包覆Fe3O4纳米粒子的制备及其在油田污水处理中的应用初探

采用共沉淀法合成Fe3O4磁性纳米粒子,并用阳离子表面活性剂(901)对Fe3O4纳米粒子进行表面包覆,制备了复合磁性纳米粒子Fe3O4/901.合成Fe3O4/901纳米粒子的最佳条件为:体系pH值为7,901质量浓度15g/L,反应温度60℃,反应时间30 min,Fe3O4、901浓度比为4:1.自制Fe3O4纳米粒子的饱和磁化强度为59.61emu/g,具有超顺磁性.透射电镜分析得到Fe3O4粒子的平均粒径为20 nm,Fe3O4/901粒子的平均粒径为25nm,并通过红外光谱证实了901在Fe3O4粒子表面的包覆.对胜利油田孤四联井排含油污水的处理结果表明:Fe3O4/901纳米粒子与聚合氯化铝和阳离子聚合物复配使用,加剂后仅1 min,污水含油量从1078.3 mg/L降至14.5 mg/L,悬浮物从146 mg/L降至20 mg/L,与复配前相比,除油率提高约3%,悬浮物含量降低79%,絮体沉降速度明显加快.     

Fe3O4微球的可控制备及在合成气制低碳烯烃中的应用

采用氯化铁为铁前躯体,通过改变溶剂热反应时间、有机醇和羧酸盐的种类等参数,可控制备了不同结构的Fe3O4微球。采用高分辨场发射扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）表征了微球的初级晶粒尺寸（初级粒径）和次级团簇粒径（次级粒径）,利用BET法通过N2吸附-脱附测定了微球比表面积,采用H2-TPR表征了不同粒径微球在H2气氛下的还原性能,并选择不同粒径的催化剂进行合成气制备低碳烯烃的性能研究。结果表明：通过调变Fe3O4微球的制备参数,微球的初级粒径在5.6~25.1 nm范围内可调,次级粒径在149~503 nm范围内可控;随着初级粒径的减小,Fe3O4微球的比表面积增大,有利于催化剂的还原;Fe3O4微球初级粒径的减小有利于烯烃选择性的提高、CO2选择性的降低,次级粒径的减小有利于CO转化率的提高。     

壳聚糖/四氧化三铁复合微球的制备及其吸附铜离子的研究

选用Fe3O4作为磁性组分,用共沉淀法制备出了直径为40nm的纳米Fe3O4颗粒,利用乳化交联法在pH=9,60℃的条件下将壳聚糖和Fe3O4复合在一起制备出不同质量比的壳聚糖/Fe3O4磁性微球。通过X射线衍射、扫描电镜和振动样品磁强计研究了复合材料的结构、形貌和磁性。同时测试了磁性微球对Cu2+的吸附性能,结果表明在pH=5时材料有较好的吸附性,壳聚糖所占质量比越高吸附性能越好,m(壳聚糖)∶m(Fe3O4)=2∶1的吸附性最好;在pH=5时,吸附容量为78.15mg/g。     

Fe3O4磁性纳米粒子的助凝性能及机理分析

采用化学共沉淀法制备了Fe₃ O₄磁性纳米粒子,然后分别用聚乙二醇-6000（PEG-6000）、聚丙烯酰胺（PAM）、十二烷基硫酸钠(K12)、油酸钠（Sodium oleate）对其进行表面修饰。将它们用于处理模拟油田含油含聚污水,考察了不同表面改性、不同粒径、不同磁性的纳米粒子的除油性能;以胜利油田孤三联污水为研究对象,探讨了Fe₃O₄磁性纳米粒子的助凝性能。结果表明,粒径越小,磁性越强,除油效果越好,采用PEG改性后的磁性纳米粒子除油效果最好;Fe₃ O₄磁性纳米粒子与聚合氯化铝（PAC）、阴离子聚丙烯酰胺（APAM）复配使用时,除油率达95.4%,悬浮物去除率达90.7%,与复配前相比,除油率提高13.7%,悬浮物含量降低31.5%,絮体沉降速率快。Fe₃O₄磁性纳米粒子的絮凝机理包括吸附、磁絮凝、破乳作用,其与PAC、APAM具有协同作用。     

