煅烧工艺对α-Fe_2O_3磁性纳米纤维形貌及性能的影响研究

结合静电纺丝和水热合成技术制备PVA/Fe_3O_4磁性纳米纤维,空气气氛中在不同煅烧温度下制备出一系列α-Fe_2O_3纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪和超导量子干涉仪对不同煅烧温度下制得的α-Fe_2O_3磁性纳米纤维进行形貌与性能表征。结果表明,PVA/Fe_3O_4复合磁性纳米纤维在600~800℃的煅烧温度区间内可获得稳定的α-Fe_2O_3磁性纳米纤维,纤维形貌从中空管状结构逐渐转变为沟槽状结构,纤维中的α-Fe_2O_3粒子具有不同的晶粒尺寸,结晶随温度升高而变好,且具有不同的磁性能。制备的α-Fe_2O_3磁性纳米纤维在水处理等方面具有潜在应用。     

α-Fe_2O_3氧化铁纳米颗粒的合成、表征及光催化性能研究

采用溶剂热法,以硝酸铁为铁源,十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,合成了α-Fe_2O_3纳米颗粒。采用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)对样品进行了分析。把α-Fe_2O_3纳米颗粒用于光催化降解有机染料罗丹明B,并和商业Fe_2O_3粉体比较,结果发现,α-Fe_2O_3光催化活性明显高于商品Fe_2O_3粉体。     

稳定高效α-Fe2O3光电化学水分解——合理的材料设计和载流子动力学

氢能是非常清洁的能源。发展高效、清洁和低成本的产氢装置是利用氢能的首要关键技术问题。光电化学水分解是首选的制氢技术之一。它可实现室温下直接水分解和氢氧分离,并不完全受限于太阳光的周期性波动;其产氢装置可全部由无机材料制成,有好的化学活性和使用寿命。但是,光电化学水分解技术的效率目前还无法满足实际应用的要求,特别是还不能实现长期稳定运行,存在一定的性能衰减。在各种光电极材料中,α-Fe_2O_3是非常重要且具有潜力的稳定高效的光阳极材料,已成为近年来研究的热点。α-Fe_2O_3又称赤铁矿,储量丰富,在光电化学水分解中具有良好的稳定性、低成本和良好的太阳光谱响应等优势,已成为最具应用前景的光电极材料。然而,α-Fe_2O_3固有的一些问题诸如电荷传输差、表面复合严重、电荷转移动力学缓慢等限制了其实际应用。近年来,研究者们已发展了多种多样的策略和途径,例如掺杂、纳米化、异质结和表面处理等来解决上述问题。多种金属和非金属元素如Ti、Sn、Si、S等掺杂的α-Fe_2O_3表明,异质原子的引入会降低电子的有效质量,进而提高导电性,还会影响α-Fe_2O_3的晶体扭曲和活性位点等性质。从零维、一维、二维、三维到层级结构的α-Fe_2O_3都已经成功合成;同时,纳米化也拓展到导电基底的规则阵列图案化,α-Fe_2O_3纳米化能够促进光生空穴产生和利用,已成为α-Fe_2O_3光电化学水分解性能提升的重要途径。研发的n-n型和p-n型α-Fe_2O_3异质结如α-Fe_2O_3/ZnFe2O4、p-Si/α-Fe_2O_3等已较大地提高了其光电催化水分解性能,其中异质结很大程度上促进了α-Fe_2O_3光吸收、光生电荷分离和电极过程动力学。α-Fe_2O_3表面处理如催化剂修饰、钝化层修饰、化学/电化学刻蚀、气氛处理等,则显著改善了α-Fe_2O_3电极的电荷转移、析氧动力学,并抑制了电荷复合。本文主要从材料设计和载流子动力学这两个角度,综述了不同策略和途径对α-Fe_2O_3光电化学水分解性能的影响,分析了纳米结构以及材料复合等处理方式对α-Fe_2O_3光电极性能影响的构效关系,并进一步深入分析了光电化学水分解反应中载流子的动力学过程,建立了α-Fe_2O_3光电极性能提升和光生载流子之间清晰的物理图像。此外,本文还介绍了光电化学水分解的基本原理和物理过程。该综述可为今后合理设计制备基于α-Fe_2O_3的稳定高效光电极提供有益的理论指导与实验设计方法。     

