纳米四氧化三铁对微生物诱导碳酸钙沉淀的作用效果与机理研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是环境岩土工程领域一项新型的土体加固技术。微生物的生长及活性会受到外部磁场的影响,改变MICP中碳酸钙的晶型晶貌及沉淀方式,从而对碳酸钙的胶结性能产生影响。采用纳米四氧化三铁(Nano-Fe_(3)O_(4)),设计了Nano-Fe_(3)O_(4)作用下的微生物诱导碳酸钙沉淀的水溶液及MICP砂土固化试验,对比分析了Nano-Fe_(3)O_(4)含量对微生物诱导生成的碳酸钙晶体含量(CCC)、类型、比例以及MICP固化砂土力学强度等参数的影响规律,并结合扫描电镜(SEM)试验分析了溶液环境及砂柱中碳酸钙的微观形貌特征,系统归纳了Nano-Fe_(3)O_(4)对MICP的作用效果及机制。结果表明:(1)Nano-Fe_(3)O_(4)能够有效改善细菌的新陈代谢性能,显著提高细菌OD_(600)及脲酶活性;(2)溶液环境中,MICP产生的碳酸钙晶体类型以球霰石为主,含少量方解石,且Nano-Fe_(3)O_(4)含量增加能够促进球霰石的生成及增大MICP沉淀物中稳定相碳酸钙所占的比例;(3)Nano-Fe_(3)O_(4)可以显著提高MICP固化砂土的无侧限抗压强度和CCC;(4)SEM分析结果表明,溶液环境中,碳酸钙晶体以球型堆积为主,MICP固化砂柱中碳酸钙晶型随Nano-Fe_(3)O_(4)含量的增加逐渐呈菱柱状堆积。

生物炭负载锰掺杂纳米四氧化三铁吸附除锑研究

为提升晶态铁系金属氧化物的吸附容量、提高对印染废水中高溶解度和稳定性的Sb(OH)_(6)^(-)去除效果,制备生物炭负载锰掺杂纳米四氧化三铁,探究其吸附效果与联用生物炭负载提升吸附容量的机理。吸附实验表明,在初始pH为7.0±0.5、温度25℃、初始锑浓度200μg/L条件下,吸附剂除锑的最优条件为锰铁比0.3、负载比0.2、投加量0.3 g/L,此时模拟废水中锑含量可降至38μg/L,在更低投加量、更温和pH、室温条件下有更高的吸附容量。且吸附剂的循环使用性能较好,经三个吸附-脱附循环后吸附量仍达86%。吸附容量机理研究发现,生物炭负载提升吸附容量的机理为缓解团聚、提高吸附剂表面带正电强度、增强其对Sb(OH)_(6)^(-)的离子交换吸附作用。

用于肿瘤诊疗中的四氧化三铁(Fe3O4)纳米颗粒表面修饰

近年来多功能磁性纳米颗粒及其衍生复合纳米材料引起了多模态成像及肿瘤协同治疗的关注。其中四氧化三铁(Fe3O4)纳米颗粒因其固有的特性而能够实现磁共振成像(MRI)、磁热疗(MHT)及药物递送。不同尺寸的Fe3O4纳米颗粒可以通过几种不同的方式制备,并且在其表面加以修饰可以提高生物相容性及肿瘤靶向性能,最终提高MRI成像信号及治疗效果。本文回顾了几种经典的Fe3O4纳米颗粒制备方式及几种表面修饰手段。之后阐述了其在肿瘤诊疗中的应用并且讨论了Fe3O4纳米颗粒仍然存在的问题。为读者了解多功能的Fe3O4纳米颗粒在肿瘤诊疗中的应用提供参考。

水热法制备磁性纳米磁性四氧化三铁的关键影响因素研究

四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))纳米颗粒是一种具有磁性质的纳米材料,具有许多重要的应用和特性,在催化、药物输运、生物医学和磁性记录等领域受到广泛关注。实验采用了水热法制备磁性Fe_(3)O_(4)纳米颗粒,以氯化亚铁为反应物,在氨水参与的条件下,系统考察了氨水配比、反应物浓度、反应温度和反应时间等关键因素对产物的影响,通过对反应产物进行水合粒径检测的结果进行比较同时对水热法的制备条件进行了筛选,简述了各制备条件于磁性Fe_(3)O_(4)纳米颗粒制备的最佳方案并探寻了PEG修饰四氧化三铁的最合适分子量。

