锐钛矿型TiO2 / MnFe2O4 核壳结构复合纳米颗粒的制备及其光催化特性

采用柠檬酸盐前驱体技术, 合成了粒径约为20～70 nm 的尖晶石结构MnFe₂O₄ 纳米颗粒, 用聚乙烯亚胺( PEI) 对MnFe₂O₄ 纳米颗粒进行表面处理后, 以异丙醇钛为前驱物, 采用sol2gel 法在纳米MnFe₂O₄ 表面包覆锐钛矿型TiO₂ 纳米层形成核壳结构。利用透射电子显微镜( TEM) 、X射线衍射仪(XRD) 和振动样品磁强计等测试手段对样品的结构、形貌、粒径以及磁学性能等进行了表征。采用罗丹明B 的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价。结果表明, 核壳结构TiO₂ / MnFe₂O₄ 复合纳米颗粒的光催化活性随着壳层厚度的增加而增强,当达到一定厚度以后, 其催化活性不随壳层厚度的增加而改变。复合颗粒中TiO₂ 含量达到30 wt % , 反应时间4 h时, TiO₂ / MnFe₂O₄ 磁性光催化剂对罗丹明B 的光降解率达到100 % , 与纯TiO₂ 纳米粉体的催化活性相当, 且光催化活性稳定, 是一种便于回收、可重复使用的高效光催化剂。      

MnFe2O4/还原氧化石墨烯纳米复合材料的光学性能

由于纳米尺度的尖晶石结构金属氧化物独特的晶体结构和能带结构,使其具有广阔的应用前景。采用水热法合成了MnFe₂O₄复合还原氧化石墨烯(MnFe₂O₄/rGO)纳米复合材料,采用XRD、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、FTIR、XPS、拉曼光谱(Raman)、光致发光光谱(PL)和紫外-可见光谱漫反射(UV-vis DRS)对样品的晶体结构、形貌、元素分布、结合能和光学性能进行表征。结果表明,制备的MnFe₂O/rGO复合材料为立方尖晶石结构,形貌呈不规则的椭球形,颗粒大小比较均匀。rGO表面所负载的MnFe₂O₄纳米粒子被石墨烯部分包裹,颗粒尺寸小,分散性好。MnFe₂O₄/rGO复合材料的电子-空穴对的再结合效率降低,其中石墨烯具有较多缺陷,无序程度较高,含氧基团被聚乙烯吡咯烷酮(PVP)部分还原,数量大大减少。MnFe₂O₄/rGO复合材料的带隙小于纯MnFe₂O₄带隙,发生了红移现象。      

Yb3+,Tb3+共掺杂Sr2B2O5荧光粉的制备及其下转换发光性能的研究

采用高温固相法合成了Tb³⁺, Yb³⁺共掺杂的Sr₂B₂O₅荧光粉。通过X射线衍射(XRD)和荧光光谱(PL)对样品的物相结构和发光性质进行了表征。XRD结果表明, 合成样品为单斜结构的Sr₂B₂O₅相。分别使用543 nm和980 nm的监测波长, 得到的激发光谱均在354 nm、374 nm处有较强的激发峰, 其中374 nm处最强, 说明Sr₂B₂O₅荧光材料在近紫外光区对太阳光有很强的吸收; 在374 nm( Tb³⁺:⁷F₆→⁵D₃) 紫外光激发下, 观察到Tb³⁺: ⁵D₄→⁷F_J ( J = 6, 5, 4, 3) 可见光区发射光, 并检测到Yb³⁺: ²F_5/2→²F_7/2的近红外发射光。通过研究激发光谱和发射光谱与Yb³⁺掺杂浓度的关系, 发现在单斜晶体Sr₂B₂O₅中, Yb³⁺具有很高的猝灭浓度。     

