钴锌铁氧体改性生物炭对水中结晶紫的吸附性能研究

染料在生产和生活中广泛使用,导致环境中染料污染问题频发,尤其是水体,对生态系统和人体健康带来潜在危害。生物炭具有来源广泛且符合“双碳”的要求,被广泛用于环境污染治理。但由于原始生物炭的吸附能力差,且缺乏选择性。因此,对生物炭改性是最常用的方法。为了提高生物炭对染料结晶紫(CV)的吸附效果,研究以橙子皮为原料,通过共沉淀-热解法制备钴锌铁氧体改性的磁性生物炭(Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC)。采用X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面积及孔径分析仪(BET)、Zeta电位仪对改性前后的生物炭进行详细表征。实验结果表明,改性后产生介孔结构,显著增加了材料的比表面积,而且增加了材料的表面正电荷,提高材料的pH适应性,从而促进生物炭对CV的吸附效果。通过批处理实验考察不同实验条件对Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC吸附CV的影响,并对吸附动力学和吸附等温线进行拟合,发现Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC对CV的吸附性能显著提高,去除率可达到99.64%,相较于单独的BC(41.94%)和Co0.5Zn0.5Fe2O4(26.78%)吸附能力显著增强。一级动力学和Langmuir模型更好地拟合吸附过程和吸附等温线。吸附过程是单层吸附,以物理吸附为主,最大吸附量为227.59 mg/g。Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC在pH 5~11都能有效地吸附CV。常见的共存阴阳离子稍微促进Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC对CV的吸附。在自来水和长江水中,吸附效果比纯水中好。这说明该材料具有很好的抗干扰能力。经过5次循环后对CV的去除率仍能达到69.75%。研究为CV污染水体的处理提供一种潜在材料,也为生物炭改性对染料废水的吸附提供一种新思路。

基于纳米镍锌铁氧体以Co^(2+)逐步替代Ni^(2+)制备钴锌铁氧体及吸波性能对比

应用水热法掺杂钴离子到纳米镍锌铁氧体粉末中,制备处纳米镍锌钴铁氧体,继而用钴离子代替镍离子制备钴锌铁氧体.并利用XRD、TEM、VNA对其进行表征和分析,研究了纳米镍锌钴铁氧体和纳米钴锌铁氧体的样品粒度、形貌、电磁损耗性能及吸收性能.结果表明:纳米镍锌钴铁氧体由原先纳米镍锌铁氧体的类球形转变为不规则四边形结构.掺杂钴离子后增加吸收器的带宽,改善材料在低频率的吸波性能。钴锌铁氧体中当Co^(2+)∶Zn^(2+)=1∶1时,对于电磁波吸收性能比镍锌钴铁氧体要好,在16. 47 GHz处到达33. 9 d B.

石墨烯装载不同含量钴锌铁氧体及其电磁行为对比

以天然鳞片石墨为原料制备氧化石墨(GO),应用水热法制备钴锌铁氧体(Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4),并将两者制备成石墨烯(rGO)/Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4复合材料。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FT-IR)研究rGO/Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4的结构;应用透射电子显微镜(TEM)和矢量网络分析仪(VNA)研究不同复合比例对rGO/Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4复合材料形貌、电磁损耗特性、德拜弛豫模型及电磁响应行为的影响。结果表明:复合反应后的GO在XRD图谱中主衍射峰由2θ=9.74°变化为2θ=24.15°,且红外光谱图中显示含氧官能团消失,均说明GO成功还原为rGO。透射电子显微镜图中可以看到Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4嵌布在rGO上。复合反应过程中,当钴锌铁氧体的含量增大,分散性逐渐减弱。Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4与GO质量比为2:1时制备的rGO/Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4复合材料的吸波性能最佳,在15.11 GHz处反射率达到最小值-36.89 dB,有效吸波频带宽为3.74。

温度及锌含量对钴锌铁氧体薄膜的影响

采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了锌含量x=0．1—0．4的钻锌铁氧体薄膜．X射线衍射结果表明，所有样品均为单一的尖晶石结构，样品的晶化温度较低，晶粒尺寸在12～36nm之间．样品的晶格常数随锌含量的不同有少许变化．磁测量显示，样品的比饱和磁化强度随锌含量的不同变化显著，这是由Zn2＋在尖晶石结构中的占位引起的．变温磁测量显示，样品的居里温度随锌含量的增加而降低．

超纳米态氧化铝掺杂钴锌铁氧体的制备

采用溶胶-凝胶法制备氧化铝掺杂纳米钴锌铁氧体。通过X射线衍射(XRD)与透射电子显微镜(TEM)等测试手段对材料的形貌和结构进行了表征。结果表明产物有超纳米晶态出现。

