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。     

Fe_3O_4/P(St/ACPA)磁性高分子纳米球的制备与磁性能研究

采用化学共沉淀方法制备Fe_3O_4磁性粒子,并使用油酸和十一烯酸对其进行表面改性,然后采用一步细乳液聚合法制备含有羧基官能团的Fe_3O_4/P(St/ACPA)磁性高分子纳米球,对磁流体和磁性高分子纳米球进行性能表征。结果表明,改性的Fe_3O_4磁流体分散性好,粒径均一,在室温下呈超顺磁性,磁含量为68.5%(w),饱和磁化强度为51.3emu/g;Fe_3O_4/P(St/ACPA)磁性高分子纳米球成球性好,粒径为70 nm,磁含量为39%(w),饱和磁化强度为27.9 emu/g。     

功能化Fe_3O_4纳米粒子去除水中Cu~(2+)的研究

本文通过水热法合成了Fe_3O_4磁性纳米颗粒,采用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对Fe_3O_4颗粒进行表面修饰,得到氨基化磁性微粒,并表征其性能。并用氨基化Fe_3O_4磁性纳米粒子构建铜离子吸附体系。实验结果表明,Fe_3O_4纳米粒子和功能化Fe_3O_4纳米粒子的磁饱和强度值(M)分别为78和59emu·g~(-1)。最终确定的最优工艺组合为:APTMS@Fe_3O_4添加量2mL,温度30℃,吸附时间15min。     

Fe_3O_4@SiO_2-Cu复合磁性纳米粒子的制备及其脱硫性能的研究

采用水解法合成了核壳型Fe_3O_4@SiO_2载体,用等体积浸渍法在磁性Fe_3O_4@SiO_2载体表面负载CuCl_2,得到Fe_3O_4@SiO_2-Cu磁性纳米粒子吸附剂。采用XRD、TEM、FT-IR、XPS、N_2吸附-脱附和振动样品强磁计(VSM)等表征手段对制备的吸附剂进行表征,考察了吸附剂对模型汽油中不同硫化物的脱硫性能。结果表明,核壳型Fe_3O_4@SiO_2载体的比表面积为246.5 m~2/g,同时饱和磁强度为44.6 emu/g。负载铜离子后,Fe_3O_4@SiO_2-Cu的饱和磁强度为43.9 emu/g。Fe_3O_4@SiO_2-Cu吸附剂可有效吸附噻吩类硫化物,硫容可达1.42 mg(S)/g(吸附剂)。采用先醇洗后焙烧的方法对失活吸附剂进行再生,吸附剂循环使用5次后仍能保持良好的再生稳定性。     

β-环糊精修饰磁性氧化石墨烯对酸性红R的吸附

利用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并结合原位沉淀法合成了一种复合吸附材料β-环糊精修饰磁性氧化石墨烯(Fe_3O_4@GO/β-CD),用SEM、TEM、FTIR、激光粒度分析仪、比表面积测定仪(BET)和磁强计对Fe_3O_4@GO/β-CD进行了表征和测定,结果表明:合成的Fe_3O_4@GO/β-CD平均粒径为460nm,比表面积为252.3m~2/g,饱和磁化强度为73.5emu/g。Fe_3O_4@GO/β-CD对酸性红R的吸附是一个准二级动力学过程,其准二级反应速率常数为5.18*10–3 g/(mg·min),吸附等温线较好地符合Langmuir模型,在pH=3.0时对酸性红R的最大吸附量为228.31 mg/g。     

磁性Bi_2WO_6-Fe_3O_4复合微球的制备及吸附性能研究

用水热法合成了类花状结构的Bi_2WO_6-Fe_3O_4磁性微球。SEM和TEM照片显示复合微球由直径约为260 nm的Fe_3O_4颗粒镶嵌于直径为2~3μm的Bi_2WO_6微球体上。BET表征显示其比表面积为20.12 m~2/g,具有明显的介孔结构。VSM表征显示其磁饱和强度为6.1 emu/g,具有快速的磁响应性能。探讨了Bi_2WO_6-Fe_3O_4磁性微球对甲基橙的吸附性能,表明在25℃条件下对甲基橙(20 mg/L)的去除率为91.64%,吸附动力学遵循准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir方程,最大饱和吸附量为20.67 mg/g。     