YVO4∶Eu3+,Bi3+红色荧光粉的水热合成及其荧光性能

以Y₂O₃、Eu₂O₃、Bi(NO₃)₃·H₂O、浓HNO₃、偏钒酸铵、氨水、无水乙醇和一缩二乙二醇为原料,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助水热法合成YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和荧光光谱(FL)等手段对产品进行了表征和分析。结果表明：合成的样品为YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒,均具有四方晶相结构,其微结构随反应溶液的的pH值变化。YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒在619 nm处有较强的红光发射(电偶极跃迁⁵D₀→⁷F₂),在594 nm有较弱的橙光发射(磁偶极跃迁⁵D₀→⁷F₁)。随着Eu/Bi比值的增大材料的荧光先增强后减弱,在Eu/Bi比值为5时样品的红光发射最强。溶液的pH值影响YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光强度,其中pH值为10时的样品其红光发射最强。并探讨了YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光机理。     

自组装法制备磺化聚苯乙烯@Fe3O4磁性复合颗粒及其磁性能

实现结构可控、均匀包覆是制备核-壳复合材料的关键。采用离子交换法完成了磺化聚苯乙烯(PSS)表面Na+与溶液中Fe2+和Fe3+的交换,于碱性条件下制备了PSS表面负载Fe₃O₄(PSS@Fe₃O₄)的磁性复合颗粒。通过称重法计算了Fe₃O₄最大包覆率;通过振动样品磁强计(VSM)测试了不同负载含量下PSS@Fe₃O₄复合颗粒的磁性能;通过XRD、衰减全反射-FTIR (ATR-FTIR)、SEM-EDS分析了PSS@Fe₃O₄磁性复合颗粒的化学组成和微观结构。结果表明,随着Fe2+/Fe3+浓度增加,PSS@Fe₃O₄磁性颗粒的饱和磁化强度也随之增大,最大饱和磁化强度为7.51 emu/g,并具有明显的磁响应性;Fe₃O₄均匀包覆在PSS表面,最大包覆率为8.3 wt%。PSS@Fe₃O₄磁性复合颗粒有望用于磁流变、医学及水处理领域。      

磷酸根掺杂MnFe2O4及其赝电容特性

采用水热法先合成MnFe₂O₄(MFO), 然后通过与PH₃反应制备了磷酸根离子掺杂的MnFe₂O₄(PMFO), 以提高它的电化学性能。研究结果表明, 磷酸根掺杂不仅增大了MnFe₂O₄的比表面积, 也增加了材料的电导性。在1 A/g电流密度下, PMFO比容量为750 F/g, 与MFO相比, 比电容提高了近70%, 同时循环稳定性也得到了极大改善。以PMFO为正极、活性碳为负极的非对称超级电容器(ASCs), 在功率密度为2.7 kW/kg时, 能量密度达到168.8 Wh/kg。因此, PMFO是有极大应用前景的超级电容器电极材料。     

掺杂Mg对纳米CoFe2O4/SiO2复合薄膜结构和磁性的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法制备了纳米Co_1-xMg _xFe₂O₄/SiO₂(x = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8) 复合薄膜。利用XRD、SEM、原子力显微镜、振动样品磁强计对薄膜的结构、形貌和磁性进行了分析, 研究了Mg²⁺含量对样品结构和磁性的影响。结果表明, 样品中Co_1-xMg _xFe₂O₄具有尖晶石结构, 晶粒尺寸在38~46 nm之间。随着Mg²⁺含量的增加, Co_1-xMg _xFe₂O₄的晶格常数减小, 样品的饱和磁化强度减小, 矫顽力先增大后减小。样品Co_0.4Mg_0.6Fe₂O₄/SiO₂垂直和平行膜面的矫顽力分别为350.7 kA·m^-1和279.4 kA·m^-1, 剩磁比分别为67.2%和53.9%, Co_1-xMg _xFe₂O₄/SiO₂复合薄膜具有较明显的垂直磁各向异性。     

