Ti_(3)C_(2)T_(x)/Fe_(3)O_(4)纳米复合材料的吸波和电磁屏蔽性能与机制

在电磁屏蔽领域,铁氧体是常用的涂覆型吸波剂,但以Fe_(3)O_(4)为首的铁氧体存在一些不足。本研究采用冷冻干燥的方法成功制备了花苞状Ti_(3)C_(2)T_(x)/Fe_(3)O_(4)复合材料,Ti_(3)C_(2)T_(x)/Fe_(3)O_(4)复合材料的花苞状结构对电磁波的多重反射、界面极化和电磁耦合作用等使复合材料具有更好的微波吸收性能。当频率为6.74 GHz时,最小反射损耗达到-51.41 dB,对应的匹配厚度为2.8 mm,这意味着它可以吸收99.99928%的电磁波。本研究中特殊的花苞状Ti_(3)C_(2)T_(x)/Fe_(3)O_(4)复合材料表现出优异的吸波性能,在电磁屏蔽领域具有良好的应用前景。

PEDOT:PSS/Fe_(3)O_(4)复合薄膜的制备及其超电容性能研究

以价格低廉的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒为填料,聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)为基材制备复合材料,并采用高氯酸(HClO4)对其进行后处理,获得PEDOT:PSS/Fe_(3)O_(4)柔性自支撑薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、X射线电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)对复合薄膜进行形貌和结构表征,并采用循环伏安(CV)和恒电流充放电(GCD)对其进行电化学性能分析。结果表明:经酸处理的PEDOT:PSS/Fe_(3)O_(4)复合薄膜表面粗糙,电化学性能得到较大提升,且倍率性能较好。在1 A/g时,放电比电容可达106 F/g,远远超出PEDOT:PSS原始膜和未处理的PEDOT:PSS/Fe_(3)O_(4)复合薄膜;在10 A/g时,放电比电容能够保持在81 F/g。

磁性MoS_2/CuO/Fe_3O_4复合材料的合成及光催化性能研究

采用催化剂负载到助催化剂上制得一种可以磁分离的光催化复合材料。采用湿化学法制备纳米级二硫化钼,用化学沉淀法制备球状纳米级氧化铜,通过磁力搅拌将其分散在溶有二硫化钼的去离子水中,形成含二硫化钼/氧化铜复合微粒的微乳液,经水热反应、烘干得其复合材料。采用简单的溶剂热法制备球状Fe_(3)O_(4),将所得复合材料超声处理,使其均匀分散在含四氧化三铁的悬浊液中,再经水热反应、烘干煅烧后得到纳米级磁性MoS_(2)/CuO/Fe_(3)O_(4)复合材料。通过扫描电镜、红外等手段对该磁性复合材料进行表征,复合材料具有良好的吸附性能和光催化性能,并可通过磁场进行分离和回收。

CF/Fe_(3)O_(4)增强环氧树脂吸波复合材料的性能研究

为了弥补吸波复合材料在应用上的局限性,采用原位还原法制备负载Fe_(3)O_(4)颗粒的碳纤维(CF/Fe_(3)O_(4)),通过浇铸成型将CF/Fe_(3)O_(4)复合纤维与环氧树脂进行复合,制备了CF/Fe_(3)O_(4)增强环氧树脂吸波复合材料。研究了CF/Fe_(3)O_(4)复合纤维长度、添加量、复合材料厚度对复合材料吸波性能和弯曲强度的影响。研究发现:当CF/Fe_(3)O_(4)复合纤维长度为4 mm、添加量为0.8%、复合材料厚度为4.5 mm时,CF/Fe_(3)O_(4)增强环氧树脂吸波复合材料的吸波效果最优,最大反射损耗在18 GHz处达-16.8 dB,有效带宽为3.8 GHz,较同制备工艺条件下的CF增强环氧树脂复合材料的反射损耗(-4.75 dB)提升了253.7%。

Fe_(3)O_(4)/Ag/活性炭纤维复合吸波材料的制备及性能研究

本文以活性炭纤维为前驱体,纳米银溶液为银源,先使活性炭纤维吸附纳米银,Fe_(3)O_(4)为铁源,再吸附Fe_(3)O_(4)制备Fe_(3)O_(4)/Ag/活性炭纤维复合吸波材料,经测试其反射率最优为-40d B,具有较为优越的吸波性能。在充分发挥碳材料质轻优势的同时,进一步增强材料的介电损耗和磁损耗,从而提高材料的吸波性能。

