Fe3O4磁性纳米材料制备及在重金属去除中的应用

目前重金属污染问题已经成为全球性的环境难题,磁性纳米材料选择性好、反应速率快、无二次污染,在重金属离子的去除方面具有广阔的应用前景。Fe₃O₄基核壳结构磁性纳米复合粒子合成方法简单、成本低,对其合成及应用的综述可为其在重金属离子的去除方面提供理论支持。文章介绍了近年来Fe₃O₄基核壳结构磁性纳米复合粒子的壳层材料的制备方法、特点及在重金属离子去除等方面的最新研究进展,讨论了不同结构Fe₃O₄基核壳材料对重金属离子的吸附机理,并展望了其未来的发展及应用。     

磁性纳米Fe3O4粒子的制备与应用

为了对磁性纳米Fe3O4颗粒的制备和应用进行总结和回顾,综述了磁性纳米Fe3O4颗粒的机械研磨法、沉淀法、微乳液法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、热分解有机物法等几种主要制备方法,分析了各制备方法的特点;介绍了磁性纳米Fe3O4颗粒在磁流体、磁记录材料、生物医学以及催化剂载体等领域的应用,并对磁性纳米Fe3O4颗粒未来的研究重点和应用前景进行了展望:如何更经济更环保地制备粒径可控且分布均匀的磁性纳米Fe3O4微粒是今后研究的热点与重点;纳米Fe3O4颗粒同时具备磁性颗粒和纳米颗粒的双重优势的应用性研究也极为重要.     

Fe3O4/SnS2的制备及其催化性能研究

为提高Fe₃O₄的类芬顿效果,基于光助类芬顿催化氧化技术,在共沉淀法制备Fe₃O₄的基础上采用醇热法制备能高效降解亚甲基蓝的Fe₃O₄/SnS₂催化剂。建立了以Fe₃O₄/SnS₂为催化剂的光助类芬顿催化氧化体系,分析不同制备及降解条下Fe₃O₄/SnS₂的类芬顿活性,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对Fe₃O₄/SnS₂材料进行表征。结果表明：当Fe₃O₄和SnS₂物质的量比为1∶1时,Fe₃O₄/SnS₂的催化效果最好;亚甲基蓝溶液pH为3.0、Fe₃O_...     

多面体Fe3O4类芬顿反应去除罗丹明B性能研究

Fe₃O₄是较典型的n型半导体,被广泛应用于光催化领域,但现阶段制备多面体Fe₃O₄的步骤比较复杂.本文创新性地采用硫酸亚铁和钼酸钠通过水热法制备磁性多面体Fe₃O₄,与双氧水构建类芬顿体系,以罗丹明B(RhB)模拟污染废水,在可见金卤灯下进行光催化去除RhB实验.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和磁性能测试等手段对样品进行了充分表征,并探究了不同的pH值、样品浓度、双氧水浓度、RhB初始浓度对RhB去除的影响.结果表明：所制备的样品为结晶度较高的Fe₃O₄晶体,粒径在300 nm左右;在pH=3、质量浓度为60 mg·L^-1、双氧水浓度为100 mmol·L^-1、RhB初始质量浓度为20 mg·L^-1时,在室温下反应60 min对RhB的去除率可达到94%以上;经反应动力学拟合发现该体系符合一级反应动...     

