新型磁性材料──Co－Fe_3O_4磁流体的研制

本文途述了化学法制备Ｃｏ－Ｆｅ＿３Ｏ＿４磁流体的试验结果。在适宜的工作条件下，只要活性剂和载液选择得当，且与磁性颗粒之间的配比合理，就可以制备出磁性强和稳定性好的Ｃｏ－Ｆｅ＿３Ｏ＿４磁流体。通过对主要操作变量参数的研究，确定了最佳工艺条件。对相同操作条件下制备的Ｃｏ－Ｆｅ＿３Ｏ＿４磁流体和Ｆｅ＿３Ｏ＿４磁流体进行了比较，结果表明：前者的饱和磁化强度远大于后者。本试验研究为研制高质量的磁流体提供了依据。

Fe_3O_4/活性炭磁性材料的合成及其对茜素红染料的吸附性能

以氢氧化钠水热法预处理的活性炭(AC)为原料,采用溶剂热法合成Fe_3O_4/AC磁性材料,通过振动样品磁强计、X射线衍射、红外光谱、比表面积及孔径分析等分析方法对所合成的磁性材料进行表征,试验着重研究了其作为吸附剂对茜素红(AR)的吸附性能。结果表明,温度、pH值和Fe_3O_4/AC用量对吸附效果有一定影响。在最佳吸附条件下,Fe_3O_4/AC对茜素红的去除率可达96%以上。等温吸附数据同时符合Langmuir和Freundlich模型,最大吸附量为344 mg·g-1. Fe_3O_4/AC对茜素红具有很好吸附性能的原因是由于Fe_3O_4/AC和茜素红之间存在较强的氢键和π-π相互作用。吸附过程是自发进行的吸热过程,符合假二级动力学模型,速率控制步骤为颗粒内扩散,再生6次后的Fe_3O_4/AC复合材料对茜素红的去除率达到65%.

粉末活性炭-Fe_3O_4磁性材料-H_2O_2类Fenton体系降解亚甲基蓝研究

采用粉末活性炭(PAC)-Fe_3O_4磁性材料与H_2O_2组成类Fenton体系降解亚甲基蓝模拟废水,并使用X射线衍射仪、扫描电镜表征磁性材料。结果表明,PAC表面负载的铁氧化物为具有磁性的Fe_3O_4,Fe_3O_4近似球形均匀的负载在PAC表面。该类Fenton体系在PAC-Fe_3O_4磁性材料50 mg、H_2O_2投加量为30μL、p H为3、温度为40℃、反应180 min的条件下降解100 m L质量浓度为200 mg/L亚甲基蓝效果最好,亚甲基蓝和COD去除率分别为100%和94.42%。PAC-Fe_3O_4磁性材料-H_2O_2类Fenton体系对亚甲基蓝有良好的降解效果。

纳米Fe_3O_4磁性材料填充聚四氟乙烯的摩擦磨损性能

利用机械共混、冷压成型和烧结工艺制备不同含量的磁性纳米Fe3O4填充聚四氟乙烯(PTFE)复合密封材料,采用MM-200型摩擦磨损试验机考察其在干摩擦下与45#钢对磨时的摩擦磨损性能,借助扫描电子显微镜(SEM)对磨损表面形貌进行观察并分析磨损机制。结果表明:随磁性纳米Fe3O4含量的增加,复合材料的硬度显著提高,摩擦因数呈现先增大后减小再增大的变化趋势,耐磨性能得到明显改善;当Fe3O4质量分数为15%时,复合密封材料的摩擦因数较小,体积磨损率与纯PTFE相比降低两个数量级;随着Fe3O4含量的增加,磨损机制由纯PTFE的黏着磨损转变为黏着磨损与磨粒磨损共同作用。

Fe_3O_4磁性材料的制备及其光催化降解性能

通过溶剂热法成功地制备了Fe3O4纳米粒子.结构与尺寸分析表明:所制备的Fe3O4纳米粒子为立方相结构,平均粒径30nm,尺寸均一,分散性较好.将Fe3O4纳米粒子应用于有机染料(如亚甲基蓝、藏红T)光催化降解实验发现,所制备的Fe3O4纳米粒子具有优异的光催化降解性能,降解率较高,且3次重复实验光催化效果接近.此外,制备的Fe3O4纳米粒子在室温下还具有很强的饱和磁化强度,可以实现光催化剂与染料溶液的分离,避免二次污染.