——————————CaSi2O2N2:Eu2+中空荧光纤维的制备及其发光性能研究

采用静电纺丝与气相还原氮化相结合的方式制备了用于白光LED的CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光纤维。通过调节纺丝溶液溶剂的配比, 得到了空心结构的Ca-Si-O-Eu纳米纤维和CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光纳米纤维。样品在微观上保持中空纤维结构, 宏观上也保持薄膜的状态。利用X射线衍射对样品物相结构进行分析, Ca-Si-O-Eu中空纤维在1300℃保温5 h后得到层状结构的CaSi₂O₂N₂, Eu²⁺离子的掺入没有改变CaSi₂O₂N₂的主晶相。在400 nm激发光照射下CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光纤维在550 nm附近具有一个宽发射峰, 对应着Eu²⁺离子4f⁶5d→4f⁷跃迁。与CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光粉或普通荧光纤维膜比较, 制备的中空荧光纤维膜有更高的发射光强度。     

研磨-焙烧法制备La2O3/BiOCl复合光催化剂及其对高浓度染料降解性能

首先利用沉淀法合成了BiOCl纳米片, 然后利用研磨-焙烧法将La₂O₃纳米颗粒复合到BiOCl纳米片中, 制备了一系列La₂O₃/BiOCl复合光催化剂(La₂O₃: 1wt%、2wt%、4wt%、8wt%)。运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和光致发光(PL)谱等对样品的晶相、光吸收和表面性能等进行了表征。以紫外灯(λ = 254 nm)为光源, 评价了所制备样品光催化降解高浓度染料酸性橙II(40×10^-6)的活性。结果表明, 经过研磨-焙烧后该系列催化剂均具有较好的结晶性能, 同时2~5 nm的La₂O₃纳米粒子粘附在BiOCl纳米片表面。200℃焙烧制备的1wt%La₂O₃/BiOCl催化剂具有丰富的表面羟基, 对染料表现出较强的吸附性能。该催化剂表现了最高的光催化活性, 活性为纯BiOCl的2.4倍。另外, La₂O₃/BiOCl中的La³⁺提供的氧化-还原势阱可能捕获光生电子, 从而阻止了光生电子(e^-)和空穴(h⁺)的复合, 有利于光催化活性的提高。     

MgAl2O4:Mg荧光粉的合成及其发光性能

用超声辅助聚丙烯酰胺凝胶法合成了MgAl₂O₄:Mg荧光粉。在MgAl₂O₄体系中引入的Mg金属颗粒抑制了MgAl₂O₄相的形成,在900℃及以上的温度烧结MgAl₂O₄:Mg干凝胶粉末,镁颗粒氧化成MgO。Mg金属颗粒的引入使MgAl₂O₄:Mg荧光粉的形貌由细小的纳米颗粒变为方便面型;MgAl₂O₄:Mg荧光粉的颜色由在600℃烧结时的暗棕色变为在800℃烧结时的白色,在1000℃烧结时白色变暗。随着烧结温度的提高MgAl₂O₄:Mg荧光粉的能带先增大后略微减小。引入镁颗粒使荧光光谱中位于395和425 nm的两个荧光峰淬灭,在650、656和680 nm出现三个新的荧光发射峰,且随着烧结温度的提高发光强度减弱。金属颗粒的表面等离子体共振导致MgAl₂O₄主晶格荧光淬灭,缺陷能级使MgAl₂O₄:Mg荧光粉产生了新的荧光发射峰。     

纳米Fe3O4@茶渣/海藻酸钙磁性复合材料制备及其对亚甲基蓝的吸附性能与吸附机制

采用离子共沉淀技术在茶渣(Tea waste, TW)表面沉积纳米Fe₃O₄粒子(TW@nano-Fe₃O₄),用溶胶凝胶法制备茶渣@纳米Fe₃O₄/海藻酸钙(TW@nano-Fe₃O₄/CA)磁性复合微球,通过SEM、XPS、XRD、振动样品磁强计(VSM)及万能试验机对材料结构和性能进行了表征与测试,并研究了其对水溶液中亚甲基蓝(Methylene blue, MB)的吸附性能与机制。结果表明,TW@nano-Fe₃O₄/CA复合微球磁性响应明显,粒径为1.2~1.7 mm。微球表面粗糙、褶皱,内部为疏松多孔道结构。随TW@nano-Fe₃O₄含量增加,微球粒径增加,磁响应增强,但对MB的吸附量缓慢下降;TW@nano-Fe₃O₄/CA微球对MB的吸附动力学数据与准二级动力学方程拟合较好,等温吸附过程符合Langmuir模型,对MB的吸附过程是自发性和熵减小的放热过程。在303 K下,质量配比为TW@nano-Fe₃O₄∶CA=4∶1的复合微球对MB的Langmuir最大吸附量为272.5 mg·g^-1,比TW提高86.7%,并具有良好的再生与循环使用性能。     