Fe3O4-H2O2类Fenton体系催化降解苯酚

为提出基于新型磁纳米Fe3 O4催化剂的类Fenton体系,采用化学共沉淀法制备磁纳米Fe3 O4,用四甲基氢氧化铵（ TMAH）对所制备的磁纳米Fe3 O4进行表面改性,就Fe3 O4－H2 O2类Fenton体系对苯酚废水的处理效果进行探讨,考察催化剂投量、H2 O2浓度、pH、反应时间等因素对COD和挥发酚去除率的影响．结果表明：磁纳米颗粒平均粒径为30 nm,并在20～100 nm内呈现良好的粒度分布．不同剂量TMAH包覆的3种催化剂经超声预处理后,在室温（13℃）下对50 mg／L苯酚（相当于112 mg／L COD）的降解效果基本一致．当催化剂投量为0．8 mmol／L、H2 O2浓度为2．0 mmol／L、pH为4．5、反应时间180 min时,COD去除率最高可达72％;催化剂投量为0．4 mmol／L、H2 O2浓度为2．0 mmol／L、 pH为4．5、反应时间为90 min时,挥发酚的去除率接近100％．而在重复使用方面,3＃Fe3O4－TMAH（2 mL）催化剂的回用性最好,4次反应COD的去除率分别为73％、29％、28％、26％,挥发酚去除率分别为100％、84％、67％、54％．该类Fenton体系具有不产生多余泥量的优点,且磁纳米催化剂在外磁场作用下可实现快速分离回收．     

微波加热含碳Fe2O3升温过程数值模拟

以含活性炭的Fe₂O₃粉末为研究对象,在氩气保护下对其进行微波还原焙烧实验.研究了Fe₂O₃还原焙烧的升温特性,同时对含碳Fe₂O₃试样在微波场中升温过程进行数值模拟.基于微波加热的特点及加热过程建立数学模型,确定了模拟计算所需的边界条件,利用C语言编程,实现了微波加热含碳Fe₂O₃的数值模拟过程;同时,根据能量守恒关系计算出微波耗散功率与物料升温的关系,模拟出含碳Fe₂O₃粉末的微波加热升温曲线,与实验所测的微波加热升温曲线拟合较好,为研究物料在微波场中的升温过程提供了理论依据.     

GQDs/WS2/Fe3O4磁分离适配体荧光传感器构建及其在甲胎蛋白中的应用

以聚乙二醇化石墨烯量子点标记的适配体(GQDs-PEG-Apt)作为甲胎蛋白(AFP)的特异性识别分子和能量供体,以WS₂/Fe₃O₄纳米复合物为单一能量受体,构建磁分离适配体荧光传感器并用血清AFP定量检测。样本中没有AFP时,能量供体与受体间π-π堆积作用和非辐射共振能力转移(FRET)令GQDs-PEG-Apt荧光猝灭;存在AFP时,GQDs-PEG-Apt与靶标结合并从WS₂/Fe₃O₄纳米复合物表面脱离,体系荧光强度得以恢复;经过磁性分离后,传感体系上清液487 nm处荧光强度随AFP浓度增大而增强;浓度在5～1 000 ng/mL范围内,传感体系荧光相对恢复值与AFP浓度呈现良好的线性关系,线性相关系数为0.989。构建的传感器具有良好的特异性,可实现血清AFP定量检测,其检测限(LOD)为0.5 pg/mL,相对标准偏差(RSD)为3.32%～6.41%,回收率为91.92%～99.28%。     

以Mn3O4为锰源合成高性能LiMn2O4正极材料

以Mn3O4为锰源,采用固相反应法,在较低的温度(650℃)制得尖晶石LiMn2O4正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安和恒流充放电等技术对其相组成、微结构和电化学性能进行表征。结果表明该正极材料结晶良好,一次粒径约为150 nm。它的电化学性能,尤其是循环性能,明显优越于在较高温度合成的LiMn2O4。在电流密度为74 mA?g-1时,测得比容量为128 mAh?g-1,在1 480 mA?g-1时,比容量为105 mAh?g-1;在室温、148 mA?g-1充放电200次循环后,容量保持率为93%。     

多孔Co3O4纳米片的制备及其电化学性能研究

采用溶剂热法制备片状Co(CO3)0.5(OH).0.11H2O前驱物,经400℃煅烧2 h即可得到多孔Co3O4纳米片.通过场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(HRTEM)观测了纳米片的形貌,利用X射线衍射(XRD)分析了纳米片的结构,通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试了材料的电化学电容性能.结果表明:多孔Co3O4纳米片厚度约为50 nm,孔径主要分布在10 nm左右;0.5 A/g恒流充放电情况下,比容量高达707 F/g,当电流密度高达8 A/g时比容量依然高达547 F/g;同时,该材料循环1 000次后,容量保持率为97.4%.     