含氨基磁性高分子微球的制备与表征

报道了甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸甲酯-二苯乙烯磁性高分子微球的制备与表征。采用共沉淀法制备了磁流体,并进行了双层表面活性剂改性。以改性后的Fe3O4磁流体为核心,通过开环反应、共聚等方法制备了含有氨基的磁性微球。通过扫描电镜观察磁性微球的形貌。微球的热重分析可以表明磁性微球具有较好的热稳定性。红外光谱测试说明微球表面含有氨基基团。X射线对Fe3O4及磁性微球分别表征,证明Fe3O4结构没有变化。     

四氧化三铁/二氧化硅复合磁性纳米粒子的制备与表征

实验以溶胶-凝胶法,将粒径约10 nm的Fe_3O_4纳米粒子分散在SiO_2凝胶中,制备Fe_3O_4/SiO_2复合磁性纳米粒子。以透射电镜、X射线衍射和磁性能测试对复合纳米粒子进行了表征。结果表明,Fe_3O_4/SiO_2复合纳米粒子呈球形,粒径约46 nm;试样中磁性物质为纳米Fe_3O_4,包履层为非晶SiO_2;Fe_3O_4/SiO_2纳米粒子具有超顺磁性,比饱和磁化强度26 emu/g,磁响应性随Si/Fe摩尔比增加明显下降。该法制备的磁性纳米粒子粒径均匀,分散性良好,并克服了Fe_3O_4粒子制备过程中普遍存在的氧化问题。     

纳米复合Al2O3-Hβ烷基化催化剂的制备及性能评价

采用水热合成晶化法制备了纳米级Hβ分子筛,然后采用机械混捏法制备了纳米复合Al2O3-Hβ烷基化催化剂。采用SEM、NH3-TPD、XRD、Py-IR技术表征了Hβ分子筛和Al2O3-Hβ烷基化催化剂,并以正己烯、正庚烷与混合C4烃类的混合物为模拟原料,在连续高压固定床微反装置中考察了Hβ分子筛的制备条件(晶化方式、n(TEAOH)/n(SiO2)、n(H2O)/n(SiO2))以及Hβ分子筛与拟薄水铝石的质量比(以w(Hβ)表示)对Al2O3-Hβ催化剂烷基化性能的影响。结果表明,在旋转晶化、n(TEAOH)/n(SiO2)为0.3、n(H2O)/n(SiO2)为8、w(Hβ)为80时,所制备的Al2O3-Hβ催化剂表现出良好的烷基化催化性能;在压力2MPa、温度90℃、液时空速2h-1、氢/油体积比10的条件下,烷基化产物收率高达70%,活性稳定时间50h。     

纳米固体酸S_2O_8~(2-)/Fe_2O_3催化合成马来酸二己酯

用S2 O2 -8 浸渍Fe2 O3 并焙烧制得了比SO2 -4/Fe2 O3 催化活性更强的固体超强酸S2 O2 -8/Fe2 O3 。通过马来酐与正己醇的酯化反应考察了催化剂的活性 ,对所合成的催化剂的结构用XRD和TEM进行了表征。结果表明 :S2 O2 -8/Fe2 O3 的催化作用明显高于SO2 -4/Fe2 O3 ;对于给定的反应 ,用NH3 ·H2 O作Fe2 O3 沉淀剂、用0 .2 5mol/L的 (NH4) 2 S2 O8浸渍Fe2 O3 15min ,在 5 5 0℃焙烧 3h时可制得较高活性的纳米级催化剂S2 O2 -8/Fe2 O3 ;其晶形为α Fe2 O3 ;有较好的重复使用性 ;它能代替硫酸、对甲苯磺酸用于催化马来酐和正己醇的酯化反应 ,可得无色透明的酯化产物     