Fe_(3)O_(4)/MXene/WPU复合膜的制备及其电磁屏蔽性能

实现高电磁屏蔽性能的同时降低反射是目前电磁屏蔽材料所追求的。采用一步水热法合成直径为30~40μm,厚度为70~200 nm的Fe_(3)O_(4)纳米片,利用红外光谱、X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征发现结晶度良好。改变Fe_(3)O_(4)纳米片含量,喷涂制备的Fe_(3)O_(4)/MXene/WPU复合膜的反射值能低至4.3 dB,反射功率(R)从0.81降至0.63,透射功率(T)仅为10^(-3)数量级。同样,采用水热法制备了直径为180~200 nm、分散性良好的Fe_(3)O_(4)纳米微球。同等Fe_(3)O_(4)含量下纵向对比发现,含Fe_(3)O_(4)纳米片的复合膜电磁屏蔽性能稍高于含Fe_(3)O_(4)纳米球的复合膜。

高活性Co_(3)O_(4)/Fe_(3)O_(4)复合纳米材料的制备及其热催化性能研究

采用溶胶凝胶和高温煅烧相结合的方法制备了Co_(3)O_(4)/Fe_(3)O_(4)复合纳米材料,通过调节前驱体中Co(NO_(3))_(2)•6H_(2)O和Fe(NO_(3))_(3)•9H_(2)O的浓度可以调节Co_(3)O_(4)/Fe_(3)O_(4)中两组分的含量,通过改变煅烧温度可以改变Co_(3)O_(4)/Fe_(3)O_(4)的晶粒尺寸。利用XRD、SEM、XPS和N_(2)吸附脱附等测试技术对Co_(3)O_(4)/Fe_(3)O_(4)复合材料的物相、形貌和结构进行了表征。热催化结果表明:随着Fe_(3)O_(4)与Co_(3)O_(4)摩尔比的增加,Co_(3)O_(4)/Fe_(3)O_(4)复合材料热催化降解异丙醇(IPA)的活性不断增强,当Fe_(3)O_(4)与Co_(3)O_(4)的摩尔比为0.5∶1且煅烧温度达到500℃时,复合材料表现出最高的热催化活性和较好的稳定性。形成的Co_(3)O_(4)/Fe_(3)O_(4)异质结在热催化氧化还原反应中促进了电子和空穴的分离,并且在材料表面生成了•O_(2)^(-)自由基,可进一步与IPA发生氧化反应,最终实现IPA的高效降解。

Fe_(3)O_(4)@SnO_(2)@PANI复合材料的制备与吸波性能的研究

目的:研究Fe_(3)O_(4)@SnO_(2)@PANI复合材料的电磁波吸收性能。方法:采用水热沉积和原位聚合方法制备了Fe_(3)O_(4)@SnO_(2)@PANI复合材料,利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪(VNA),对材料的微观结构、形貌和电磁性能进行了表征。结果:SnO_(2)和聚苯胺依次成功包覆在Fe_(3)O_(4)纳米颗粒上形成Fe_(3)O_(4)@SnO_(2)@PANI复合材料。该材料具有良好的电磁波吸收性能,匹配厚度为4 mm时,最小反射损耗可达-61.6 GHz;匹配厚度为2.5 mm时的有效吸收带宽达到5 GHz。结论:Fe_(3)O_(4)@SnO_(2)@PANI具有良好的阻抗匹配特性,在电磁波吸收方面具有广阔的应用前景。

中空磁性Fe_(3)O_(4)纳米球/MXene复合棉织物的制备及其电磁屏蔽性能

为优化导电织物对电磁波的阻抗匹配性,减少电磁波的二次污染,在棉织物中引入磁损耗材料中空Fe_(3)O_(4)纳米球,并通过层层组装的方法将其与过渡金属碳化物/氮化物(MXene)结合制备中空磁性Fe_(3)O_(4)纳米球/MXene复合棉织物,探究中空磁性Fe_(3)O_(4)纳米球对复合棉织物电磁屏蔽性能的影响规律和作用机制。借助超景深显微镜、扫描电子显微镜和矢量网络分析仪对中空磁性Fe_(3)O_(4)纳米球/MXene复合棉织物的形貌结构和电磁屏蔽性能进行表征与分析。结果表明:通过水热合成制备的Fe_(3)O_(4)具有中空球状形貌和尖晶石晶体结构,颗粒尺寸较为均匀,为(271.9±4.6)nm;随着Fe_(3)O_(4)/MXene负载循环次数的增加,复合棉织物的方阻逐渐减小,最低为(10.5±1.7)Ω/,并展现出较好的透气性;复合棉织物的电磁屏蔽性能也逐渐增强,最高电磁屏蔽效能可达(29.03±0.3)dB,且织物的屏蔽机制由吸收为主逐渐向反射为主转变,其优异的电磁屏蔽性能主要归因于MXene纳米片和中空磁性Fe_(3)O_(4)纳米球的协同作用。

Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料的制备及其对水中亚甲基蓝吸附性能研究

首先通过溶剂热法制备Fe_(3)O_(4)纳米颗粒,再通过离子强度调控法制备磁性氧化石墨烯(Fe_(3)O_(4)/GO),最后用共沉淀法制得Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料,并用扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线衍射(XRD)等技术对其进行表征。结果表明:Fe_(3)O_(4)纳米颗粒与CeO_(2)纳米颗粒均匀地分散在GO上。研究了Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料对亚甲基蓝染料的吸附性能,并考察了不同因素对吸附性能的影响。由于Fe_(3)O_(4)纳米颗粒有着磁性的性质,易回收分离,具有再生利用性能。吸附实验结果表明:Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料循环5次后对亚甲基蓝的吸附率仍在95%以上。因此,Fe_(3)O_(4)/GO/CeO_(2)复合纳米材料是一种新型优良的吸附剂材料,被应用于模拟染料废水中的亚甲基蓝去除研究。

简便制备三维多级Fe_(3)O_(4)/碳纳米纤维一体化电极及其储钠性能研究

作为钠离子电池负极材料之一的铁氧化物,其理论比容量高,但在循环过程中会发生较大的体积膨胀,表现出明显的容量衰减。以柔性碳基材料为基底原位构建纳米结构的金属氧化物可作为一种缓解其体积膨胀的有效手段。本文采用化学气相沉积法在泡沫铜上原位生长了多孔碳纳米纤维(CNFs),以此为柔性导电基底,通过盐溶液浸渍与退火相结合的简便方法制备得到三维多级Fe_(3)O_(4)/碳纳米纤维(3D Fe_(3)O_(4)/CNFs)一体化电极电极,并将其用作钠离子电池负极。使用X射线光电子能谱(XPS),拉曼光谱(Raman),扫描电子显微镜(SEM)对样品进行组分分析及形貌表征。使用恒流充放电(GCD),循环伏安(CV),电化学阻抗(EIS)对其进行电化学性能表征。结果表明,尺寸在50~100 nm的纳米棒状Fe_(3)O_(4)均匀分散在多孔碳纳米纤维上,构建出富含孔隙的三维多级结构。在0.1 A/g的电流密度下,3D Fe_(3)O_(4)/CNFs一体化电极经过100圈循环后,其比容量可达893.4 mAh/g,优于CNFs电极,并表现出更快的钠离子扩散动力学,同时具有较好的电化学可逆性。本文为金属氧化物/碳基复合电极研究提供了思路与实验依据。

Fe_(3)O_(4)@CF电极在非均相电芬顿系统中降解四环素

针对传统芬顿技术的工作pH范围较窄、增大pH值会明显降低四环素的去除率并导致二次污染的问题,采用溶剂热合成方法,将Fe_(3)O_(4)负载于碳毡(CF)电极表面,合成Fe_(3)O_(4)@CF复合电极.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、Fourier变换红外吸收光谱(FTIR)和电化学阻抗(EIS)对材料进行表征,研究其作为电极在非均相电辅助芬顿(EF)系统中对四环素的降解性能和机理,并进行循环实验.结果表明:Fe_(3)O_(4)@CF电极在非均相电辅助芬顿体系中对四环素的降解性能最好;在室温下,经过90 min,四环素初始质量浓度为20 mg/L,初始pH=3,两电极间距离为2 cm,外加电流为50 mA,在非均相电芬顿系统中Fe_(3)O_(4)@CF电极对四环素的去除率可达96.7%;Fe_(3)O_(4)@CF电极可重复利用性良好;在非均相电芬顿系统降解四环素的过程中,·OH起主要作用,·O_(2)^(-)起辅助作用.