温差对CaMnO3和Ca3Co4O9热电器件输出功率的影响

在低温端散热条件不变的情况下,在较宽的测试温度范围内分别测试了CaMnO3(n-type)和Ca3Co4O9(p-type)单臂热电器件的输出功率,实验结果显示其最大输出功率与温差的平方有较好的线性关系。通过进一步的分析表明,其比例系数正比于Seebeck系数的加权平均值(加权函数为温度梯度函数)的平方与电阻率的平均值之比,是热导率、电导率和Seebeck系数等热电材料性能参数的综合表现,能够方便地测量,可在较宽的温度范围内近似地表征热电材料或器件的性能。     

等离子体辅助制备的Co3O4光催化甲苯净化性能研究

等离子体改性是提高催化材料性能的有效途径。利用水热法合成了Co₂(OH)₂CO₃前驱体，通过氧气低温等离子体技术，制备了表面改性的Co₃O₄催化剂(Co₃O₄-P)，并对其进行了XRD、O₂-TPD、H₂-TPR、SEM、TEM、XPS、FTIR、Raman和UV-Vis等表征。结果表明，等离子体处理可以降低Co₃O₄中Co元素的平均价态，在其表面形成更多的缺陷点位，降低Co₃O₄的Co-O键能，增强其低温还原性能；在全太阳光谱的光强为776 mW/cm²、反应空速为30 000 mL/(g·h)、甲苯质量分数为500μg/g的测试条件下，Co₃O₄-P的甲苯降解率为100.0%,其值约为通过焙烧法制备的Co₃O     

SO42-/ZrO2-Nd2O3固体酸的制备及其催化活性

以皮胶原纤维为模板剂,硫酸锆为锆源,掺杂稀土Nd元素制备SO42-/ZrO2-Nd2O3固体酸。通过TG、XRD、FT-IR、SEM以及N2吸附脱附分析等表征了制备条件对SO42-/ZrO2-Nd2O3固体酸结构的影响。结果表明,SO42-/ZrO2-Nd2O3固体酸较好地保持了模板的纤维结构,添加稀土Nd元素能有效抑制晶粒增长,ZrO2-Nd2O3晶粒尺寸为5.1~11.6 nm,比表面积为63.96 m2/g;以乙酸和正丁醇的酯化反应为模型反应考察SO42-/ZrO2-Nd2O3固体酸的催化活性,催化剂活性较高,重复使用5次,乙酸的转化率仍可达到85%,表现出较好的重复使用性,具有一定的工业应用前景。     

疏水磁多孔Fe3O4@碳质纳米微球用作酸碱协同催化的性能

采用水热自组装和表面接枝法制备了具有核-壳式结构的Fe₃O₄@P-C-SO₃H-N纳米材料。其内核由纳米Fe₃O₄构成,外壳由多孔磺酸基功能化的碳质结构组成,氨基硅烷与碳质表面的有机基团通过表面接枝连接,使材料获得以磺酸基为酸中心,以胺基为碱中心的酸碱协同催化活性,同时具备磁性、多孔性和疏水性等多种性能。Fe₃O₄@P-C-SO₃H-N的各项物理化学性质采用BET,XRD,FT-IR,XPS,Raman, SEM和TEM等技术表征。催化活性实验表明Fe₃O₄@P-C-SO₃H-N在三羟基丙烷与正戊酸的酯化反应和三羟基丙烷三戊酸酯与甲醇的液相酯交换反应中具有良好的催化活性,这归因于介孔结构、碳质壳内的磺酸基、表面胺基和疏水性的协同作用,多孔结构促成致密但均匀的表面活性位点的分布,疏水性表面让油性的反应物更容易和活性位点接触。此外,磁性内核提供了超顺磁...     