ZrO_2/Fe_3O_4磁性纳米材料对水中Pb(Ⅱ)吸附研究

合成了纳米Fe_3O_4磁核,采用沉积法将ZrO_2包覆在Fe_3O_4磁核表面形成ZrO_2/Fe_3O_4吸附材料,系统研究了吸附材料对水中Pb(Ⅱ)吸附和脱附行为。结果表明,ZrO_2已成功包覆在纳米Fe_3O_4磁核,具有超顺磁性,可在外加磁场作用下,实现从水中快速分离。当溶液pH为7.0,吸附时间35 min时,吸附剂对浓度5μg/m L的Pb(Ⅱ)吸附去除率几乎达到100%,在0.1 mol/L盐酸溶液中,可使吸附在吸附剂上的Pb(Ⅱ)完全解吸附,从而实现吸附剂的再生。吸附等温线符合Freundlich吸附公式,说明吸附属于非匀质吸附。     

ZrO_2/Fe_3O_4磁性纳米材料对水中Pb(Ⅱ)吸附研究

合成了纳米Fe_3O_4磁核,采用沉积法将ZrO_2包覆在Fe_3O_4磁核表面形成ZrO_2/Fe_3O_4吸附材料,系统研究了吸附材料对水中Pb(Ⅱ)吸附和脱附行为。结果表明,ZrO_2已成功包覆在纳米Fe_3O_4磁核,具有超顺磁性,可在外加磁场作用下,实现从水中快速分离。当溶液pH为7.0,吸附时间35 min时,吸附剂对浓度5μg/m L的Pb(Ⅱ)吸附去除率几乎达到100%,在0.1 mol/L盐酸溶液中,可使吸附在吸附剂上的Pb(Ⅱ)完全解吸附,从而实现吸附剂的再生。吸附等温线符合Freundlich吸附公式,说明吸附属于非匀质吸附。     

Fe_3O_4/三维石墨烯非均相Fenton催化降解酸性红B

采用原位氧化还原法制备了三维石墨烯负载型Fe_3O_4(Fe_3O_4/3D GN)非均相Fenton反应催化剂,对其进行了表征,并用于酸性红B染料废水的Fenton氧化降解。表征结果显示:制备的Fe_3O_4/3D GN具有相互贯通的独特三维网状结构,Fe_3O_4纳米颗粒均匀分散在石墨烯片层中。实验结果表明:Fe_3O_4/3D GN具有较高的催化活性和稳定性。Fe_3O_4/3D GN非均相Fenton催化降解酸性红B的最佳工艺条件为:H2O2投加量0.67 m L/L,催化剂投加量1 g/L,初始溶液pH为6。在此最佳工艺条件下反应30 min,酸性红B染料废水的脱色率达到95.64%。     

磁性Fe3O4纳米粒子的制备

磁性四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子以其比表面积大、低毒性和良好的生物相容性等物理化学性质而得到广泛关注。采用共沉淀法制备磁性四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子,并通过单因素实验优化制备工艺。结果表明,制备Fe_3O_4纳米粒子的优化工艺参数为:Fe~(2+)与Fe~(3+)浓度比为1.00∶1.50、铁盐浓度为0.30 mol·L~(-1)、反应温度为60℃、 NaOH溶液的浓度为0.25 mol·L~(-1)。该条件下,Fe_3O_4纳米粒子形貌为球形,平均粒径为65.15 nm,饱和磁强度为63.5 emu·g~(-1)。     