四氧化三铁纳米颗粒的制备与应用

纳米材料是一种具有重要应用前景的新型材料,由于其独特的物理和化学性质,纳米材料的研究和应用领域正在不断扩大和深化。四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))纳米颗粒由于其特殊的磁性、电学性质与极佳的生物相容性,使其在医学领域具有广泛的应用前景。系统介绍了Fe_(3)O_(4)纳米颗粒化学液相的制备方法和近年来在医学领域的实际应用。

杨梅状碳包覆四氧化三铁复合材料的制备及锂离子电池负极性能

Fe_(3)O_(4)被认为是一种储锂性能优异的锂离子电池负极材料,但目前仍存在导电性差和充放电过程体积膨胀问题。文中以L-精氨酸、对苯二甲醛和九水硝酸铁为原料,通过溶剂热反应得到铁离子掺杂L-精氨酸聚合物(W-Fe_(3)O_(4)@NC precursors),随后高温热解制备了杨梅状碳包覆四氧化三铁(W-Fe_(3)O_(4)@NC)复合负极材料。对W-Fe_(3)O_(4)@NC的形貌、表面化学结构、孔隙率和在锂离子电池负极中的电化学性能进行了表征。结果表明,得益于独特的杨梅状形貌、有益的氮掺杂、高度分散的Fe_(3)O_(4)纳米微粒和均匀的碳包覆,W-Fe_(3)O_(4)@NC在1 A/g电流密度下循环800圈后比容量高达815.1 mAh/g,在5 A/g的大电流密度下,比容量仍保持在232 mAh/g,循环稳定性和倍率性能显著优于纯碳材料(NC)和市售Fe_(3)O_(4)纳米粒子。

四氧化三铁在造锍熔炼铁橄榄石炉渣中的行为

造锍熔炼是火法炼铜的关键工序,通常采用铁橄榄石炉渣体系(SiO_(2)-FeO_(x)-MO,M代表金属)。系统讨论了四氧化三铁的性质、生成、溶解、析出、作用,以及危害与其消除方法等,并指出以往“在造锍熔炼中,四氧化三铁熔点高、黏度大,其生成将对造锍熔炼过程产生严重不利影响”这一观点是不全面的。在造锍熔炼中,四氧化三铁的生成及过饱和析出与温度、炉渣FeSiO_(2)质量比、体系中FeS和Cu_(2) S活度、SO_(2)分压等因素相关;Fe(Ⅲ)在炉渣中的溶解度决定于渣温。四氧化三铁过饱和析出于炉渣中后,炉渣黏度应按Einstein-Roscoe公式计算。此外,还对不同熔炼方法中炉渣温度和Fe SiO_(2)质量比不同的原因进行了分析。

四氧化三铁原位修饰石墨烯复合材料的理化性能调控及应用

在复杂电磁干扰环境中提供增强的电化学储能性能对于稳定高效的集成电路和系统具有重要的研究意义。通过激光诱导石墨烯(LIG)技术在含碳聚合物上的二次扫描制备了四氧化三铁原位修饰多孔石墨烯复合材料(LIG/Fe3O4)。控制FeCl3溶液的浓度可以显著影响Fe3O4纳米颗粒的数量和尺寸,因此可以有效调控复合材料的理化性能。此外,对不同浓度合成的LIG/Fe3O4材料进行了形貌结构和理化性质分析,结果表明,当FeCl3浓度为0.6 mol/L时,复合材料的电化学和储能性能最佳,在1 mv∙s−1扫速下表现出较高的面积电容(617.5 mF/cm2),约为LIG的10倍。LIG/Fe3O4还具有21.2 emu/g的最高饱和磁化强度和1132.2 S/m的出色电导率,因此可以扩展到2.6~8.2 GHz的电磁屏蔽应用。

磁性四氧化三铁纳米粒子的制备及其应用研究进展

四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))作为一种较为常用的磁性纳米粒子,具有稳定的化学性质、较高的催化活性、良好的磁响应性及生物相容性,可通过改变反应条件将其粒径降至几纳米,因此被广泛应用于高磁记录材料、吸附剂、生物传感和磁共振成像等领域。在对磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子的制备方法进行综述的基础上,介绍了固相法、化学共沉淀法、水热法、微乳法以及溶胶-凝胶法等常用方法,并总结了其在环境治理、生物医学以及功能性材料制备等领域中的应用,同时展望了磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子未来的研究应用方向。