共沉淀法制备超细微Fe3O4

采用共沉淀法制备了超细微Fe3O4粉体,以氨水作为沉淀剂,加入到Fe2＋和Fe3＋的混合溶液中,制得Fe3O4粉体粒子．为了使Fe3O4颗粒的分散良好,加入少量油酸．通过扫描电镜、X射线衍射和红外光谱谱图等进行表征、分析,证明由该法所制得的Fe3O4粒子形貌为球形,分散较好．     

Ag3PO4/Fe3O4/GO复合催化剂的制备及其可见光催化性能

以氧化石墨烯（GO）为基底,利用共沉淀及离子交换两步法制备Ag₃PO₄/Fe₃O₄/GO 复合光催化剂．通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）、热重（TGA）、振动样品磁强计（VSM）及紫外-可见光谱（UV-Vis DRS, UV-4100,带积分球）对样品的特征基团、微观形貌及磁性质、光学性质等进行了鉴定和表征．光催化脱色实验结果表明：Ag₃PO₄/Fe₃O₄/GO 化剂20 min内对10 mg/L罗丹明B模拟水样的脱色率可达97.6%,高于Ag₃PO₄（73.4%）;Ag₃PO₄/Fe₃O₄/GO 系中引入过硫酸钠可以起到强化光催化性能的作用;另外,Ag₃PO₄/Fe₃O₄/GO 剂表现出良好的活性稳定性、热稳定性及结构稳定性。     

溶胶-凝胶法制备纳米Fe3O4/SiO2复合粒子

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸四乙酯作为表面修饰剂,对Fe3O4纳米粒子的表面进行包覆,制备出了磁性Fe3O4/S iO2纳米复合粒子.通过TEM,XRD,IR表征,复合粒子的粒径在15 nm~20 nm左右,呈球形且分散较均匀.     

磁性纳米Fe3O4粒子的制备与应用

为了对磁性纳米Fe3O4颗粒的制备和应用进行总结和回顾,综述了磁性纳米Fe3O4颗粒的机械研磨法、沉淀法、微乳液法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、热分解有机物法等几种主要制备方法,分析了各制备方法的特点;介绍了磁性纳米Fe3O4颗粒在磁流体、磁记录材料、生物医学以及催化剂载体等领域的应用,并对磁性纳米Fe3O4颗粒未来的研究重点和应用前景进行了展望：如何更经济更环保地制备粒径可控且分布均匀的磁性纳米Fe3O4微粒是今后研究的热点与重点;纳米Fe3O4颗粒同时具备磁性颗粒和纳米颗粒的双重优势的应用性研究也极为重要.     

液晶模板法制备Co3O4分级多孔结构薄膜和赝电容性能研究

采用液晶模板法制备Co3O4纳米薄膜,用循环伏安法和恒流充放电测试方法,表征分析其微观结构和电化学性能。结果表明:Co3O4薄膜是多晶体,呈分级多孔结构,该结构有利于电子和离子的扩散,可显著改善超级电容器的比电容,增强电容保持能力,是一种优良的超级电容器电极材料。     

利用废弃硒鼓墨粉制备γ-Fe2O3气敏材料

利用废旧硒鼓经过废旧硒鼓破碎磁选装置处理得到的黑色有机墨粉作为原料,采用环境友好的低沸点有机溶剂处理除去表面有机物,通过500℃煅烧处理即可得到棕褐色的磁性氧化铁材料.经XRD测定发现,该方法处理得到的氧化铁为γ-Fe₂O₃;扫描电镜SEM显示,其形貌为均匀的圆颗粒状,平均粒径在200 nm左右.气敏性能测试结果表明,与商业Fe₂O₃相比,这种γ-Fe₂O₃材料对VOCs（乙醇、丙酮等）气体有较好的气敏响应和选择性,有望在挥发性有机化合物气体检测方面取得应用.