可磁分离凹凸棒黏土复合材料的溶剂热法制备及表征

以凹凸棒黏土(ATP)为原料,Fe(NO_3)_3·9H_2O为铁源,通过溶剂热合成法制备了Fe_3O_4纳米粒子/凹凸棒土可磁分离复合材料(MATP),并通过XRD、FE-SEM、TEM、XPS、比表面/孔隙度分析仪及VSM对其进行表征。结果表明,MATP由平均直径约为11 nm的Fe_3O_4纳米粒子均匀负载于ATP表面而形成;MATP保持了黏土的纳米棒状和多孔结构,比表面积为180.98 m~2/g,平均孔径为17.05 nm;MATP具有超顺磁性,饱和磁强度为13.44 emu/g,该特性有助于复合黏土材料从体系中分离及回收再利用。     

碳包覆空心Fe_3O_4纳米球的制备及其电磁波吸收特性研究

以六水合氯化铁为铁源,尿素为沉淀剂和软模板,乙二醇为溶剂,通过溶剂热法制备分散性良好且尺寸均匀的空心Fe_3O_4纳米颗粒,采用二次水热法制备核-壳结构的空心Fe_3O_4/C纳米颗粒。研究表明,空心状的Fe_3O_4纳米颗粒表面均匀地包覆了一层无定型碳层。相比单独的空心Fe_3O_4纳米颗粒,包碳后核壳结构的Fe_3O_4/C复合材料电磁波吸收性能显著增强。在匹配厚度仅为4.5 mm时,在11.6 GHz时,其最小反射损耗值可达到-25.2 d B,表现出良好的微波吸波特性。此类核-壳状Fe_3O_4/C磁性球在雷达波吸收、通讯领域等具有广泛的应用前景。     

碳包覆空心Fe_3O_4纳米球的制备及其电磁波吸收特性研究

以六水合氯化铁为铁源,尿素为沉淀剂和软模板,乙二醇为溶剂,通过溶剂热法制备分散性良好且尺寸均匀的空心Fe_3O_4纳米颗粒,采用二次水热法制备核-壳结构的空心Fe_3O_4/C纳米颗粒。研究表明,空心状的Fe_3O_4纳米颗粒表面均匀地包覆了一层无定型碳层。相比单独的空心Fe_3O_4纳米颗粒,包碳后核壳结构的Fe_3O_4/C复合材料电磁波吸收性能显著增强。在匹配厚度仅为4.5 mm时,在11.6 GHz时,其最小反射损耗值可达到-25.2 d B,表现出良好的微波吸波特性。此类核-壳状Fe_3O_4/C磁性球在雷达波吸收、通讯领域等具有广泛的应用前景。     

聚丙烯腈/氧化铁纳米粒子复合纳米纤维的制备及表征

利用静电纺丝技术制备了一种聚丙烯腈(PAN)/氧化铁(Fe_2O_3)纳米粒子复合纳米纤维。不同分子量的PAN得到不同直径的纤维薄;将PAN的N,N-二甲基甲酰胺溶液(DMF)与纳米Fe_2O_3混合得到PAN/Fe_2O_3溶液,然后利用静电纺丝技术制备PAN/Fe_2O_3纳米粒子复合纳米纤维;将静电纺丝制备的PAN纳米纤维膜与氯化铁(FeCl_3)溶液在不同p H条件下水热合成PAN/Fe_2O_3纳米粒子复合纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)对纳米纤维膜进行表征。结果表明:静电纺丝制备的PAN纳米纤维在水热条件下可以一定程度上克服Fe_2O_3纳米粒子易团聚问题。     

机械力活化协同固相合成制备锌铁氧体纳米颗粒及其电磁性能

将Zn(OH)_2/Fe(OH)_3混合体超声活化5 h,固相合成制备了尖晶石型ZnFe_2O_4粉末。通过TG、XRD和TEM测试,分析固相反应的机理、材料的化学成分和微观结构。用振动样品磁强计(VSM)、矢量网络分析仪研究材料的电磁性能。结果表明,700℃下制备的ZnFe_2O_4颗粒为纳米级单晶颗粒状结构,纯度高,结晶性好,粒径分布为20~50 nm;ZnFe_2O_4磁纳米颗粒在室温条件表现为顺磁性,磁化强度最大值Mmax为3.022 emu/g;机械力活化协同固相合成制备的ZnFe_2O_4对2~18 GHz范围内的电磁波表现为同时具备介电损耗和磁损耗。     