响应面法优化花青素/Fe_(3)O_(4)纳米复合物的制备工艺及其体外消化研究

为了提高花青素的生物利用率,本研究采用共沉淀的方法制备花青素/Fe_(3)O_(4)纳米复合物。利用响应面法(Response Surface Method,RSM)优化花青素/Fe_(3)O_(4)纳米复合物的合成,并对花青素/Fe_(3)O_(4)纳米复合物进行粒径分析、Zeta电位测定、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱分析以及体外模拟消化实验。结果表明花青素/Fe_(3)O_(4)纳米复合物的最佳制备条件为花青素与Fe_(3)O_(4)的质量比为1:46,反应时间为19.6 h,反应温度为47℃,此工艺条件下花青素的包封率为87.51%。该纳米复合物粒径分布集中在100~1200 nm,且分布均匀,Zeta电位为-48.15 mV。通过扫描电子显微镜观察到花青素与Fe_(3)O_(4)纳米粒子间形成了表面光滑的球状颗粒。花青素/Fe_(3)O_(4)纳米复合物在1635、1083 cm^(-1)处出现花青素C=O和C-H特征峰。体外消化实验得出花青素在胃液和肠液中的保留率为91.99%和46.23%,DPPH和ABTS+自由基清除能力在肠液中均提高(P<0.05)。因此,共沉淀法能够提高花青素的生物利用率,为花青素的高效使用提供了技术支持。

ZnO/Fe_(3)O_(4)复合涂层织物的制备及电磁屏蔽性能研究

采用平纹纯棉织物为基布,聚氨酯为粘结剂,通过涂覆的方法制备ZnO/Fe_(3)O_(4)复合涂层织物。研究不同涂料种类对涂层织物电磁屏蔽性能的影响,分别使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和矢量网络分析仪对样品的物相结构、微观形貌和屏蔽性能进行了测试。结果表明由于介电损耗和磁损耗的协同效应,ZnO/Fe_(3)O_(4)复合涂层织物在X波段(8.2~12.4 GHz)内显示出较好的电磁屏蔽性能,屏蔽效能SE最高可达10.98 dB,最佳SSE/t值为256.5 dBcm^(3)/g。

碳纤维负载Fe_(3)O_(4)复合材料制备与吸波性能分析

为了获得能够在宽带范围内吸收电磁波的低密度材料,采用多巴胺修饰的方法对碳纤维进行改性,通过负载Fe_(3)O_(4)磁性颗粒制备了一种吸波复合材料。探究了Fe^(3+)浓度、反应时间和煅烧温度对改性效果的影响,并测试了该吸波复合材料的表面形态和吸波性能。试验发现:当Fe^(3+)浓度0.3 mol/L,反应时间8 h,煅烧温度700℃时纤维的改性效果最为理想;Fe_(3)O_(4)纳米粒子能均匀分布在碳纤维表面;制备出的吸波复合材料的最大反射率在11.7 GHz时达到-55.4 dB,有效吸收带宽12.1 GHz。认为:负载纳米Fe_(3)O_(4)磁性颗粒可以有效地提高碳纤维对电磁波的吸收。

细菌纤维素@Fe_(3)O_(4)/AgNWs复合薄膜的制备与电磁屏蔽性能

采用原位共沉淀法将磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子负载到细菌纤维素(BC)表面上制得BC@Fe_(3)O_(4)分散液,以银纳米线(Ag NWs)为导电填料,采用两步真空辅助抽滤法制得了具有磁性导电层级结构的BC@Fe_(3)O_(4)/Ag NWs复合薄膜。通过SEM、TEM、FTIR、XRD对复合薄膜的微观结构进行了表征。对BC@Fe_(3)O_(4)/AgNWs复合薄膜的导电性能、电磁屏蔽性能和力学性能进行了测试。结果表明,当Ag NWs面积含量为1.8 g/m^(2)时,制得的BC@Fe_(3)O_(4)/AgNWs复合薄膜的总电磁屏蔽效能可达56 dB。Ag NWs与BC@Fe_(3)O_(4)基体之间良好的界面相互作用使BC@Fe_(3)O_(4)/Ag NWs复合薄膜具有优异的力学性能,其拉伸强度和断裂伸长率最高分别为84.6 MPa和4.05%(Ag NWs面积含量为0.8 g/m^(2))。BC@Fe_(3)O_(4)/Ag NWs复合薄膜自身的层级结构与Fe_(3)O_(4)和Ag NWs的电磁双损耗协同作用赋予其优异的电磁屏蔽性能。