Fe3O4/高岭土磁性复合材料对Cu2+的吸附性能

为实现高岭土（Kaolin）在Cu²⁺废水处理中的实际应用,采用球磨方法制备了剥离Kaolin,并通过氧化沉淀法制备了Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料。通过激光粒度分析仪、SEM、XRD对Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料的形貌及组成进行表征,并通过测试Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的饱和吸附量和磁分离回收率,确定了当Kaolin球磨4.0 h、掺量为3.0 g时所制备的Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的吸附性能最佳,平衡吸附量为17.98 mg/g。磁滞回线结果表明,Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料具有较好的磁响应性,饱和磁化强度约为16.19 emu/g。此外,采用Langmuir和Freundlich吸附等温式对Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料的吸附数据进行拟合,结果表明,Fe₃O₄/Kaolin磁性复合材料对Cu²⁺的吸附行为基本符合Langmuir吸附等温模型和Freundlich吸附等温模型,既存在单分子层吸附,也存在多分子层吸附。     

CuFe2O4/纳米纤维素磁性复合材料的制备及催化性能

采用简单易行的一锅溶剂热法原位合成CuFe₂O₄/纳米纤维素（CuFe₂O₄/CNC）磁性复合材料,并研究CuFe₂O₄/CMC磁性复合材料催化剂在NaBH₄作用下催化还原4-硝基酚（4-NP）性能。结果表明:所制备的CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料为单一尖晶石结构,具有超顺磁性,纳米颗粒尺寸约为10 nm,其饱和磁化强度为33.15 emu·g-1。与CuFe₂O₄纳米颗粒相比,CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料的比表面积提高到89.9 m2·g-1（CuFe₂O₄纳米颗粒的比表面积为53.9 m2·g-1）。CNC有助于改善CuFe₂O₄的单分散性,且对4-NP的吸附作用能加快反应的传质速率。将CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料用于催化还原4-NP,反应符合一级动力学特征;当CNC的添加量为0.2 g时,可以将4-NP（100 μL,0.005 mol·L-1）溶液在25 s催化还原完全,表现出优异的反应活性。催化剂循环使用5次后,对4-NP的转化率仍能保持90%以上。      

硅藻土原位生长Nb2O5纳米棒及表面Cr(VI)吸附转化行为研究

以活化铌酸为铌源, 草酸铵为沉积剂, 十二烷基苯磺酸钠为模板剂, 采用水热法在硅藻土表面原位生长Nb₂O₅纳米棒。采用SEM、TEM、XRD、BET、FT-IR和XPS等分析方法对样品进行表征, 反应14 h后, Nb₂O₅纳米棒长度为500~700 nm, 直径为25~35 nm; 硅藻土原位生长Nb₂O₅纳米棒样品比表面积为157 m²/g。研究了样品对Cr(VI)的吸附与光还原行为, 可见光条件下对Cr(VI)吸附量可达220 mg/g; 紫外光条件下, 可将表面吸附的Cr(VI)转变为Cr(III), 样品经过5次循环使用后, 对Cr(VI)(100 mg/L)降解率仍能保持在93%左右。样品可对重金属污染废水中Cr(VI)进行吸附与毒性降解一体化去除。     

Preparation and characterization of porous Nb2O5 nanoparticles

Porous niobium oxide (Nb₂O₅) nanoparticles have been successfully prepared without any surfactant assisting. They were characterized by X-ray diffraction (XRD), nitrogen sorption, transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM). The results show that the porous Nb₂O₅ nanoparticles are polycrystalline, the Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area is 12.09 m²/g and the average pore size is 3.4 nm. In addition, spherical and flake-like Nb₂O₅ samples were obtained and characterized. Possible explanations for the formation of Nb₂O₅ nanocrystals with different morphologies are discussed.     