纳米四氧化三铁碳片对亚甲基蓝废水的催化脱色

碳材料上掺杂纳米Fe_(3)O_(4)颗粒所形成的复合材料可发挥各自优点,进而拓宽其在印染废水处理中的应用。以葡萄糖和氯化铁为原料,通过共沉淀后碳化煅烧,成功制备了纳米四氧化三铁碳片(Fe_(3)O_(4)@GC),利用XRD、TEM、BET和磁滞回线对Fe_(3)O_(4)@GC碳片进行了形貌表征,并将其用于亚甲基蓝(MB)废水的催化脱色处理。结果表明,Fe_(3)O_(4)@GC碳片上的Fe_(3)O_(4)结晶性较好,颗粒呈球形且分散均匀,其平均粒径为22 nm。Fe_(3)O_(4)@GC碳片能够活化H_(2)O_(2)产生氢氧自由基(HO·)并高效氧化降解MB。在pH为2~3,材料投加量为1.0 g/L,H_(2)O_(2)用量为9 mmol/L的条件下,60min内Fe_(3)O_(4)@GC碳片能将浓度为20 mg/L的MB完全脱色去除,且去除反应符合准二级动力学方程(R~2=0.9991)。Fe_(3)O_(4)@GC碳片具有较强的顺磁性,可以从废水中快速磁分离回收,循环使用6次后,MB的脱色率仍然能达到95.6%。自由基猝灭试验证明,MB的脱色去除中Fe_(3)O_(4)@GC碳片诱导的HO·氧化降解起到主导作用,碳材料的表面吸附也起了一定的协同作用。该方法为MB废水高效快速脱色去除提供了实践参考。

制备用于超级电容器的含四氧化三铁的炭材料研究

以红枣肉作为碳源,氯化铁为铁源,N-甲基吡咯烷酮为溶剂,通过直接加热和碳化处理制备了含铁氧化物的炭材料。制备中所用N-甲基吡咯烷酮溶剂,不仅提供了碱性环境,而且抑制了铁氧化物团聚,推测了该制备过程的反应机理。采用XRD、Raman和FT-IR表征了炭材料的结构。研究发现碳化温度显著影响材料中铁的存在方式,随碳化温度提高,材料中铁氧化物含量减少,并逐渐以碳化铁形式存在。另外,材料的石墨化程度因碳化温度而改变。使用循环伏安、计时电流和交流阻抗技术对材料在3 M氢氧化钾电解液中的电化学性能进行了研究。结果表明,在600℃碳化时,炭材料中以Fe3O4为主,具有较高的比电容。在1 A/g电流密度下,材料比电容为541 F/g。该类材料将在超级电容器电极方面具有很好的应用前景。

盐酸法钛白粉新工艺副产氯化亚铁制备四氧化三铁

探索了一种以盐酸法钛白粉新工艺副产氯化亚铁为原料制备四氧化三铁磁粉的放大试验工艺,把副产危废氯化亚铁制备成用途广泛的四氧化三铁磁粉,实现资源的综合利用。研究结果表明:选用氧化钙为沉淀剂与氯化亚铁反应得到氢氧化亚铁,在分散剂辅助作用下通入空气使氢氧化亚铁被氧化成三价氢氧化铁,控制氧化钙及分散剂加料时间间隔为1.5 h、氧化温度为80℃、氧化时间为8.5 h,将氢氧化铁与氢氧化亚铁以物质的量比为2∶1均匀混合,通过正压分离得到固体,控制分离前pH为6.5,最后通过烘干、研磨等后处理得到四氧化三铁磁粉。进行50 kg级别放大试验得到四氧化三铁产品,收率达到97%。该工艺将副产危废转化为有一定经济效益的产品,进一步完善了盐酸法钛白粉新工艺。