Fe_(3)O_(4)-MWCNTs杂化纳米纸对纤维增强复合材料吸波性能的影响

本工作采用原位合成法及真空抽滤法制备了四氧化三铁-多壁碳纳米管(Fe_(3)O_(4)-MWCNTs)杂化纳米粒子及杂化纳米纸,并将这类杂化纳米纸铺贴于玻璃纤维/环氧树脂(GF/EP)基板上制备了吸波复合材料,此类吸波材料极大地改善了吸波涂层在应用中用量受限、成型工艺差、吸波性能难以调控的问题。研究结果表明:在Fe_(3)O_(4)含量为30%(质量分数,下同)时,Fe_(3)O_(4)/MWCNTs杂化纳米粒子及其纳米纸吸波性能最佳,杂化纳米粒子的反射损耗RL<-10 dB的频宽为2.88 GHz,最小RL在14.7 GHz处可达-26.36 dB;杂化纳米纸的RL<-10 dB的频宽为6.0 GHz,最小RL在16.3 GHz处可达-26.4 GHz。吸波复合材料经EP表面处理后的吸波性能得到提高,最小RL在14.2 GHz处达到-25.6 dB;多层铺贴杂化纳米纸增加了吸波层厚度,提高了吸波复合材料的吸波性能,当铺贴两层纳米纸时材料的吸波性能最佳,RL<-6 dB的频宽为4.5 GHz,最小RL在12.4 GHz处可达-31.2 dB。

用于磁性靶向治疗肺纤维化的聚多巴胺包覆的Fe_(3)O_(4)/甲强龙/环磷酰胺复合超粒子

肺纤维化是一种致命性肺部疾病,目前临床常规的甲强龙(MPS)联合环磷酰胺(CTX)治疗方法存在明显的不良反应.基于降低药物毒副作用的目的,本文设计了一种聚多巴胺(PDA)包覆的Fe_(3)O_(4)纳米粒子/甲强龙/环磷酰胺复合超粒子(Fe_(3)O_(4)/MPS/CTX@PDA SPs),提出磁性靶向治疗肺纤维化的思路.从预制的油溶性Fe_(3)O_(4)纳米粒子出发,通过水包油微乳液模板法制备了Fe_(3)O_(4)超粒子(SPs),并在进一步包覆PDA壳层的过程中引入MPS和CTX,制备了Fe_(3)O_(4)/MPS/CTX@PDA SPs,考察了Fe_(3)O_(4)/MPS/CTX@PDA SPs的稳定性、磁性、对MPS和CTX的负载及释放,分析了其生物毒性,并建立动物模型验证了其磁性靶向功能.

碳氮包覆纳米Fe_(3)O_(4)的非自由基路径光催化去除养殖废水中四环素的机制研究

养殖废水中的四环素(TC)未经有效处理,直排至水环境中将影响生态环境.本研究通过制备纳米四氧化三铁/碳氮复合材料(Fe_(3)O_(4)/CN),采用XRD、FTIR、TEM、Raman和EIS表征材料的物相组成、微观形貌和结构,并探究其光催化去除TC的性能和机理,推测TC的降解路径.结果表明:①以掺杂氮化碳的海藻酸铁水凝胶为前驱体,经高温煅烧衍生制备碳氮包覆的Fe_(3)O_(4)复合材料,该材料碳缺陷程度强,光生电子(e^(-))和空穴(h^(+))的分离效率高.②在pH=7和TC初始浓度为50μmol/L的溶液中投加0.05 g/L的Fe_(3)O_(4)/CN,且光照150 min后,TC的去除率可达95.1%.③ESR和自由基淬灭试验表明,Fe3O4/CN在光照下主要通过产生h+的非自由基路径直接氧化降解TC.④HPLC-MS测试和QSAR预测结果表明,在光催化反应中,TC发生脱氨基、开环等氧化反应,产生的降解产物对水蚤和黑头鱼的生物毒性均低于TC本身.⑤由于Fe_(3)O_(4)/CN具有良好的磁性(饱和磁化强度为13.9 emu/g),反应后的材料可通过磁铁从液相中分离.研究显示,Fe_(3)O_(4)/CN可高效去除TC,为铁氧化物/碳氮复合材料在水处理中的应用提供理论参考.

Fe_(3)O_(4)/CNTs@C_(f)复合材料的制备及其吸波性能的研究

为了改善传统碳材料的吸波性能,获得具有多元吸波机理的吸波材料,本文通过化学气相沉积法在碳纤维表面原位生长碳纳米管,后采用溶剂热反应在CNTs@C_(f)上生成Fe_(3)O_(4)纳米颗粒,制备出了Fe_(3)O_(4)/CNTs@C_(f)复合材料,并对其吸波性能进行研究,分析了复合材料的合成机理和吸波机理。其反射损耗在C波段可达-43.02 dB,随着Fe_(3)O_(4)纳米颗粒含量的进一步增加,其吸波性能下降。