离子液体修饰纳米四氧化三铁作添加剂对硅基润滑脂摩擦学性能的影响

分别用3种不同的咪唑六氟磷酸盐离子液体修饰纳米Fe3O4颗粒作添加剂,制备了不同的硅基润滑脂,用GEST-121型体积表面电阻率仪测定润滑脂的体积电阻率,MTF-R4000型往复摩擦磨损试验机考察了硅基润滑脂的摩擦学性能,通过扫描电子显微镜（SEM）观察了磨痕表面形貌。结果表明：离子液体修饰后的纳米Fe3O4能够进一步提高润滑脂的摩擦学性能,降低体积电阻。其优异的摩擦学性能和低电阻特性归结于纳米Fe3O4粒子与离子液体极性的相互作用。     

SO_4~(2-)(S_2O_8~(2-))/Fe_2O_3-SiO_2固体超强酸对乙酸/丁醇酯化反应的催化性能研究

研究了SO2 -4/Fe2 O3 SiO2 固体超强酸对乙酸 /丁醇酯化反应的催化作用 ,得到合适的工艺条件 :复合氧化物中n(Fe)∶n(Si) =1∶2 ,浸渍的H2 SO4浓度 1mol/L ,5 5 0℃预焙烧活化 3h ,催化剂用量 0 .8g ,酯化反应时间 4h ,乙酸的转化率达 96 .3%。在此条件下制得S2 O2 -8/Fe2 O3 SiO2 固体超强酸催化剂 ,并考察了其催化活性 ,实验结果显示该固体超强酸具有更高的催化活性 ,乙酸转化率高达 98.6 %。     

Fe2O3-CeO2光催化剂的制备及其催化性能

采用水热共沉淀法及水热浸渍法制备了Fe2O3-CeO2光催化剂,考察了工艺条件对Fe2O3-CeO2结构特征及光催化性能的影响。结果表明,经过600℃热处理,两种方法制得的样品均为立方萤石相CeO2结构,共沉淀法所得Fe2O3-CeO2没有杂相峰出现,随着Fe3+含量增加,样品结晶度增大;当Fe3+摩尔分数在5%以上时,浸渍法所得Fe2O3-CeO2样品有Fe2O3杂相峰,并且结晶度随Fe3+含量增加而降低。经过600℃热处理得到球形的Fe2O3-CeO2,浸渍法制得的样品有长大与团聚趋势。随着Fe3+含量增加,Fe2O3-CeO2对次甲基蓝的催化降解率先增大后减小,3%Fe3+掺杂量的降解率最佳,并且共沉淀法制得的Fe2O3-CeO2对次甲基蓝的催化降解效果优于浸渍法得到的Fe2O3-CeO2及纯CeO2。降解液的pH值直接影响到次甲基蓝的降解率,当pH值为10.0时,降解效果最好。随着催化剂用量增加,降解率先增大后减小,当催化剂质量浓度为100 mg/L、降解时间为100 min时,共沉淀法制备的Fe2O3-CeO2催化次甲基蓝的降解率最高达97.6%;浸渍法制备的催化剂质量浓度为50 mg/L、降解时间为100 min时,其降解率最高为93.4%;而纯CeO2的仅为75.8%。该光催化降解反应为一级动力学反应,反应速率服从多相催化动力学Langmiur-Hinshelwood(L-H)方程,共沉淀法所得Fe2O3-CeO2的最佳表观反应速率常数kapp为14.52×10-2,较浸渍法的增大23.9%,比纯CeO2样品高出71.8%。     

