钛箔上生长α-Fe2O3纳米氧化膜及其光电性质研究

利用电镀法在钛箔上沉积一层铁镀层,通过热氧化法将铁镀层氧化。利用X射线衍射谱(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、背散射电子像(BEI)和X射线能量散射谱(EDX)对氧化产物的晶体结构、形貌和组成进行了表征,利用表面光电压谱(SPS)和相位谱(PS)研究了氧化产物的表面光电性质,同时测定了氧化产物的I-V特性。结果表明,铁镀层的表面被热氧化后生成了含α-Fe2O3纳米带和纳米片的纳米氧化膜,α-Fe2O3纳米氧化膜在300～600 nm之间出现了一个与带-带跃迁相关的光伏响应,相位谱显示纳米膜呈n型半导体的导电特征。I-V测试表明在AM 1.5G 100 mW.cm-2标准光强作用下,0.23 V(vs.Ag/AgCl)的偏压下能产生的电流密度为0.58 mA.cm-2。

不同形貌纳米α-Fe2O3粉体水热合成及其催化高氯酸铵热分解研究

以Fe2(SO4)3为原料,在不同温度和时间进行水热反应,产物经过600℃下热处理6 h,得到了不同形貌的纳米α-氧化铁。通过XRD、SEM、TEM对α-Fe2O3的物相组成、形貌和微观结构进行表征。结果表明,花片状、海胆状、草莓状和哑铃状等多种形貌的产物均由纳米α-Fe2O3颗粒组装而成,纳米颗粒大小为10～50 nm。采用DTA分析了赤铁矿α-Fe2O3对高氯酸铵(AP)的催化性能。结果表明水热反应条件140℃保温4 h获得的花片状α-Fe2O3,使得高氯酸铵(AP)热分解温度提前了67.2℃,较其它形貌,催化效果明显。

水热法制备α-Fe2O3纳米球及其光催化性质研究

以硝酸铁、草酸为原料,采用水热反应法合成球形α-Fe2O3纳米颗粒.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对产物的物相和形貌进行表征,研究水热反应温度对物相形成和形貌影响的规律;同时以甲基橙溶液为目标降解物,以紫外灯为实验光源对产物进行了光降解性能测试.结果表明:水热反应温度的提高有利于α-Fe2O3晶体颗粒的晶化,并使其粒径分布均匀,形貌趋向于球形.在光催化性能测试中,随着光照时间的延长,纳米α-Fe2O3对甲基橙的降解率不断提高.

自组装α-Fe2O3亚微米球的制备及其光催化性质

在乙二醇体系中,通过简单的二步方法成功合成了α-Fe2O3亚微米球。第一步,以Fe(NO)3和C6H12N4为主要反应物160℃溶剂热反应8h制备出前驱体;第二步,煅烧前驱体成功合成了斜方相的α-Fe2O3产物。利用X射线粉末衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),红外吸收光谱(FTIR),能谱分析(EDS)和热重分析(TGA)等手段对产物进行了表征。在300 W紫外灯(主波长为365 nm)照射下降解一定浓度的甲基橙溶液,研究不同光催化剂对甲基橙溶液降解效果。由于制备产物的形貌和粒径影响其比表面积和对反应物的吸附能力以及带隙能,使得制备产物具有良好的光催化性能。结果表明,α-Fe2O3亚微米球在紫外光照射条件下对甲基橙溶液有光降解作用。

锂离子电池用α-Fe2O3-Ag复合纳米棒负极材料的制备及储锂性能

采用FeOOH纳米棒为前驱体,通过层层自组装法及随后的热处理过程制备出α-Fe2O3-Ag复合纳米棒.采用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和电化学性能测试对样品的形貌、结构及电化学性能进行了表征.结果表明,Ag纳米颗粒均匀地分布在α-Fe2O3纳米棒的表面.作为锂离子电池负极材料,α-Fe2O3-Ag复合纳米棒表现出了较好的循环性能和较高的比容量.180个循环后,其比容量高达549.8 mA.h/g.