α-Fe2O3-ZnO/煤矸石复合光催化剂的制备及其降解五氯酚性能的研究

以氯化铁(FeCl_3)、氯化锌(ZnCl_2)、煤矸石和氢氧化钠(NaOH)为原料,采用沸腾回流法制得了一系列纳米三氧化二铁(α-Fe_2O_3)和氧化锌(ZnO)不同摩尔配合比的纳米三氧化二铁-氧化锌/煤矸石复合光催化剂(α-Fe_2O_3-ZnO/煤矸石复合光催化剂),并对产物进行了表征。以五氯酚(PCP)为目标降解物,考察了模拟太阳光照条件下样品的光催化降解效果。结果表明,将球形α-Fe_2O_3-ZnO复合物负载于改性煤矸石表面可有效提高其光催化活性,且α-Fe_2O_3-ZnO/煤矸石复合光催化剂的性能与α-Fe_2O_3和ZnO的摩尔配合比有关,在α-Fe_2O_3与ZnO的摩尔配合比为1∶5,光照4h条件下,α-Fe_2O_3-ZnO/煤矸石复合光催化剂对PCP的降解率达到100%,具有最佳的光催化降解效果,此外还具有可重复使用的特点。     

碳纤维与α-Fe_2O_3复合材料在锂离子电池负极中的应用研究进展

锂离子电池(LIBs)是目前存在的能量密度最高的二次储能电池,但是商业化的LIBs远远满足不了未来的电子能源设备需求,原因在于其负极材料石墨的理论容量只有372mAh/g。α-Fe_2O_3表现出很高的理论容量,能弥补石墨的不足。然而,其体积膨胀造成循环寿命和倍率性能差是当前面临的主要问题。碳纤维与α-Fe_2O_3复合,能够有效缓解体积膨胀,改善电化学性能。综合了碳纤维的制备方法及其在锂离子电池负极中的应用,讨论了α-Fe_2O_3在锂离子电池负极中应用面临的问题及解决方法,报道了碳纤维与α-Fe_2O_3复合材料在锂离子电池负极中应用的研究进展。     

纳米铁氧化物改性研究进展

纳米铁氧化物低毒、低成本,并具有可控的四氧化三铁(Fe_3O_4)以及γ-氧化铁(γ-Fe_2O_3)、α-氧化铁(α-Fe_2O_3)、β-氧化铁(β-Fe_2O_3)等晶型结构,在吸附、催化剂以及磁性存储方面具有很好的应用前景。通过粒度、结构均匀化和晶型统一化,可提高单相铁氧化物性能,但应用范围有限。改性的纳米铁氧化物可扩展应用并提高材料的稳定性。对此,结合材料的应用,综述了包括掺杂、铁基陶瓷/颜料/玻璃粉体、铁基气凝胶复合材料和核壳复合材料的制备研究进展。     

纳米Fe_2O_3作为润滑油添加剂的摩擦磨损性能

采用烧结方法制备得到纳米α-Fe_2O_3,利用X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)对样品进行了表征,研究了纳米α-Fe_2O_3作为液体石蜡添加剂的摩擦磨损性能。结果表明,添加纳米添加剂后,润滑油摩擦系数改变不明显,但磨损率显著降低。磨损率与纳米α-Fe_2O_3添加剂的表面积和添加量密切相关,当纳米材料的表面积为47m~2/g时磨损率最低,磨损率值降低为3.78×10~(-15) m~2/g;添加量为1.0wt%,润滑油磨损率最低。     

液相制备α-Fe_2O_3粉末的结构及其光催化性能

运用了液相均匀沉淀法较为经济地制备纳米α-Fe_2O_3粉末。通过在合成时是否添加或者不添加硬脂酸(C8H36O2)或十二烷基苯磺酸钠(SDBS,C18H29NaO3S)等分散剂,研究了纳米α-Fe_2O_3晶粒形核和长大的特征。借助XRD和SEM表征,可以发现:不添加分散剂的条件下制备的α-Fe_2O_3粉末生成了较为粗大的晶粒,添加了SDBS的反应物则得到了均匀分布的、有着规则多面体外形、晶粒粒径约40nm的α-Fe_2O_3粉末;而添加硬脂酸(C8H36O2)分散剂则制备得到了无定型、粒径约10nm的α-Fe_2O_3粉末。光催化测试结果表明不仅尺寸效应会影响光催化能力,晶化完整性也是十分重要的影响因素。适当添加分散剂有助于抑制α-Fe_2O_3粉末成核以及结晶过程中的团聚,从而使得生成的晶粒更细小。而加入不同分散剂的条件下,其影响水平也是十分不一样的,这可能是由于分散剂中的阴离子与Fe3+发生了配位反应的结果。最后,光催化实验结果表明添加了SDBS分散剂的例子要明显好于不添加分散剂和添加了硬脂酸得到的纳米α-Fe_2O_3粉末。     

