磁性石墨烯复合纳米粒子的制备及其检测过氧化氢的应用研究

采用水热法制备Fe_3O_4纳米粒子,并用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对其表面进行氨基化修饰。基于氧化石墨烯(GO)与氨基化Fe_3O_4的自组装体系,构建具有过氧化物模拟酶性能的磁性石墨烯复合纳米粒子(GO@Fe_3O_4),并对其理化性质进行表征,用于替代天然过氧化物酶快速检测样品中过氧化氢的含量。最优催化检测体系为:GO@Fe_3O_4固体粉末添加质量为0.005 g、反应温度为70℃、反应时间为50 min;在0.01～1.0 mmol/L过氧化氢浓度范围内,其浓度与检测体系吸光度呈现良好的线性关系,工作曲线为y=740.25x+0.079 8,相关系数R~2=0.992 7,最低检出限为0.547 7μmol/L,回收率为98.94%～105.74%。此外,所制备的磁性石墨烯复合纳米粒子模拟酶材料检测H_2O_2的体系具有较高的催化检测性能。     

聚多巴胺包覆Fe_3O_4纳米粒子异相芬顿催化降解亚甲基蓝

采用共沉淀法制备了磁性Fe_3O_4纳米粒子(Fe_3O_4 NPs),通过多巴胺(DA)原位氧化聚合的方式,将聚多巴胺(PDA)引入到Fe_3O_4NPs表面,制备了PDA包覆Fe_3O_4纳米粒子(Fe_3O_4@PDA NPs)。通过TEM、XRD、FTIR、XPS对粒子的形貌、结构及组成进行了表征。随后将其作为异相芬顿(Fenton)催化剂用于催化亚甲基蓝(MB)的氧化降解,对该催化剂的催化活性及稳定性进行了考察,探讨了催化反应的机理。结果表明:Fe_3O_4NPs作为催化剂时,,MB 2 h脱除率为26%,而Fe_3O_4@PDA NPs作为催化剂时,30 min,MB的脱除率为99%。具有酚醌单元的PDA可促进Fe~(3+)与Fe~(2+)间的循环,使得Fe_3O_4@PDA NPs较之Fe_3O_4NPs具有更强的催化活性。此外,Fe_3O_4@PDA NPs稳定性良好,可实现2次回收再利用,对活性降低的Fe_3O_4@PDA NPs用NaBH_4处理后,仍具有催化降解MB反应的能力。     

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。     

Fe_2O_3纳米管的模拟酶活性研究及在H_2O_2检测中的应用

合成了一种具有过氧化物酶活性的新型铁系纳米材料,通过XPS、TEM确定合成的纳米材料为Fe_2O_3纳米管,可以催化3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)的氧化,在pH 3.5的醋酸盐缓冲液中形成蓝色产物。研究发现,Fe_2O_3纳米管的催化机理与乒乓机理相符,而模拟过氧化物酶的性能完全由Fe_2O_3纳米管而不是浸出液中的金属离子引起。建立了一种比色测定水中过氧化氢的方法。652 nm处吸光度的变化与H_2O_2浓度在1.07×10^(-6)～1.00×10(-6)～1.00×10^(-4) mol/L范围内有良好的线性关系,检出限为3.22×10(-4) mol/L范围内有良好的线性关系,检出限为3.22×10^(-7) mol/L。可为进一步发展基于纳米材料的模拟酶的应用提供参考。     

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。     

核壳复合材料Fe_3O_4@SiO_2@Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米球的制备及表征

采用两步法成功制备核壳结构复合材料Fe_3O_4@SiO_2@Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米球。首先通过溶胶-凝胶法制备包覆均匀的Fe_3O_4@SiO_2纳米球,然后以它为载体,用水热法将Y3+/Eu3+的水合化合物均匀生长到Fe_3O_4@SiO_2纳米球表面,退火后获得目标产物。利用X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)对产物进行表征。结果表明:Fe_3O_4、SiO_2和Y_2O_3∶Eu~(3+)之间为物理结合;该复合纳米球直径约350nm,壳层包覆非常均匀且颗粒分散性良好。该文结合制备过程总结出该复合材料的可控生长条件,样品的分散性与防氧化保护尤为重要。     

Co3O4/Fe2O3复合纳米微球高活性协同电催化析氧反应

以FeCl_3·6H_2O、CoCl_2·6H_2O、尿素和四丁基溴化铵为原料,采用简单的水热-煅烧法制备了Co_3O_4/Fe_2O_3复合催化剂,采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N_2吸脱附技术对所制备样品进行了表征,并测试了其电催化析氧反应(OER)的活性。结果表明,和单一组分相比,复合催化剂的活性得到了极大提高,尤其是组成优化的催化剂Co_3O_4/Fe_2O_3-1.0表现出了最高的催化活性,其在1 M KOH中催化OER,当电流密度为10 mA/cm~2时的过电位(η_(10))仅为329 mV,接近贵金属催化剂RuO_2的过电位292 mV。     