掺铝铁饼状α-Fe2O3微粒的制备及性能

采用液相催化相转化法,以Fe(III)与Al(III)的共沉淀为前驱物合成了铁饼状α-Fe2O3微粒,探讨了各种因素如铝离子的掺杂浓度、反应温度以及催化剂Fe(II)离子用量等对合成铁饼状α-Fe2O3微粒的影响,并对产物进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子衍射(ED)、X射线光电子能谱(XPS)等表征,研究了样品的热稳定性及磁性能.结果表明:初始pH值为9,nFe(II)/nFe(III)≤0.04,nAl/nFe(III)=0.14、反应温度为100～140℃时,可制备出铁饼状α-Fe2O3微粒.尽管铝和铁均为三价且二者的氧化物均具有刚玉结构,但因二者离子半径的差异而使α-Fe2O3晶胞参数因铝取代铁而减小,其矫顽力和剩磁也因铝取代而发生变化.电子衍射证明该方法合成的微粒为单晶粒子,且具有较好的热稳定性.

α-Fe2O3纳米微球的合成及气敏性能研究

采用溶剂热法制备了球状结构的氧化铁前驱体，再经400℃热处理后得到α-Fe2O3纳米微球。通过TG、IR、XRD和SEM等手段对产物结构和形貌进行了表征。结果表明，合成的α-Fe2O3纳米微球直径约为500nm。此外，我们将α-Fe2O3纳米微球制备成厚膜型气敏元件并进行气敏性能测试，在工作温度为150℃时，α-Fe2O3纳米微球对苯胺（AN）有良好的选择性和较高的灵敏度，最低检出限可达到1．9mg／m^3，对38mg／m^3苯胺的响应值为10．4。测试结果表明，α-Fe2O3纳米微球可用于制备苯胺气体传感器。

超声喷雾法制备掺Zn和未掺Zn α-Fe2O3薄膜的研究

使用自制的超声雾化热裂解设备(UPS)成功地制备了掺Zn和未掺Zn的α-Fe2O3薄膜,并对其光电特性进行了较为系统的研究。XRD结果证实了所获得的薄膜为α-Fe2O3,AFM测试结果表明:薄膜致密,晶粒成沟壑状地生长,粒径在0.1μm到0.2μm之间。紫外-可见光谱实验发现Zn掺杂的α-Fe2O3薄膜吸收发生了"红移",带隙发生变化。XRD分析也证实Zn掺杂对Fe2O3的晶体结构有影响。Mott-Schottky测试的结果获得了UPS制备的n型α-Fe2O3薄膜的导带、价带电位,而Zn掺杂α-Fe2O3薄膜的导电类型由n-型转变为p-型,且它的价带、价带电位能够更适合氢和氧的析出。这说明了自制的UPS设备可以用于太阳光水解制氢半导体薄膜材料的制备。

α-Fe2O3/g-C3N4纳米复合体系的构建及其光催化性能研究的综合型实验设计

设计了g-C3N4基纳米复合物的制备、表征及其光催化性能分析的科学研究型综合实验。通过简单的一步煅烧法合成了α-Fe2O3/g-C3N4纳米复合光催化剂;采用X射线衍射、透射电镜、紫外-可见漫反射光谱等对其结构和性质进行了分析和表征;在模拟可见光照射下,通过测试模型污染物罗丹明B(Rhodamine-B,RhB)的降解程度来考察其光催化性能。实验设计简单易行,涵盖了材料的合成、表征及光催化性能评价等多个知识点,便于学生了解光催化领域的学术前沿,掌握纳米复合材料的制备方法,熟悉大型仪器的使用步骤,同时有助于增强学生的科研创新意识,培养学生的综合实践能力。

