能材料试验机、电化学工作站对HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层进行了性能测试与结构表征,采用自主构建的2-[4-(2-羟乙基)-1-哌嗪基]乙磺酸(HEPES)模拟体液(H-SBF)对复合涂层的体外生物活性进行了评价。结果表明:HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层与钛基体间的结合强度达31.9 MPa;HA/SiO_2/Fe_2O_3复合涂层在H-SBF中的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为0.276 V和1.113×10-8A/cm~2;该复合涂层粉体对枯草芽孢杆菌的抑菌率达到81.9%。在H-SBF中培养14 d后,复合涂层表面碳磷灰石化。     

碳包裹磁性颗粒对离子液体的吸附研究

以Fe_3O_4为载体,通过浓硫酸蔗糖碳化法制备出Fe_3O_4/C复合材料,并通过X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对磁性复合材料进行表征,考察了其对水中5种咪唑离子液体的吸附性能。结果表明,Fe_3O_4/C可以有效脱除水中的离子液体,其饱和吸附容量为0.31~0.41 mmol/g,随着离子液体烷基链的增长,吸附容量增加;吸附过程符合准二级动力学及Langmuir模型。Fe_3O_4/C经硫酸或丙酮溶液解吸之后可以多次重复利用。     

两步法制备核壳结构Fe_3O_4@PDA@BSA纳米复合材料

采用溶剂热法制备了Fe_3O_4纳米粒子,再经两步法制备了核壳结构Fe_3O_4@PDA@BSA纳米复合材料,并利用X-射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)对样品形貌及磁性能进行了表征。结果表明,所制备的Fe_3O_4纳米粒子粒径为3~21nm;核壳结构Fe_3O_4@PDA@BSA纳米复合材料的壳层厚度为10~20nm,比饱和磁化强度为58.8emu·g-1,具有良好的磁性能和生物安全性。该方法简单、反应条件温和、绿色环保,具有较好的适用性。     

刚玉型复合氧化物催化剂Cr1.3Fe0.7O3上二氯甲烷催化燃烧

通过溶胶-凝胶法合成一系列具有刚玉结构的Cr_(1.3)Fe_(0.7)O_3复合氧化物,在二氯甲烷催化燃烧反应中进行活性评价。结果表明,复合氧化物比单金属氧化物CrO_x和FeO_x具有更高的催化活性,其催化活性与氧化物的表面酸性和可还原性密切相关,二者在反应中协同作用。与高温焙烧样品相比,低温焙烧的Cr_(1.3)Fe_(0.7)O_3催化剂具有更高的比表面积、表面酸性和可还原性,催化性能更优。以表面酸性位数量为基础计算的催化剂转化频率(TOF)表明,各Cr_(1.3)Fe_(0.7)O_3催化剂活性相近(300℃时约2.3×10~(-3) s~(-1)～2.8×10~(-3) s~(-1)),表面酸性位上发生二氯甲烷分子吸附及C-Cl键断裂,是反应活性位。300℃时Cr~(6+)的TOF为9.3×10~(-3) s~(-1),Cr~(3+)的TOF为0.59×10~(-3) s~(-1),Cr~(6+)物种比Cr~(3+)物种具有更高的活性。     

Fe_3O_4-CdTe/CdS磁性荧光复合材料的制备

采用水相回流法制备出光谱可调的CdTe/CdS量子点,分别用透射电子显微镜(TEM)、能谱色散仪(EDS)、荧光分光光度仪对其形貌性能进行表征。用氨基聚倍半硅氧烷(NH_2-POSS)功能化CdTe/CdS量子点使其带有正电荷,再与带负电荷的Fe_3O_4磁性纳米粒子进行静电自组装,最终制备出磁性荧光复合材料(Fe_3O_4-CdTe/CdS)。并对量子点与氨基聚倍半硅氧烷的质量比、量子点与Fe_3O_4的质量比以及三者不同的组装顺序进行优化。结果表明,当量子点与氨基聚倍半硅氧烷和Fe_3O_4的质量比分别为6∶1和20∶1、组装顺序为量子点-氨基聚倍半硅氧烷-Fe_3O_4时得到复合材料的性能最佳。     

Fe_3O_4对掺杂聚吡咯复合阴极的改性效果

将碳毡(Cff)吸附催化剂Fe_3O_4后,利用恒定电位法,在其表层聚合掺杂聚吡咯(PPy)。使用电化学工作站,测试Fe_3O_4对原复合阴极电化学行为的影响。结果表明,Fe_3O_4-对甲苯磺酸钠(Na PTS)-PPy改性的复合阴极具有高电导率,比原复合电极高出5倍,比掺杂复合电极高出36.9%,表征出较突出的导电性能。SEM显示阴极表面附着活化Fe_3O_4能更好地解决磁性颗粒易团聚的问题。Fe_3O_4改性的阴极CV曲线的峰值提前出现,表明其具有较好的电学性能。同时,Fe_3O_4复合阴极MFC具有稳定的水处理与高效产电能力,最大功率密度可达7.063 V/m~3,库伦效率为34.6%。