纳米四氧化三铁修饰片状氧化铝的研究

导热粒子填充聚合物复合材料是覆铜板半固化片的理想选择。为提高聚合物复合材料的导热性能,通过铁盐和亚铁盐的原位共沉淀反应在片状氧化铝表面修饰了晶粒尺寸约14nm的磁性Fe_(4)O_(3)纳米粒子。片状Al_(2)O_(3)@Fe_(4)O_(3)复合粒子采用空间位阻小的三元共混有机硅醇进行偶联改性后,耐热温度达300℃,并可改善聚合物体系的两相界面。片状Al_(2)O_(3)@Fe_(4)O_(3)复合粒子及其偶联改性复合粒子具有超顺磁性,在磁场诱导下可垂直取向,在覆铜板领域具有较大的应用前景。

磁性四氧化三铁/钒酸铋/二氧化钛纳米晶的制备及光催化性能表征

以硫酸氧钛、偏钒酸铵和氯化亚铁等试剂为原料,制备磁性二氧化钛钒酸铋(Fe_(3)O_(4)-TiO_(2)-BiVO_(4))复合光催化剂,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对其进行表征。以刚果红为模拟降解对象,在可见光照射下,使用质量均为0.05 g的磁性二氧化钛钒酸铋对浓度20 mg·L^(-1)的刚果红溶液进行光催化降解,结果表明,在自然光光照240 min条件下,降解率达70.0%。

四氧化三铁纳米颗粒暴露促进非酒精性脂肪性肝炎小鼠进展的作用机制研究

医用及工业纳米材料的环境健康效应评价及其潜在生物安全性研究已成为纳米生物学及预防医学领域的研究热点。本研究拟探讨氨基修饰的四氧化三铁纳米颗粒(amino-modified iron oxide nanoparticles,NH_(2)-Fe_(3)O_(4) NPs)尾静脉单次5 mg·kg^(-1)给药1周后对非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis,NASH)模型小鼠肝脏功能及疾病进展的影响。本研究首先合成生物相容性好的NH_(2)-Fe_(3)O_(4) NPs,利用透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)和动态光散射(dynamic light scattering,DLS)等技术表征其表面形貌结构、粒径分布、zeta电位、水合粒径等物理化学性质。接着,将24只C57BL6/J小鼠随机分为4组,分别为等量磷酸盐缓冲液(phosphate buffer saline,PBS)给药组(对照组)、NH_(2)-Fe_(3)O_(4) NPs尾静脉单次5 mg·kg^(-1)给药1周正常小鼠组(暴露组)、蛋氨酸-胆碱缺乏饮食(methionine-and choline-deficient,MCD)诱导组(NASH模型组)、NH_(2)-Fe_(3)O_(4) NPs尾静脉单次5 mg·kg^(-1)给药NASH模型小鼠1周暴露组(NASH模型暴露组)。研究结果表明,NH_(2)-Fe_(3)O_(4) NPs暴露正常健康小鼠,引起小鼠轻微的肝损伤;NH_(2)-Fe_(3)O_(4) NPs暴露NASH模型小鼠,引起肝脏铁沉积并加重MCD饮食诱导的小鼠肝脏损伤,如提高血清生化指标丙氨酸转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)和天门冬氨酸氨基转移酶(aspartate aminotransferase,AST)水平,激活固醇调节元件结合蛋白-1c(sterol regulatory element-binding protein-1c,SREBP-1c)介导的肝脏脂肪从头合成代谢,引起肝脏脂滴沉积和氧化应激,加剧肝脏组织病理学损伤,促进肝脏炎症反应和肝纤维化。综上,本研究发现,相比正常健康小鼠,NH_(2)-Fe_(3)O_(4) NPs暴露加重MCD饮食诱导的小鼠肝脏脂肪变性、炎症反应、肝纤维化和肝脏损伤,加速NASH小鼠疾病进展。本研究结果将为纳米材料的生物医学应用,特别是对NASH这一患病群体的生物学效应与安全性评价机制提供重要的实验支撑和理论依据。