人造金红石母液制备α-Fe2O3纳米颗粒的研究

人造金红石母液中含有大量铁离子,由于母液酸性较强,通常p H值小于1,其工业处理成本高,原子利用率低。本实验利用PEG-2000作为模板剂以人造金红石母液和NaOH为原料,采用简单的水热法合成颗粒度完整、平均粒径约为200 nm的球形α-Fe_2O_3纳米颗粒。通过X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)对产物进行分析和表征,研究了赤铁矿纳米颗粒晶体的相关性质。XRD结果表明,合成的α-Fe_2O_3纳米颗粒结晶完整;通过SEM观察粒子的微观形貌,发现PEG-2000的加入对粒子形貌具有显著影响。人造金红石母液制备α-Fe_2O_3纳米颗粒新技术不但获得了高附加值的α-Fe_2O_3纳米颗粒,实现了对资源的有效利用,还减小了污水处理负荷,对今后进行工业化生产具有指导意义。     

改进r-Fe_2O_3磁特性的新方法

为提高和改进γ-Fe_2O_3的磁特性,曾研究了γ-Fe_2O_3磁粉本身的制备,也研究了用各种金属,如钴、铜等离子进行改性的方法,取得了一定成效。本文在这基础上再介绍两种改性γ-Fe_2O_3的制备方法。一、两步法制γ-Fe_2O_3 针状γ-Fe_2O_3制备中的主要困难是铁粉易于氧化。两步法就是用氢对针铁矿(α-FeOOH)或磁赤铁矿(γ-Fe_2O_3)     

α-Fe_2O_3微球的合成、表征及光催化性能研究

采用水热法,以聚乙烯吡咯酮(PVP)为表面活性剂,合成了α-Fe_2O_3微球,并用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其进行了表征。比较研究了合成的α-Fe_2O_3微球和商业氧化铁粉体对有机染料罗丹明B的光催化效果。结果表明,在相同的实验条件下,α-Fe_2O_3微球对有机染料罗丹明B的光催化效果明显好于商业氧化铁粉体。     

用焦磷酸钠表面处理对制备Y-Fe_2O_3磁粉的影响

一、引言磁记录用针状γ-Fe_2O_3磁粉的制法,通常是把针状α-FeOOH 颗粒脱水成为α-Fe_2O_3,再还原成为 Fe_3O_4,然后氧化成为γ-Fe_2O_3。在热处理过程中,颗粒内部往往产生缺陷和孔洞,颗粒针状变差,颗粒烧结,引起最终产物γ-Fe_2O_3矫顽力降低。为了改善上述状况,通常在α-FeOOH 颗粒表面包附一层抗烧结的无机物或有机物,例如硅酸盐或磷酸盐。本工作利用焦磷酸钠表面处理α-FeOOH 颗粒,改变包附浓度、包附工艺和热处理条件,探讨了影响最终产物γ-Fe_2O_3矫顽力的诸因素。     

棒状α-Fe_2O_3/ZnO复合物的制备及其光催化性能

以硝酸锌(Zn(NO_3)_2)、硝酸铁(Fe(NO_3)_3)和氢氧化钠(NaOH)为原料,采用液相沸腾回流法制得了不同长径比的棒状α-Fe_2O_3异质复合ZnO光催化剂。用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)及紫外-可见漫反射光谱(UV-visDRS)等多种手段对产物进行表征。以"三致"污染物五氯酚为降解对象,考察了紫外-可见光照下样品的光催化效果。结果表明,棒状α-Fe_2O_3/ZnO复合光催化剂的性能与其α-Fe_2O_3的含量密切相关。当α-Fe_2O_3与ZnO的物质的量比为1∶5时,样品光催化活性最高,4h内即可将五氯酚降解完全。     

MnO_2-Fe_2O_3复合粒子的制备及其PU共混膜的氧氮分离性能

采用共沉淀的方法制备了MnO_2-Fe_2O_3复合纳米粒子,并将复合粒子加入PU中制成PU共混膜。探讨了MnO_2所占复合粒子MnO_2-Fe_2O_3比例,以及复合粒子MnO_2-Fe_2O_3的含量,对PU共混膜的气体渗透性能的影响。结果表明:通过共沉淀法制备的MnO_2-Fe_2O_3粒子粒径小且均匀,复合粒子50%-MnO_2-Fe_2O_3制备的共混膜对气体分离性能最佳,当复合粒子50%-MnO_2-Fe_2O_3添加量为10%(wt,质量分数,下同)时,PU共混膜的渗透系数为18.93Barrer,O_2/N_2理论分离因子为7.48。     