聚苯胺-Mn3O4复合物的制备及其防腐性能研究

在Mn3O4纳米粒子存在的情况下,以苯胺为原料,以过硫酸铵为氧化剂,用化学氧化法合成聚苯胺（PANI）与Mn3O4的复合物（PMC）,并经氨水去杂得到本征态的PMC。用XRD、IR对产物进行表征。将涂有含PANI和PMC漆的钢试样浸泡于3.5% NaCl溶液和1.0 mol/L 盐酸溶液中,通过漆膜的开路电位和塔菲尔曲线来评价漆膜的防腐性能。结果表明：Mn3O4纳米粒子与PANI之间存在强烈的相互作用;Mn3O4对PMC中PANI分子链的结晶产生影响;含PMC漆膜试样的抗腐蚀能力比含PANI漆膜试样的强,腐蚀电流最小,而清漆试样的腐蚀电流最大。     

固体酸SO4 2- /Fe2O3在浒苔热液化中的应用

直接焙烧FeSO4?7H2O制备固体酸SO42-/Fe2O3催化剂,并对其进行NH3程序升温脱附表征。以工业乙醇为溶剂,研究了该催化剂对浒苔热液化生产生物油的催化作用。结果表明,焙烧温度和焙烧时间对固体酸SO42-/Fe2O3催化剂表面的酸量和酸强度有显著影响。500℃焙烧5 h制备的SO42-/Fe2O3催化效果最好,可以显著提高浒苔热液化生物油产率;与未加催化剂相比,生物油产率从44.8%提高至48.5%、残渣产率从40.7%降至35.0%。浒苔热液化所得生物油中含有较多的单糖和乙酯类化合物;加入固体酸SO42-/Fe2O3催化剂后,所得生物油中单糖类物质含量降低,乙酯类化合物含量显著增加,且有烷烃类物质形成。     

CNTs/Fe3O4磁性破乳剂的制备及性能研究

为了实现破乳剂的绿色环保可回收,选择将功能化后的碳纳米管(CNTs)和四氧化三铁(Fe₃O₄)进行复合,通过溶剂热法制备磁性破乳剂CNTs/Fe₃O₄,并用XRD、FT-IR及SEM对破乳剂的结构进行了表征,研究了CNTs/Fe₃O₄磁性破乳剂对水包油型乳液的破乳性能,并探究其达到最佳破乳性能的条件及回收性能。研究结果表明：通过溶剂热法将Fe₃O₄和CNTs成功复合在一起,制备的磁性破乳剂CNTs/Fe₃O₄分散性明显增强。当破乳温度为65℃、破乳剂加量为600 mg/L、破乳时间为90 min、pH值为6时的破乳效果最佳,处理后含油废水的透光率可高达96.03%,水中含油量为0.017 g/L。CNTs/Fe₃O₄在循环利用4次时的破乳效果显著,透光率仍然可达91.43%。     

微乳液法制备Pd负载型催化剂及其催化性能

采用微乳液法合成了Pd纳米粒子,并成功地将其负载到Al2O3载体上,制备了Pd/Al2O3催化剂;采用纳米粒度分析仪、TEM、SEM和EDS等分析手段对微乳液中及催化剂表面的Pd纳米粒子进行了表征,并采用TG-DSC和XPS方法对Pd/Al2O3催化剂进行了表征。表征结果显示,在表面活性剂Tween80-正丙醇-环己烷-水微乳液体系中合成的Pd纳米粒子随水与表面活性剂Tween80的摩尔比的变化而改变,负载在Al2O3载体表面的Pd纳米粒子粒径分布均匀,粒径大小与微乳液中的Pd纳米粒子相同;立方面心结构的Pd纳米粒子在催化剂表面呈蛋壳状富集。考察了Pd/Al2O3催化剂在乙炔加氢反应中的催化性能。实验结果表明,Pd纳米粒子的粒径为2～3 nm时,Pd/Al2O3催化剂的催化性能最佳。     