基于铂@碳球@四氧化三铁/玻碳电极电化学传感器检测双酚A的研究

制备了一种新型的铂@碳球@四氧化三铁纳米复合材料(Platinum@carbon ball@iron tetraoxide nanocomposites,Pt@Cs@Fe_(3)O_(4)),并采用玻碳电极(Glassy carbon electrode,GCE)为工作电极,构建了Pt@Cs@Fe_(3)O_(4)/GCE传感器对牛奶中的双酚A进行定量分析。通过对Pt@Cs@Fe_(3)O_(4)进行形貌和电化学表征进而对Pt@Cs@Fe_(3)O_(4)的电催化特性、导电性、吸附性等进行研究;通过对电解质种类、pH、富集时间以及富集电位的优化确定了Pt@Cs@Fe_(3)O_(4)/GCE的最佳工作条件。研究发现,Pt@Cs@Fe_(3)O_(4)对双酚A的电化学反应具有良好的催化作用,能够显著提高传感器的灵敏度。双酚A浓度与峰电流I p在0.05~70μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.0184μmol/L,对不同浓度的BPA加标回收率为96.89%~101.02%,回收效果较好,且Pt@Cs@Fe_(3)O_(4)/GCE对常见干扰物有良好的抗干扰能力。Pt@Cs@Fe_(3)O_(4)/GCE操作简单、成本低,在快速检测双酚A方面具有较大的应用潜力。

磁响应光子晶体四氧化三铁的制备及磁致变色

用三氯化铁(FeCl3)提供铁源,分别以2种不同化学结构的聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-马来酸)(poly styrene sulfonic acid-co-maleic acid PSSMA)钠盐作为表面活性剂,采用溶剂热法制备磁响应四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))纳米颗粒。研究不同结构的PSSMA表面活性剂和反应条件对Fe_(3)O_(4)纳米颗粒形貌、粒径与光学性能的影响。结果表明,在强碱环境下,以n(SS)∶n(MA)=1∶1的PSSMA作表面活性剂制备的Fe_(3)O_(4)粒子表面粗糙,为近球形,粒径随水量增加而增大;在弱碱条件下,以n(SS)∶n(MA)=3∶1的PSSMA为表面活性剂制备的Fe_(3)O_(4)粒子表面光滑,为规则球形,粒径随Fe^(3+)含量增加而增大。在弱碱环境下,由于PSSMA(3∶1)表面含有更丰富的磺酸基,更适合生成粒径均一、单分散性好且具有优异超顺磁性的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒。该Fe_(3)O_(4)纳米颗粒分散体系在外磁场作用下可快速形成有序光子晶体纳米颗粒群,获得优异的可调结构色。

核-壳型四氧化三铁纳米催化剂的研究进展

核-壳型纳米催化剂是由一层或多层外壳包裹在核心材料外表面形成,该结构具有增大材料的比表面积,提高催化剂对于催化目标的吸附能力,有效减少纳米粒子的团聚等优点,表现出良好的耐化学侵蚀特性,可广泛应用于加氢、氧化、光催化和电催化等领域。四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))具有磁性强、比表面积高、兼容性好等特点,Fe_(3)O_(4)核心赋予了核-壳结构催化剂易于回收的特点,因此在污水处理、氧化还原反应催化等领域备受青睐。外壳材料包括非金属(C)、金属氧化物(TiO_(2),SiO_(2),MnO等)和金属(Co, Mn, Pt, Te等)。综述了单层外壳和多层外壳结构核-壳型Fe_(3)O_(4)纳米催化剂的研究进展,并讨论了催化剂的外壳材料、制备方法、催化机理等特性。

一种二硫化钼/聚膦腈/四氧化三铁电极材料的制备方法

专利申请号:CN201910859213.2,公开号:CN110729135A,申请日:2019.09.11,公开日:2020.01.24,申请人:江苏大学,本发明涉及超级电容器电极材料领域,特指一种二硫化钼/聚膦腈/四氧化三铁电极材料的制备方法。

石墨烯/四氧化三铁复合材料的制备及光催化去除Cr(Ⅵ)性能研究

光催化技术能有效解决日益严重的水污染问题,其中心是高效光催化材料的设计与合成。本文采用溶剂热法成功制备了石墨烯/四氧化三铁复合材料,通过实验探究不同pH值、不同质量比、不同投加量以及Cr(Ⅵ)浓度对石墨烯/四氧化三铁复合材料光催化活性的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射技术(XRD)对复合材料进行表征,结果显示复合材料粒径均匀,粒径约为200~300 nm,四氧化三铁纯度较高且具有反尖晶石结构。光催化性能实验结果表明:Cr(Ⅵ)溶液的质量浓度为100 mg/L,pH值为4,复合材料投加量为60 mg,石墨烯/四氧化三铁复合材料(质量分数4%)光催化去除Cr(Ⅵ)的效果最佳,去除率可达91.7%。