Ni掺杂α-Fe2O3纳米材料的制备及气敏性能研究

采用水热法合成了Ni掺杂α-Fe2O3纳米材料,通过XRD、TEM等手段对产物的物相、形貌等进行了表征,并探讨了材料的气敏性能。结果表明:工作温度为300℃时,元件对50×10–6的H2S气体的灵敏度可达122.8,H2S气体对其他几种被测气体的选择性系数均在9以上,响应恢复时间分别为5s和14s。最后提出了Ni掺杂对α-Fe2O3气敏元件性能影响的机理。

α-Fe2O3/Ag核壳结构纳米复合颗粒的制备及SESR性能

用籽晶法,以甲醛为还原剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)为改性剂,在Ag[(NH3)2]+溶液中制备α-Fe2O3/Ag核壳结构复合粉体。采用XRD、TEM和EDX对样品进行表征,系统研究了APS改性剂、醇水比等对复合纳米颗粒包覆效果及性能的影响;并用吡啶(Py)为探针,研究了α-Fe2O3/Ag核壳纳米颗粒作为拉曼衬底时的拉曼增强性能(SERS)及稳定性。结果表明,当APS=0.75%(质量),醇水比=5∶1时,α-Fe2O3/Ag核壳结构纳米颗粒的平均粒径为65nm左右,包覆完整,分散均匀,位于1010cm-1和1038cm-1处吡啶信号显著增强,具有良好的SERS活性。在空气中放置一段时间后仍能保持较好的增强效果,稳定性好。

熔盐法制备α-Fe2O3一维纳米针状材料

采用熔盐法制备了α-Fe2O3一维纳米针状材料.对制备的样品使用TEM和XRD进行分析测试,表明生成的α-Fe2O3一维纳米针状材料尺寸分布比较均匀,其直径为6～10nm,长度为70～150nm.同时,简单讨论了α-Fe2O3一维纳米针状材料的形成机理及影响因素.

化学沉淀法制备的α-Fe2O3非晶纳米线的晶化研究

以AAO为模板,采用化学沉淀法制备α-Fe2O3纳米线,经TEM和XRD分析表明,所制备的α-Fe2O3纳米线长度约为5 μ m,直径约为40～50nm,且为非晶态,该非晶纳米线的晶化温度约为850℃,明显高于α-Fe2O3纳米粉体的晶化温度.

管状α-Fe2O3的合成、表征及光学性质

以无水FeCl3和双硫腙为原料,通过溶剂热法得到分散均匀的棒状含铁前驱体,将该前驱体在400℃煅烧3 h后制成管状氧化铁。X射线衍射仪(XRD)和环境扫描电镜(ESEM)的研究结果表明:所得管状氧化铁为六方相(α-Fe2O3)的一维微米管,其平均直径约为2μm、长度约为10～20μm。傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)所测数据表明,该产物氧化铁表面吸附有部分SO42离子;而紫外可见光谱仪(UV-Vis)的数据分析发现,其紫外最大吸收λmax约为489 nm,带宽吸收约在566.2 nm处,间接禁带宽度和直接禁带宽度分别为1.97 eV和2.189 eV,与文献报道值接近。

α-Fe2O3负载Ag复合纳米材料的制备、表征和气敏性能

采用简单的FeCl3溶液水热方法,结合焙烧处理合成了α-Fe2O3纳米粉体;以所制备的α-Fe2O3为载体负载Ag纳米粒子,得到Ag/α-Fe2O3复合纳米材料.使用X射线衍射、透射电子显微镜、氮气吸附-脱附和X射线光电子能谱等对样品进行表征,并考察了Ag/α-Fe2O3复合材料在260℃下对甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、正丁醇和正己醇等挥发性有机物的气敏行为.结果表明,Ag/α-Fe2O3传感器对这几种挥发性有机物展示了较高的灵敏度和快速、可逆的响应-恢复特性;与纯α-Fe2O3相比,Ag/α-Fe2O3复合材料的气敏性能显著提高,这可能与该复合材料表面独特的多孔结构和活性Ag纳米粒子对敏感反应的催化作用有关.