碳包覆磁性材料Fe_3O_4/C/Pd(0)的合成及其催化性能研究

以单分散的Fe3O4微球(粒径为200 nm)为核,通过水热碳化和原位还原,合成了核壳结构的碳包覆复合材料Fe3O4/C/Pd(0),研究了其催化Suzuki反应的活性及磁分离回收特性。实验结果表明:Fe3O4/C/Pd(0)热稳定性好,可在空气氛围下高效地催化碘代、溴代芳烃与苯硼酸的Suzuki偶联反应。该催化剂还表现了非常好的可循环性,连续使用五次依然能保持很高的催化活性,为进一步拓展碳包覆磁性材料在催化领域的应用积累了经验。

Fe3O4@生物炭磁性材料光-类Fenton降解水中盐酸四环素

以玉米秸秆为生物炭原料,在600℃高温缺氧条件下煅烧成炭,并利用共沉淀法在其上负载Fe3O4,制得Fe3O4@玉米秸秆炭磁性非均相芬顿催化剂。运用XRD、SEM、EDS和TEM技术对材料进行表征,研究其在不同条件下光-类Fenton协同催化降解水中盐酸四环素的性能,考察材料的磁性回收能力和催化稳定性。结果表明,Fe3O4纳米颗粒均匀覆盖在炭载体表面,整体形貌上保持玉米秸秆通道状多孔结构。初始pH=7条件下降解盐酸四环素的最佳参数为:溶液初始过氧化氢量为10 mmol/L、Fe3O4@玉米秸秆炭催化剂投加量为0.3 g/L、反应时间为60 min。材料具有pH为3~7的适用范围和磁性回收能力。催化剂稳定性强,进行5次重复实验后仍可保持98%的降解率。

石墨烯-Fe@Fe_3O_4纳米复合材料的制备及其电磁性能研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨,通过高温热膨胀剥离氧化石墨获得多层石墨烯,最后由羰基铁热分解法原位制备多层石墨烯-Fe@Fe3O4纳米复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)以及矢量网络分析仪等对该复合材料的结构、形貌、电磁参数等进行了表征和测试。结果表明,石墨烯片层上附着了尺寸小于50 nm的球形Fe@Fe3O4颗粒;反射率损耗(RL)计算结果表明:以金属为衬底,当复合材料厚度为1.5 mm时,在10～16GHz范围内反射损耗均在-10 dB以下;当厚度为3 mm时,材料的反射损耗在4.3 GHz处达最大值,约为-25 dB。

Fe_3O_4@ TiO_2核壳磁性纳米材料的制备及表征

利用溶剂热法制备了单分散Fe3O4纳米粒子,以钛酸四丁酯(TBOT)为前驱体,采用溶胶-凝胶与溶剂热两步法制备了3种不同形貌的磁性核壳材料Fe3O4@TiO2。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析(TGA)及振动样品磁强计(VSM)对材料的形貌、结构、磁学性能等进行了分析表征。结果表明,TiO2在Fe3O4颗粒表面形成很好的包覆层,产物结晶度高、形态规则、磁性能优良,为其在环境净化、生物医学、能源转换与存储等领域的潜在应用提供了有利条件。此外,还对TiO2壳层的包覆机理做了初步的研究。

Fe_3O_4磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料的可控制备及结构与性能表征

首先利用高温分解法制备了粒径为18nm的Fe3O4磁性纳米粒子,并进行羧基化修饰,然后与聚乙烯亚胺(PEI)化学修饰的氧化石墨烯进行交联反应,得到磁功能化的氧化石墨烯(MGO)复合材料.研究了氧化石墨烯片上的磁性纳米粒子的可控负载及其对复合材料磁性能的影响.利用透射电子显微镜(TEM),原子力显微镜(AFM),X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,热重分析(TGA),振荡样品磁强计(VSM)等手段对MGO复合材料的形貌,结构和磁性能进行了表征.结果表明,我们发展的MGO复合材料的制备方法具有简单、可控的优点,所制备的MGO复合材料具有较高的超顺磁性.该类磁性氧化石墨烯复合材料有望在磁靶向药物、基因输运、磁共振造影以及磁介导的生物分离和去除环境污染物等领域获得广泛的应用.