金属有机骨架材料Fe3O4@ZIF-8作为药物载体的研究

以FeCl_3·6H_2O、乙酸钠、Zn(NO_3)_2·6H_2O、2-甲基咪唑为主要原料,通过水热法合成磁性金属有机骨架材料(Fe_3O_4@ZIF-8),对其进行了FTIR、VSM、SEM、TEM和EDS表征。以材料作为药物载体负载四环素,以负载量作为主要评价指标,考察了振荡时间、Fe_3O_4@ZIF-8用量、四环素溶液pH、四环素初始质量浓度对四环素负载量的影响。结果显示:在涡旋振荡90 s、pH=9、Fe_3O_4@ZIF-8用量5 mg、四环素质量浓度30 mg/L条件下,四环素饱和负载量达到12.296 mg/g。重复利用实验结果表明,Fe_3O_4@ZIF-8材料至少可以重复利用6次。     

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。     

Fe3O4促进活性污泥颗粒化及提高除氮磷效果探究

以实际废水为探究对象,建立序批式反应器,在中温环境(25℃)探究了磁性物质Fe_3O_4对生物脱氮除磷的影响,通过分析营养型污染的去除规律揭示Fe_3O_4使强化生物脱氮除磷的机制。结果表明,当Fe_3O_4的剂量为0.3 g/L时,污泥沉降指数下降至80 mL/g。Fe_3O_4促进胞外聚合物中蛋白质(PN)及多糖(PS)的含量,且当Fe_3O_4的剂量为0.7g/L,污泥中PN、PS的质量分数分别升高至116、68.7 mg/g,且w(PN)/w(PS)升高至1.68。Fe_3O_4同样提高COD、TN及TP的去除率。Fe_3O_4加速污泥颗粒化提高生物量,且为硝化反硝化细菌提供附着点。     

Fe_3O_4@MOF纳米复合材料高效催化降解废水中罗丹明B

通过共沉淀法分步合成Fe_3O_4/Cu_3(BTC)_2金属有机骨架(MOF)纳米复合材料,并对材料进行了傅里叶红外光谱、X射线衍射、透射电镜和磁化强度表征。结果表明,复合纳米材料具有较好的晶形和磁性,易于分离。在初始溶液pH为5.6、反应温度为40℃、H_2O_2浓度为0.1 mol/L时,0.2 g/L Fe_3O_4/Cu_3(BTC)_2复合纳米材料对质量浓度10mg/L的RhB的脱色率大于98.8%。通过猝灭实验,提出·OH自由基是参与催化降解反应的主要活性中间体。基于经济、高效的催化降解能力和易于分离,Fe_3O_4/Cu_3(BTC)_2MOF材料可用于染料废水中RhB的催化降解去除。     

Fe_3O_4/RGO的制备及其对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附研究

以氧化石墨烯(GO)和纳米Fe_3O_4为原料,制备磁性石墨烯气凝胶(Fe_3O_4/RGO),通过场发射扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪对Fe_3O_4/RGO进行表征,研究了Fe_3O_4/RGO对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附特性,并使用等温吸附模型、吸附动力学模型、吸附热力学模型对吸附机理进行分析。结果表明,纳米Fe_3O_4成功负载在GO气凝胶表面,并能在外加磁场作用下实现快速磁分离。Fe_3O_4/RGO对重金属离子的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准2级吸附动力学模型,且反应为是吸热过程,能自发进行。Fe_3O_4/RGO在25℃、p H为6时的吸附容量分别为58.48、314.5、56.12 mg/g,Fe_3O_4/RGO对重金属吸附排序为Cu(Ⅱ)Pb(Ⅱ)Cd(Ⅱ)。