α-Fe2O3/Bi2WO6复合材料的制备及光催化降解印染废水研究

通过水热法制备Bi2WO6、热分解法制备α-Fe2O3,并利用机械混合的方式获得α-Fe2O3/Bi2WO6复合材料。利用XRD、UV-Vis、BET、SEM、XPS对样品进行表征,相比Bi2WO6,α-Fe2O3/Bi2WO6复合结构在可见光区域的吸收带变宽。在α-Fe2O3/Bi2WO6+H2O2光催化系统中,紫外光照射30 min MO完全降解;模拟太阳光照射60 min MO降解率达到85%,高于单独的Bi2WO6和α-Fe2O3。优良的光催化活性是由于光生电子从α-Fe2O3的导带迁移到Bi2WO6的导带,有效避免了光生电子-空穴的复合,从而提升了光催化效率;在α-Fe2O3/Bi2WO6+H2O2系统中,H2O2作为电子受体,H2O作为空穴受体,能够产生更多的羟基自由基,促进MO降解。

可见光驱动Z-scheme g-C3N4/α-Fe2O3催化剂高效产H2

作为一种新型的具有可见光响应的半导体光催化剂,g-C3N4在光催化产氢领域得到了广泛的研究。然而,纯g-C3N4存在可见光响应范围较窄、光生电子-空穴复合率高、量子效率低等问题。针对纯g-C3N4的缺陷,采用简单的水热合成法制备出一种高效纳米晶胶体g-C3N4/α-Fe2O3复合材料。为了检测g-C3N4/α-Fe2O3的光催化产氢性能,将其引入以NaBH4为底液的体系中。结果表明,当Fe质量分数为1%,体系温度为30℃、NaBH4浓度为50 mmol/L时,产氢量为30 mL。利用PL、EIS以及PC等手段对g-C3N4/α-Fe2O3的光电响应能力进行了分析。结果表明,g-C3N4/α-Fe2O3复合材料具有较低的光致发光强度、较高的光电流密度和较小的电荷转移电阻,说明了光生电荷载流子的有效分离和快速转移。另外,Z-scheme电荷转移途径赋予了g-C3N4/α-Fe2O3较强的氧化能力,为光催化裂解NaBH4提供了较大的驱动力。主要意义在于对光催化产氢有一个新认识,为合理设计和构建Z型光催化剂提供参考。

纳米α-Fe2O3制备的研究进展

综述了近期常用的几种纳米α-Fe2O3制备方法的进展，分类评述了各种方法的优势及存在的问题，指出了发展可控产物粒径和形貌的新途径，揭示了反应的实质，便于其指导并实现大规模工业生产。

α-Fe2O3纳米粒子制备方法的研究进展

介绍了α-Fe2O3纳米粒子的结构与性质,着重综述了α-Fe2O3纳米粒子的主要制备方法,包括:气相法、固相法、沉淀法、微乳液法、溶胶凝胶法、水热法以及微波法等,并对不同制备方法的优缺点进行了分析、对比。最后指出了α-Fe2O3纳米粒子制备方法存在的问题和面临的挑战,提出了对α-Fe2O3纳米粒子制备方法的展望。

硅酸盐对Ferrihydrite相转化为α-Fe2O3微粒形貌的调控作用

以Ferrihydrite(又称水合氧化铁hydrous iron oxide)为反应前驱物,Fe(II)为催化剂,在微量Na2SiO3存在下,控制pH=6～9范围内合成出了亚微米级纺锤形和准立方形α-Fe2O3微粒.研究了初始pH,Na2SiO3浓度,Ferrihydrite老化方式对相转化时间和产物形貌的影响,利用XRD,SEM等手段对产物进行了表征.结果表明,Na2SiO3对Ferriihydrite催化相转化有一定的抑制作用,是影响其相转化过程及产物形貌的关键.在弱碱性条件下,[Si]/[Fe3+]为0.01时可直接获得纺锤形(轴比≥2)或准立方形(300～400nm)α-Fe2O3粒子,并对形成机理进行了初步讨论.