印迹改性磁性交联壳聚糖的表征及吸附性能

为了提高壳聚糖（CS）对Pb²⁺的去除能力,制备了印迹改性磁性交联壳聚糖（Pb-TMCS）,采用FTIR、SEM和XRD对其结构和形态进行了表征,研究了Pb-TMCS对Pb²⁺的吸附、脱附性能及选择性。结果表明：与CS相比,Pb-TMCS的表面孔隙和褶皱增多;Pb-TMCS引入了更多的-OH和-NH₂;Pb-TMCS内部包覆磁性物质Fe₃O₄,Pb-TMCS对 CS的相对选择性系数大于2;Pb-TMCS对Pb²⁺的吸附量从CS的25.57 mg/g提高到45.26 mg/g,脱附3次后仍可重复使用。Pb-TMCS回收方便,对Pb²⁺选择吸附性能好,无污染,在重金属废水处理中具有广阔的应用前景。     

凹凸棒土负载CeO2-La2O3复合材料制备表征及催化性能

以凹凸棒土(ATP)为载体, 以Ce(NO₃)₃·6H₂O和La(NO₃)₃·6H₂O为原料, 以C₆H₁₂N₄(HMT)为沉淀剂, 采用均相沉淀法制备了不同铈镧比的CeO₂-La₂O₃/ATP(Ce:La=9:1~3:7, 摩尔比, 下同)复合材料。用TG-DSC、 TEM、 XRD和FTIR对所制备复合材料的微观结构和形貌进行表征, 并分别考察不同铈镧比和H₂O₂添加量对酸性品红模拟废水脱色降解的影响。结果表明, 当Ce:La=5:5时, CeO₂-La₂O₃固溶体颗粒均匀分布在ATP表面, 颗粒尺寸为5~10 nm。随着铈镧摩尔比的增加, 酸性品红的降解率呈先增后减的趋势, 且当Ce:La=5:5、 H₂O₂为10 mL、 酸性品红浓度为100 mg/L时, 降解效果最好, 300 min后的最大降解率达82%。     

Fe3O4@离子印迹聚(St-HPMA-DVB)复合材料的合成及其对水中高氯酸盐选择性吸附

采用超声协助悬浮聚合法以高氯酸根（ClO₄-）为模板制备了Fe₃O₄@离子印迹聚（苯乙烯-3-（2-氨基三乙基四胺）-2-甲基丙烯酸羟丙酯-二乙烯苯）（Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB））磁性复合材料,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,考察了交联剂DVB用量对材料结构与性能的影响。结果表明:合成的Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料平均粒径为500~2 000 nm,随DVB用量的增加而增大;磁化强度为9.77~12.78 emu/g,随DVB用量的增加而减小;DVB的加入有利于Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料的离子印迹空腔的形成和稳定。考察了不同溶液pH值、ClO₄-的初始浓度、吸附时间等条件下Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）吸附水中ClO₄-的性能,发现溶液pH值能显著影响Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料对ClO₄-的吸附效果,pH为3.0时效果最佳;不同DVB用量Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料对ClO₄-的吸附量和选择性有影响,当DVB用量为0.5 g时,Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料的吸附量和选择性最佳;吸附机制以离子交换和静电引力为主。等温吸附线符合Langmuir模型,Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料的饱和吸附量（q_m,c=76.9~111.1 mg/g）高于非离子印迹材料Fe₃O₄@非离子印迹聚（NIP）（St-HPMA-DVB）磁性复合材料（q_m,c=62.5 mg/g）。吸附过程可在10 min内达到平衡,符合准二级动力学模型;Fe₃O₄@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料能高选择性地有效吸附水中ClO₄-,对ClO₄-的印迹因子α为1.8,对几种常见共存离子的选择性因子β>5.8,是潜在的高选择性吸附和回收ClO₄-的功能材料。