α-Fe_2O_3(SnO_2,SO_4~(■))材料气敏机理的研究

本文研究了α-Fe_2O_3(SnO_2,SO_4~=)材料的气敏特性,进一步讨论了它的气敏机制。认为在α-Fe_2O_3与还原性气体的相互作用过程中不存在向 Fe_3O_4的相变。强还原性气体的敏感过程属于与表面吸附氧间的催化氧化过程。     

多孔花状α-Fe2O3的制备、表征及光催化性能研究

在氮气(N_2)保护下,采用常压溶剂热法制备出花状前驱体铁醇盐,之后在空气中500℃热处理得到α-三氧化二铁(α-Fe_2O_3)微球。并对α-Fe_2O_3进行表征和分析,研究了其对甲基橙的光催化降解性能。结果表明:制得的α-Fe_2O_3微球具有较大的比表面积,为66.92m~2/g,还具有弱铁磁性特征,饱和磁化强度为2.11emu/g,剩磁为0.55emu/g,矫顽力为210.91Oe,有利于使用磁铁吸附分离。在甲基橙溶液为10mg/L,多孔花状α-Fe_2O_3微球的浓度为0.5g/L,紫外灯照射3h条件下,多孔花状α-Fe_2O_3微球对甲基橙的降解率最高达到60.05%。采用磁铁分离并经过6次重复使用后,对甲基橙的降解率为50.85%,具有较好的降解性能。     

不同形貌α-Fe2O3的水热法制备及性能研究

以Fe(NO_3)_3·9H_2O为原料,聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂,NaOH、Na_2CO_3、CH_3COONa为形貌改变剂,采用水热法制备出不同形貌的α-Fe_2O_3,并研究了不同因素对产物形貌的影响。利用SEM、EDS、XRD、FTIR等手段对其物相及微观形貌进行表征,并探讨其生长机理。通过光催化降解酸性大红模拟废水考察不同形貌α-Fe_2O_3的光催化性能,实验结果表明,类桑葚状α-Fe_2O_3对酸性大红模拟废水的降解效果最好,降解率高达99.01%,具有潜在的光催化应用前景。     

Size Dependent Physical Properties of Nanostructured α-Fe_2O_3 Thin Films Grown by Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction Method for Antibacterial Application

Thin films of nanostructured α-Fe_2O_3 with thickness of 1 56,203 and 251 nm were deposited by successive ionic layer adsorption and reaction(SILAR) method onto glass substrates using FeCl_3-6H_2O and NaOH as cationic and anionic precursors.The X-ray diffraction studies revealed that,α-Fe_2O_3 thin films are nanocrystalline in nature with rhombohedral structure.The morphological properties were investigated by field emission scanning electron and atomic force microscopy.The optical studies showed that α-Fe_2O_3 exhibits direct as well as indirect optical band gap energy.The electrical resistivity of α-Fe_2O_3 at 305 K decreases from 11.76×102 to9.46 × 10~2 Ω cm as film thickness increases from 156 to 251 nm.The thermo-emf measurements confirmed that α-Fe_2O_3 exhibits n-type conductivity.The nanocrystalline α-Fe_2O_3 exhibits antibacterial character against Staphylococcus aureus and its efficiency increases from 37.50%to 87.50%depending on crystallite size.     

兰州化物所超薄α-Fe_2O_3光电催化分解水制氢研究取得新进展

正太阳能光(电)催化分解水制氢是解决目前能源短缺与环境污染问题的理想途径之一。氧化铁(α-Fe_2O_3)由于具有较高的稳定性、较低的能带结构(2.1eV)以及自然储备丰富等优势,成为目前光电催化分解水制氢领域中的重要材料。然而,氧化铁同时具有导电性差、光生电子-空穴复合较快等缺陷,严重限制了其实际应用。中国科学院兰州化学物理研究所能源与环境纳米催化     

酸浸法提取粉煤灰中铝铁及纳米氧化铁的制备北大核心CSCD

硫酸加压浸出法提取粉煤灰中的铝、铁等金属元素是一种有效利用粉煤灰的方法。硫酸浓度、浸出温度、反应时间等对铝、铁元素的浸出率具有显著影响,优化条件下铝元素浸出率超过90%,铁元素浸出率超过98%;利用伯胺N_(1923)-TBP萃取滤液中的铁,以2mol/L氯化钠溶液反萃,有效分离了浸出液中的铝、铁离子。在室温条件下,采用沉淀-超声波辅助结晶法制备了α-FeOOH纳米颗粒,经过350℃煅烧4h制得了短棒状纳米α-Fe_2O_3。