磁性载银纳米粒子的制备及催化降解对硝基苯酚的应用

首先以水热法合成了高度分散性的磁性纳米粒子Fe_3O_4,然后在Stber条件下以正硅酸乙酯为硅源,制备了具有核-壳结构的Fe_3O_4@SiO_2。以Fe_3O_4@SiO_2作为磁性载体,利用乙二胺的温和还原性,在AgNO_3的乙醇溶液中,成功地将Ag纳米粒子沉积在Fe_3O_4@SiO_2表面,得到了Fe_3O_4@SiO_2@Ag磁性纳米粒子。分别用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、电子扫描电镜(SEM)和电子透射电镜(TEM)对产品进行表征,并将磁性纳米粒子作为固体催化剂,用于催化硼氢化钠还原4-硝基酚的反应中。结果表明,该催化剂效果良好,方便从混合物中分离并重复使用,可重复利用6次以上。     

苝酰胺功能化磁性纳米材料的合成及其光/电性质

为了制备磁性荧光以及光电化学性能良好的多功能纳米粒子,采用微相乳液法,用二氧化硅(SiO_2)包裹Fe_3O_4磁性纳米粒子的同时,将苝酰胺与SiO_2表面的羟基反应,生成共价键连接的Fe_3O_4@SiO_2-(1a)和Fe_3O_4@SiO_2-(2a)纳米粒子,用红外光谱、XRD、SEM、UV-Vis吸收光谱、荧光光谱及ECL进行表征。结果表明,与化合物1a、2a相比,复合物Fe_3O_4@SiO_2-(1a/2a)的电子吸收和荧光光谱峰型相同,峰位置略有移动。在一定浓度范围内,Fe_3O_4@SiO_2-(2a)纳米粒子的ECL强度随浓度增大而降低,且其在50~100 s的区间内基本稳定。     

纳米α-Fe_2O_3的热解法制备及催化性能

以Fe(NO_3)_3·9H_2O为主要原料,采用醇盐液热解法结合超临界流体干燥技术制备纳米α- Fe_2O_3微粉。用XRD,TEM对样品进行表征,重点考察热解法制备工艺对α-Fe_2O_3晶态、形貌和尺寸的影响,并通过CO与NO的反应来测试其催化活性,探讨其在汽车尾气净化催化中的应用。结果显示,用醇盐液热解法结合超临界流体干燥技术制备出疏松且分散度较好的红色纳米α-Fe_2O_3粉；该方法制备工艺简单,操作方便,能有效地防止纳米材料制备过程中的硬团聚现象；纳米α-Fe_2O_3对汽车尾气中的主要有害成分NO_(?)有较好的催化净化效果,在500～600 K这一温度范围,NO转化率趋近100%。     

苝酰胺功能化磁性纳米材料的合成及其光/电性质

为了制备磁性荧光以及光电化学性能良好的多功能纳米粒子,采用微相乳液法,用二氧化硅(SiO_2)包裹Fe_3O_4磁性纳米粒子的同时,将苝酰胺与SiO_2表面的羟基反应,生成共价键连接的Fe_3O_4@SiO_2-(1a)和Fe_3O_4@SiO_2-(2a)纳米粒子,用红外光谱、XRD、SEM、UV-Vis吸收光谱、荧光光谱及ECL进行表征。结果表明,与化合物1a、2a相比,复合物Fe_3O_4@SiO_2-(1a/2a)的电子吸收和荧光光谱峰型相同,峰位置略有移动。在一定浓度范围内,Fe_3O_4@SiO_2-(2a)纳米粒子的ECL强度随浓度增大而降低,且其在50¹00 s的区间内基本稳定。     

纳米Fe_3O_4-PO_4~(3-)/ZrO_2催化制备文冠果生物柴油

采用共沉淀法制备纳米Fe_3O_4-PO■/ZrO_2固体酸催化剂,利用X-射线衍射(XRD)、N_(2 )吸脱附、红外光谱(FTIR)和热重分析(TG)对催化剂的结构进行表征,探讨了纳米Fe_3O_4加入量、焙烧温度和时间对固体酸催化剂性能的影响。考察了纳米Fe_3O_4负载量、醇油摩尔比、反应温度和反应时间对制备文冠果生物柴油的影响。结果表明,当Zr(OH)_4与纳米Fe_3O_4摩尔比为3∶1,焙烧温度为750℃,焙烧时间为3 h时,纳米Fe_3O_4-PO■/ZrO_2固体酸催化剂的催化性能最佳,生物柴油酯化率达85.4%。当催化剂的用量为油重的1%,醇油摩尔比为9∶1,反应温度为80℃和反应时间为4 h时,文冠果生物柴油的转化率可达到92.8%。     