纳米微粒在板带钢冷轧用轧制液中的应用研究

 通过复配与筛选合适的基础油,选择相应表面活性剂、防锈剂、消泡剂等添加剂,并在超声波作用下添加平均粒径为20 nm、经油酸修饰的纳米Fe3O4微粒,研制出适用于板带钢冷轧所需的新型轧制液;在MRS-10A四球摩擦磨损试验机上考察了轧制液对钢-钢摩擦副摩擦磨损性能的影响,采用光学显微镜观察了磨损表面形貌。利用二辊冷轧试验机进行了轧制液润滑下的板带钢冷轧试验,并与传统轧制液进行对比。结果表明,由于纳米微粒的使用,轧制液能更好地改善钢-钢摩擦副的抗磨性能、降低摩擦系数;同时还表现出良好的板带钢冷轧润滑效果,可明显降低带钢轧制过程中的轧制压力、轧机功率等轧制力能参数,并能有效改善轧制带钢板面质量。     

可磁性分离的介孔分子筛MCM-41的合成及其表征

为了解决粉体介孔分子筛MCM-41在实际应用中的分离回收问题,将介孔分子筛材料与磁性纳米粒子相结合制备介孔磁性材料成为研究的热点.笔者在采用水热法制备MCM-41分子筛的过程中,加入磁性纳米NiFe2O4,粒子,合成了NiFe2O4含量不同的磁性MCM-41分子筛.并对制备的磁性MCM-41进行了XRD、TEM、N2吸附脱附、磁滞回线等分析.合成的磁性MCM-41材料在室温下显示良好的超顺磁特性,且其磁化率随NiFe2O4含量的增加而增大.     

Ru-Co/SiO2催化剂的TPR还原动力学

采用TPR法研究了Co3O4粉末、Co/SiO2催化剂、Ru-Co/SiO2催化剂的还原动力学,求出了这几种物质的还原活化能。结果表明,这几种物质的还原过程均分2步进行,即Co3O4→CoO→Co。3种样品中,Co3O4→CoO的还原活化能均高于CoO→Co的还原活化能。Co/SiO2催化剂中,对应于Co3O4 CoO及CoO Co的还原过程的活化能均大于Co3O4粉末,其中第1步的活化能增加较大,而第2步次之,表明Co物种与SiO2载体存在着相互作用力;在每个升温速率下的初始还原温度均降低,表明负载后的催化剂提高了氢气的扩散能力。Ru-Co/SiO2催化剂还原过程与Co3O4粉末相比,Co3O4→CoO的还原活化能增大,而CoO→Co的还原活化能降低,初始还原温度进一步降低,表明Ru助剂的加入通过改变了Co/SiO2催化剂的还原历程。     

费-托合成Fe1-xO基和Fe3O4基熔铁催化剂比较

在H2与CO的摩尔比2.0、温度553～593 K、压力1.4MPa,空速12600h-1的条件下,研究了Fe1-xO基和Fe3O4基熔铁催化剂的费-托合成反应催化性能,结果表明,Fe1-xO基熔铁催化剂的活性温度低于Fe3O4基熔铁催化剂,水汽变换反应的相对活性低于Fe3O4基催化剂.Fe1-xO基催化剂比Fe3O4基催化剂降低了蜡的选择性,特别是降低了有机含氧物的选择性,而提高了汽、柴油的选择性.Fe1-xO基催化剂可以比Fe3O4基催化剂多得到13%的C5+重质烃,而Fe3O4基熔铁催化剂比Fe1-xO基熔铁催化剂更适合低碳醇的合成.     

Na2SiO3/Al2O3催化合成生物柴油

以Na2SiO3为活性组分、Al2O3为载体,采用浸渍法制备Na2SiO3/Al2O3负载型固体碱催化剂。以Na2SiO3/Al2O3为催化剂、以餐饮废油和甲醇为原料合成生物柴油脂肪酸甲酯,考察原料配比、催化剂用量、反应时间等因素对反应过程的影响,确定最佳反应工艺条件为：醇油摩尔比7.0、Na2SiO3/Al2O3催化剂用量为餐饮废油和甲醇总质量的9.0%、反应时间4 h,在该条件下餐饮废油的平均转化率达到95.3%。