炭黑负载钴锌铁氧体的制备及电磁性能研究

以硝酸铁、硝酸钴和氯化锌为前躯体,炭黑为载体通过水热法制备出结构理想的炭黑负载钴锌铁氧体纳米复合吸波材料。详细研究钴锌铁氧体与炭黑的配比对复合材料形态与结构的影响。分别采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对制备出的复合材料进行形貌、结构表征分析。通过动磁强计对炭黑负载钴锌铁氧体复合材料的磁滞回线进行分析,复合材料具有较高的磁饱和强度;采用波导法在2~18GHz波段对炭黑负载纳米钴锌铁氧体复合材料进行电磁参数测试,结果表明所制备炭黑负载钴锌铁氧体复合材料具有较高的电、磁损耗角正切值,其吸波性能较好。

锌掺杂钴铁氧体:硬磁→软磁

采用共沉淀法制备了不同Zn2+掺杂量的Co1-xZnxFe2O4,研究了Zn2+掺杂量对其结构和磁性的影响。X射线衍射测试表明Co1-xZnxFe2O4成相良好,结晶随烧结温度增加而愈加完善。经400℃热处理2h的Co0.7Zn0.3Fe2O4晶粒尺寸由谢乐公式计算为8.57nm。利用振动样品磁强计研究其静态磁性,结果表明,Zn2+掺杂量对Co1-xZnxFe2O4磁性有显著影响,Zn2+含量越高矫顽力越低,同时饱和磁化强度越大,当x=0.3时,矫顽力仅为1352.82A/m,磁化强度为42A.m2/kg,实现了CoFe2O4从硬磁性到软磁性的转变,可作为潜在的高频软磁材料。

镍钴锌纳米铁氧体的制备及磁热性能

以乙酰丙酮盐为前驱体,三乙二醇为溶剂,采用多元醇法制备了纳米Ni0.5-xCoxZn0.5Fe2O4(x=0,0.1,0.2,0.3和0.4)铁氧体.通过X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和振动样品磁强计(VSM)等对样品的结构、形貌和磁性能进行了表征.结果表明,所得纳米Ni0.5-xCoxZn0.5Fe2O4铁氧体的分散性较好,尺寸均一.在室温下产物的剩磁和矫顽力均较小,表现出亚铁磁性.纳米Ni0.3Co0.2Zn0.5Fe2O4铁氧体的饱和磁化强度达到41.34 A·m2·kg-1,其在交变磁场中升温可达到55℃,表现出较好的磁热性能.

镍锌钴铁氧体/碳纳米管复合吸波材料的制备及表征

采用沸腾回流法制备了Ni0.4Zn0.35Co0.25LaxFe2-xO4/碳纳米管(CNTs)复合吸波材料,考察了镧(La)的掺杂量对复合材料磁性及吸波性能的影响。研究表明:沸腾回流法制备的铁氧体为单相尖晶石结构,纳米铁氧体粒子成功包覆在碳纳米管上。La3+掺杂量x=0.07时,产物的矫顽力(Hc)最大,且吸波性能最佳。

镍锌钴铁氧体的水热低温合成与高频电磁性能研究

采用表面活性剂辅助水热法于160℃低温制备了NixZn1-xFe2O4(x=0.0、0.4、0.5、0.6)和Ni0.5Zn0.5-Fe2Co0.01O4纳米粉体。XRD衍射和能谱分析表明,制备的铁氧体粉末具有单相尖晶石结构,由Scherrer公式计算出其平均粒径为10～30nm。随着Ni2+和Co2+的掺杂,样品的晶粒尺寸增加。红外光谱显示,在580cm-1附近出现铁氧体的特征吸收峰,随着Ni2+掺杂量的增加,特征吸收峰Fe-O键向高频方向移动。软磁NiZnCo铁氧体的饱和磁化强度(Ms)为73.9emu/g,复介电常数的实部ε′和虚部ε″分别为11和1.3,复磁导率的实部μ′值在0.3GHz达到5,在1GHz下降到3,在0.5～3.0GHz的宽频范围内复磁导率的虚部μ″值大于1。铁氧体材料的低介电常数行为可应用于调控复合材料的介电常数以达到对高频电磁能的最大吸收,其特性可应用于微波吸收材料领域或在吉赫兹频率范围压抑电磁干扰。

活性炭负载Co_(0.8)Zn_(0.2)Fe_2O_4铁氧体的制备及电磁性能研究

采用溶胶-凝胶法制备活性炭负载纳米钴锌铁氧体复合吸波材料研究。以柠檬酸为络合剂制备Co0.8Zn0.2Fe2O4铁氧体溶胶,加入活性炭于溶胶中,经浓缩制得活性炭/钴锌铁氧体凝胶,再经过低温煅烧,制备出形态和结构理想的活性炭负载钴锌铁氧体复合材料;详细地考察烧结温度、煅烧时间及活性炭与铁氧体的配比等工艺参数对复合材料的形态和结构的影响;分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能量散射X射线荧光光谱(EDX)对制备出的复合材料进行形貌、结构及组成表征分析。采用波导法在8.2～12.4GHz波段对活性炭负载纳米钴锌铁氧体复合材料进行电磁参数测试分析,结果表明所制备活性炭负载纳米钴锌铁氧体复合材料具有较高的电、磁损耗角正切值,其吸波性能较好。