三种不同方式制备纳米磁性Fe_3O_4颗粒及光催化性

笔者采用了3种不同方式制备了磁性纳米Fe_3O_4颗粒,以光催化降解亚甲基蓝和罗丹明溶液为模型反应,对其光催化活性进行了探讨。试验制备出来的纳米Fe_3O_4颗粒具有良好的磁性能,且不同的方法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒的光催化活性不同。用水解法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒的光催化活性最差,无降解发生;用低温相转化法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒的降解性能比较好,降解率达到70%～80%;共沉淀法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒最好,粒径最小,其降解率高达96%。共沉淀法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒具有磁性的特点,也易于分离回收,具有良好的应用前景。     

前驱体法制备四氧化三铁及其催化性能

采用前驱体法以钛白副产品为原料制备了Fe_3O_4(记为Fe_3O_4-PR),并将其作为催化剂催化H_2O_2降解活性艳红X-3B。考察了Fe_3O_4-PR的催化活性和稳定性,溶液pH、H_2O_2投加量和Fe_3O_4-PR投加量对该催化降解反应的影响。初步探究了该催化降解反应机理。XRD、SEM、磁性分析(VSM)和粒径分析(DLS)结果表明,采用前驱体法可成功制备出具有超顺磁性的多面立体结构Fe_3O_4-PR。性能测试表明,Fe_3O_4-PR具有良好的催化活性和稳定性。在pH=3、H_2O_2投加量为3.0 mmol/L及Fe_3O_4-PR投加量为1.0 g/L的条件下,活性艳红X-3B的降解率可达97%,总有机碳(TOC)去除率为47%。机理研究表明,该催化降解反应是在催化剂表面活性位点发生,·OH是主要活性物质,降解过程存在氧化还原循环。     

异相Fenton催化剂Fe_3O_4@C-FeCo的制备及应用

以金属有机框架(ZIF-67)包裹Fe_3O_4纳米微球为前驱体,随后通过煅烧合成了Fe_3O_4@C-FeCo异相Fenton催化剂,并将合成的Fe_3O_4@C-FeCo进行了XRD衍射分析,X射线光电子能谱分析(XPS),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)结构表征。研究了Fe_3O_4和Fe_3O_4@C-FeCo的异相Fenton催化降解靛蓝二磺酸钠的能力。研究发现,酸性条件有利于异相Fenton催化降解,并且Fe_3O_4@C-FeCo的催化降解能力比Fe_3O_4更好。结果表明,Fe_3O_4@C-FeCo是一个良好的异相Fenton催化剂,有潜在的催化降解有机染料的应用。     

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_4/三维石墨烯非均相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%。     

纳米Fe_3O_4纤维的制备及对高氯酸铵热分解的影响

以五羰基铁为铁源,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为还原剂,采用水热法制备纳米Fe_3O_4纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电子能谱(EDS)对产物的晶面结构、表面形貌和元素组成进行表征,并对反应机理进行探讨。结果表明,制备的纳米Fe_3O_4为纤维状,由许多球状颗粒定向连接而成;体系中DMF浓度对产物形貌存在显著的影响。将制备的纳米Fe_3O_4纤维作为高氯酸铵(AP)热分解的催化剂,通过差示扫描量热手段(DSC)研究发现,纳米Fe_3O_4纤维可显著促进AP的热分解。     

磁性纳米Fe_3O_4载新藤黄酸复合物的制备和表征

采用化学共沉淀法制得Fe_3O_4磁性纳米微粒,并用柠檬酸进行修饰,制备纳米四氧化三铁载新藤黄酸共轭复合物。利用TEM,XRD,IR对纳米四氧化三铁和柠檬酸修饰Fe_3O_4进行表征,磁性四氧化三铁及其修饰物磁性良好,平均粒径在15 nm左右,柠檬酸包裹后粒径变大,但并未改变四氧化三铁的晶型;并通过UV对纳米四氧化三铁载新藤黄酸复合物进行表征,结果表明磁性纳米Fe_3O_4载新藤黄酸复合物制备成功。     

不同还原剂对Ag@Fe_3O_4催化剂微观结构与催化性能的影响

采用共沉淀法制备了磁性纳米粒子Fe_3O_4,然后以硼氢化钠和水合肼两种还原剂制备了一系列Ag@Fe_3O_4负载型催化剂,并系统考察了该催化剂在对硝基苯酚还原中的催化性能。XRD和SEM表征表明,Fe_3O_4负载的Ag纳米粒子属于晶态结构,且硼氢化钠还原得到的Fe_3O_4负载银粒子分布更加均匀,尺寸明显更小。对硝基苯酚催化还原实验表明,在相同的制备条件下硼氢化钠还原制备的Ag@Fe_3O_4催化剂较水合肼还原得到Ag@Fe_3O_4催化剂具有更高的催化活性,这主要源于硼氢化钠还原得到负载银粒子具有更加优化的微观结构和分布状态。