核壳结构Fe_3O_4@TiO_2磁性纳米复合材料的制备及性能表征

利用热分解油酸铁复合物得到油相Fe_3O_4磁性纳米粒子,以冰醋酸、钛酸四异丙酯和乙醇组成混合溶液,采用水热仿生合成法制备Fe_3O_4@TiO_2核壳结构磁性纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)及振动样品磁强计(VSM)对材料的形貌、结构、磁学性能等进行了分析表征。结果表明,TiO_2在Fe_3O_4颗粒表面进行了有效的包覆,形成了良好的包覆层,产品分散性好、结晶度高、形态稳定、磁性良好,为其在环境保护、生物、光催化等诸多领域的潜在应用提供了有利条件。

磁性纳米Fe3O4与Fe3O4/TiO2复合材料的制备

用共沉淀法制备了纳米Fe3O4.TEM及XRD的测定结果表明制备了尖晶石型纳米Fe3O4,VSM结果显示样品具有超顺磁性.在此基础上采用均匀沉淀法制备了Fe3O4/TiO2复合材料,XRD和UV-Vis结果表明制备出双层封闭结构的复合粒子的光吸收带发生了较大幅度的红移,并进入可见光区,同时吸收光强度也明显增大,这对开发日光型催化剂是十分有利的.

石墨烯/Fe_3O_4磁性纳米材料分散固相萃取环境水样中的己烯雌酚

合成了石墨烯/Fe3O4磁性纳米材料(G/Fe3O4),并以此作为吸附剂,建立了分散固相萃取环境水样中己烯雌酚(DES)的新方法。通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪对吸附剂进行表征。考察了pH值、吸附时间、盐类等对吸附性能的影响。结果表明,最佳吸附pH值为7.0,吸附时间为20 min,吸附率最高可达88.2%。无水乙醇可有效洗脱吸附在石墨烯/Fe3O4磁性纳米材料表面的己烯雌酚,回收后的吸附剂可再利用。石墨烯/Fe3O4磁性纳米材料对己烯雌酚的等温吸附符合Langmuir模型,其最大吸附容量为79.6 mg/g,Langmuir吸附平衡常数为5.39 mL/μg。

α-Fe_2O_3/Fe_3O_4纳米复合材料的相变化及室温磁性质

为研究纳米α-Fe2O3和Fe3O4在受热过程中的物相变化过程和磁学性质,采用燃烧合成方法制备了含α-Fe2O3和Fe3O4不同尺寸的纳米复合材料.用XRD、TEM、穆斯堡尔谱和振动样品磁强计,表征纳米复合材料相变化过程中的性质.结果表明,低于450℃煅烧的复合材料样品中含有一定量的超顺磁相,该相影响着此温度以下煅烧得到的纳米复合材料的磁性质,晶粒尺寸在该温度附近也具有临界现象;复合材料中存在的超顺磁相是超细颗粒尺寸α-Fe2O3和Fe3O4的贡献;当复合材料中的超顺磁相消失后,随煅烧温度提高在复合材料中α-Fe2O3的质量分数不断增加,而Fe3O4的质量分数不断降低直至消失.

磁性Fe_3O_4/α-Fe_2O_3核壳材料降解水中亚甲基蓝

以Fe_3O_4为核,以α-Fe_2O_3为壳层,合成出一种核壳结构的Fe_3O_4/α-Fe_2O_3纳米复合材料.采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和X-射线衍射仪（XRD）等表征手段对核壳材料的形貌、组成及结构等进行了表征,并将其应用于亚甲基蓝溶液的降解.结果表明：核壳结构的Fe_3O_4/α-Fe_2O_3纳米粒子粒径约为50-80nm.当H_2O_2用量为0.23mol/L,Fe_3O_4/α-Fe_2O_3投加量为5g/L,pH值为2,亚甲基蓝溶液初始质量浓度为5.0mg/L,60min内亚甲基蓝的降解可达98.7%.Fe_3O_4/α-Fe_2O_3纳米粒子经过3次循环使用后,对亚甲基蓝仍具有较好的降解能力.