Gd掺杂对镍锌钴铁氧体结构和磁学性能影响

用溶胶凝胶自燃烧法制备了稀土Gd掺杂的镍锌钴铁氧体。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)和振动样品磁强计(VSM)等对镍锌钴铁氧体进行表征,探究稀土Gd掺杂对镍锌钴铁氧体结构和磁学性能的影响。结果表明:随着稀土掺杂量增加,镍锌钴铁氧体的晶胞参数先增大后减小,晶粒尺寸减小,应力增大,掺杂量为0.1时出现第二相。Gd掺杂的样品颗粒更圆润,尺寸大小更均匀。阳离子在晶格内重新分布, Gd掺入量小于0.04,一部分Gd离子进入A位,一部分Zn离子被挤到B位;当Gd掺杂量超过0.04,占据A位的Gd离子减少,直至全部占据B位,同时Zn离子回到A位。随着Gd掺杂量的增加,饱和磁化强度单调下降,从108 mA·m2·g-1减小到43 mA·m2·g-1;Gd掺杂量为0.02时矫顽力略有增加,而后单调下降。

水热法制备纳米Co0.5Zn0.5Fe2O4工艺条件试验研究

采用水热法合成纳米Co0.5Zn0.5Fe2O4粉体,并借助X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、矢量网络分析仪(VNA)研究工艺条件(晶化温度、晶化时间)对Co0.5Zn0.5Fe2O4物相、形貌及吸波性能的影响。结果表明,当晶化时间为8 h、晶化温度为180℃时制备出纯相的尖晶石结构的纳米Co0.5Zn0.5Fe2O4,样品形貌为类球形,平均粒径为10~15 nm。在1~18 GHz频段内,样品在16.47 GHz处的反射率达到-33.9 dB,吸波性能最好。

Co含量对Zn0.6CoxFe2.4-xO4结构与磁性的影响

采用溶胶-凝胶方法制备纳米尺度钴锌铁氧体Zn0.6CoxFe2.4-xO4(x=0～0.30)颗粒,利用X射线衍射仪(XRD)分析晶体结构和相变过程,利用振动样品磁强计(VSM)对其磁性进行测量和分析.实验结果表明,钴锌铁氧体Zn0.6Co0.15Fe2.25O4在800℃时生成单一尖晶石相锌钴铁氧体,在550～800℃温度区间出现R-Fe2O3过渡相.随钴含量的增加,Zn0.6CoxFe2.4-xO4的比饱和磁化强度先增后减,x=0.075～0.15比饱和磁化强度较高;Zn0.6CoxFe2.4-xO4在1300℃时x=0.075的矫顽力为47163.6A/m,x≥0.15时矫顽力在1200℃附近随温度缓慢上升,在1200～1300℃之间为平台状态,并且随钴含量的增加,矫顽力略有升高.在x=0.10附近,可同时获得较高的比饱和磁化强度和较高的矫顽力.

Co0.8Zn0.2Fe2O4/SiO2纳米复合材料的结构和磁性

用溶胶–凝胶法制备Co0.8Zn0.2Fe2O4/SiO2纳米复合材料。用X射线衍射、透射电镜、振动样品磁强计和Mssbauer效应研究不同温度热处理样品的结构、晶粒尺寸、磁性和离子占位情况。结果表明:随热处理温度的升高,样品中Co0.8Zn0.2Fe2O4晶粒的尺寸变大并伴随晶格收缩。随着Co0.8Zn0.2Fe2O4晶粒尺寸的增加,样品的比饱和磁化强度和矫顽力增强,内磁场增加,样品从超顺磁和磁有序的混合状态转变为完全的磁有序状态。在Co0.8Zn0.2Fe2O4纳米晶粒中,Zn2+的占位情况和块体尖晶石铁氧体的不同。

纳米Zn_(0.6)Co_xFe_(2.4-x)O_4晶粒的结构相变与磁性研究

采用溶胶 凝胶自燃烧法制备了纳米尺度的锌钴铁氧体Zn0 6 CoxFe2 4 -xO4 (x =0— 0 30 )粉体 ,分别在不同温度下进行了热处理 ,利用x射线衍射仪 (XRD)和振动样品磁强计 (VSM)对其物相结构和磁性进行了测量和分析 .实验结果表明 ,锌钴铁氧体Zn0 6 Co0 1 5Fe2 2 5O4 在 5 5 0— 80 0℃温度区间出现α Fe2 O3过渡相 ,在高于 80 0℃温度时生成单一尖晶石相锌钴铁氧体 ;随钴含量的增加 ,Zn0 6 CoxFe2 4 -xO4 的比饱和磁化强度先增后减 ,x =0 0 75— 0 1 5比饱和磁化强度较高 ;Zn0 6 CoxFe2 4 -xO4 在 1 30 0℃时x =0 0 75的矫顽力为 4 75 2 0A m ,x≥ 0 1 5时矫顽力在 1 2 0 0℃附近随温度缓慢上升 ,在 1 2 0 0— 1 30 0℃之间为平台状态 ,并且随钴含量的增加 ,矫顽力略有升高 .在x =0 1 0附近 。