Fe_3O_4/g-C_3N_4磁性复合纳米材料的制备及其应用于有机磷农药检测的研究

通过原位沉淀法合成了Fe3O4/g-C3N4磁性复合纳米材料,表现出高效的过氧化物模拟酶催化活性,比单一的纳米材料的催化活性强,这归因于Fe3O4磁性纳米粒子与g-C3N4的协同催化效应。本研究以TMB为模型底物,研究了催化条件(温度和pH值)对催化活性的影响。同时结合乙酰胆碱(ATCh)在乙酰胆碱酯酶(AChE)和胆碱氧化酶(CHO)作用下产生H2O2及有机磷农药对AChE的抑制作用,建立了可视化比色法测定有机磷农药残留的简便方法。在最佳条件下,对有机磷农药氧化乐果进行了检测,检测范围为1×10-7~1×10-4 mol·L-1,检测限达到2×10-8 mol·L-1。本方法将在生物传感器构建和环境化学领域具有潜在的应用价值。

磁性核壳Fe_3O_4@TiO_2纳米材料的制备及光催化性能表征

为解决TiO_2光催化纳米材料在使用过程中不易回收的问题,采用直接水解法成功制备了磁性核壳结构Fe_3O_4@TiO_2纳米材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等对其物理化学特性进行了表征,并且考察了制备工艺条件,如钛酸四丁酯(TBOT)用量、氨水用量、反应温度、反应时间等因素对Fe_3O_4@TiO_2纳米颗粒光催化效果的影响。结果表明,TiO_2在Fe_3O_4颗粒表面进行了有效的包覆,形成了良好的包覆层,优化后制备工艺条件为:TBOT用量1.0 m L、氨水用量0.3 m L、制备温度85℃、制备时间4h,所得Fe_3O_4@TiO_2纳米材料对罗丹明B的催化降解效率明显提高,罗丹明B降解率达到98%。对负载前后纳米颗粒的磁滞回线进行测试发现,TiO_2的包覆并未明显减弱Fe_3O_4的磁性,所制备的可回收磁性Fe_3O_4@TiO_2催化剂具有良好的稳定性和重复利用性能。

磁性纤维素/Fe_3O_4/活性炭复合材料吸附刚果红性能研究

采用NaOH/硫脲/尿素混合水溶液低温溶解的绿色工艺快速溶解纤维素,并以纤维素、Fe3O4、活性炭为原料制得磁性纤维素/Fe3O4/活性炭复合吸附剂,运用XRD、SEM、TGA等技术手段对其进行了全面表征。将刚果红溶液作为目标污染物,考察了吸附剂投加量、溶液初始浓度等对吸附效果的影响,并对吸附动力学、热力学进行了探讨。结果表明,增大溶液初始浓度能有效提高吸附量;去除率随着吸附剂投加量的增加而提高。磁性纤维素/Fe3O4/活性炭复合吸附剂对刚果红偶氮染料的吸附等温线符合Freundlich模型,吸附过程符合拟二级动力学方程,内扩散为主要控速步骤。吸附是熵推动的自发放热过程,低温有利于反应的进行。

磁性Fe_3O_4/碳纳米管复合材料光催化处理刚果红染料废水

采用共沉淀法制备了一种磁性Fe3O4/CNTs(碳纳米管复合物),采用XRD、SEM、VSM等对Fe3O4/CNTs复合材料的晶相、颗粒大小和磁性能进行了表征。以刚果红染料废水处理为例,研究了不同处理工艺、催化剂投加量、溶液p H、催化剂重复使用等因素对Fe3O4/CNTs材料光催化脱色刚果红染料废水效果的影响。结果表明,当刚果红染料起始质量浓度为10 mg/L,用量为0.2 g/L,3%的H2O20.2 m L,光照50 min后,Fe3O4/CNTs对刚果红溶液的脱色率达到97.0%。催化剂重复使用第4次,对刚果红染料的脱色率仍可达87%以上。此外,Fe3O4纳米粒子的存在使Fe3O4/CNTs材料具有较强的磁性,且可通过外加磁场将其从处理后的水体中快速分离回收。

核-壳型磁性金属有机骨架材料Fe_3O_4@IRMOF-3的合成、表征及其催化反应研究

以Fe3O4为核心,以IRMOF-3为壳层,采用层层包裹的方法制备了核-壳结构的磁性Fe3O4@IRMOF-3材料。用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、及扫描电镜(SEM)等手段对材料进行表征,并考察了材料在Knoevenagel缩合反应中的催化反应性能。实验结果表明,Fe3O4@IRMOF-3材料呈现出Fe3O4和IRMOF-3的双重功能,既可以磁性分离,又具有IRMOF-3的晶体结构、孔结构和催化性能,在Knoevenagel缩合反应中表现出较好的催化活性、选择性和稳定性。