Fe/g-C_(3)N_(4)表面改性及其对CO加氢产物分布的影响

采用尿素热缩合法制备了氮化碳(g-C_(3)N_(4)),经H_(2)O_(2)、NH_(3)·H_(2)O处理、浸渍法负载Fe制得改性Fe/g-C_(3)N_(4),对比研究了改性前后催化剂的CO加氢性能。结合XRD、SEM、FT-IR、CO_(2)-TPD、CO-TPD、H_(2)-TPR、接触角测试和N_(2)物理吸附-脱附等系列表征,探究了表面预处理对Fe/g-C3N4催化剂织构性质以及CO加氢产物分布的影响。结果表明,不同改性方法对催化剂的织构性质和CO加氢性能影响显著。尿素热缩合法制备的g-C_(3)N_(4)具有典型蜂窝状结构,Fe与g-C_(3)N_(4)相互作用较强,且高度分散;改性前后样品均呈亲水性,且H_(2)O_(2)、 NH_(3)·H_(2)O处理后亲水性增强,H_(2)O_(2)处理增强了表面羟基,NH_(3)·H_(2)O处理增加了表面氨基,促进了CO吸附,促使Fe(NCN)物相生成;预处理后的催化剂表面碱性增强。在CO加氢反应中,两步改性后的Fe/AM-g-C3N4催化剂,CO_(2)选择性降至11.61%;Fe/AM-g-C_(3)N_(4)表面碱性增强,抑制了烯烃二次加氢,烯烃选择性较高,C_(2)^(=)-C_(4)^(=)达32.37%,O/P值3.23。

柑橘皮提取液绿色合成纳米Fe3O4及其吸附水中孔雀石绿的性能研究

以柑橘皮提取液为还原剂和稳定剂,绿色合成Fe3O4纳米材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射图谱(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对材料进行表征,并考察了其对孔雀石绿(MG)的吸附性能。结果表明:绿色合成纳米Fe3O4呈不规则圆球体,分散性和结晶度较好。在投加量为1.0 g/L、初始pH为4、温度为25℃、初始浓度为20 mg/L时,对孔雀石绿的吸附率达到95.33%。纳米Fe3O4对MG的吸附过程分别符合准二级动力学方程和Langmuir等温方程。热力学研究表明,纳米Fe3O4吸附MG是自发吸热过程。绿色合成纳米Fe3O4重复利用4次吸附率仍在70%以上。

Mo/Fe3O4(111)表面对燃煤烟气汞吸附的密度泛函研究

利用CASTEP软件包采用密度泛函理论计算研究了过渡金属Mo掺杂Fe3O4(111)Fetet表面对Hg0、HgCl和HgCl2的吸附特征,分析了Mo掺杂前后Fe3O4(111)Fetet表面上不同汞物种的吸附形态。结果表明,Mo掺杂Fe3O4(111)Fetet表面对HgCl和HgCl2为化学吸附,而对Hg0的吸附为物理吸附;与纯净表面相比,HgCl在Mo原子掺杂表面上的吸附能提高了40%-66%。HgCl2在纯净Fe3O4(111)Fetet表面形成"M"形结构;而掺杂Mo原子后,由于Cl原子与Mo原子之间更强的相互作用,使得HgCl2发生了完全解离,两个Cl原子分别与Mo原子和Fe原子成键吸附在表面,Hg脱附。相关研究结果可为脱除燃煤烟气中的汞提供一定的理论指导。

Fe_3O_4(111),(110)和(001)表面结构的密度泛函理论研究(英文)

使用密度泛函理论对Fe3O4(111),(110)和(001)的表面结构及稳定性进行了研究。Fe3O4(111)表面有六种不同的终结形式,其中以四面体或八面体铁层终结的结构最稳定。对于(110)和(001)表面而言,分别有两种终结,且能量相近。计算结果与实验结果非常吻合并且合理解释了实验结果的争议性和复杂性。表面自由能的计算表明,(111)表面在热力学上不如(110)和(001)表面稳定,它的形成应该是动力学控制过程。

CO_2在Fe_3O_4(111)表面的吸附结构及能量研究（英文）

利用密度泛函理论研究了CO_2在Fe_3O_4(111)表面Fe_(tet1)和Fe_(oct2)两种终结的吸附行为。在Fe_(tet1)终结表面,当覆盖度为1/5 ML时,CO_2倾向于线性吸附;而在高覆盖度下,弯曲的CO_2与表面O作用形成CO_3^(2-)结构。在Fe_(oct2)终结表面,CO_2倾向于弯曲吸附,在1/6 ML和1/3 ML覆盖度时都可以形成CO_3^(2-)和-COO结构。覆盖度对Fe_(tet1)终结的表面影响很弱,但是对Fe_(oct2)终结的表面影响很大。从热力学上来说,CO_2在Fe_(oct2)终结表面的吸附要比Fe_(tet1)终结表面更有利。

H_2O在Fe_3O_4(111)表面吸附的结构及热力学研究(英文)

使用密度泛函理论(GGA/PBE)对H2O在Fetet1-和Feoct2-终结Fe3O4(111)表面的吸附行为进行了研究。对于Fetet1-终结表面,在1/5 ML覆盖度下,带有氢键的H2O分子以及异裂解离的结构具有最高的稳定性,而类似水合氢离子的OH3+-OH结构出现在2/5 ML覆盖度下,其次为带有氢键的水的聚合体。这些结果与实验中观测到的现象一致。对于Feoct2-终结表面,在1/6 ML覆盖度下,分子态H2O的吸附是有利的,而在1/3 ML覆盖度下多种吸附形式共存。H2O吸附在Fetet1-终结表面比吸附在Feoct2-终结表面热力学上更有利。此外,通过计算局域态密度(LDOS)对吸附机理进行了分析。

基于Fe_(3)O_(4)@MIL-100(Fe)@Ag NPs的三唑磷SERS检测方法

针对在农产品中简便、快速地检测农药三唑磷残留问题,建立基于磁纳米、金属有机框架和Ag纳米颗粒(Ag NPs)的核-壳-卫星纳米结构表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman scattering,SERS)基底,并应用在有机磷农药三唑磷的灵敏检测。通过低温循环自组装法和银镜循环制备了由MIL-100(Fe)包覆的Fe_(3)O_(4),并在表面原位负载Ag NPs组成的核-壳-卫星纳米结构的Fe_(3)O_(4)@MIL-100(Fe)@Ag NPs基底。对苹果中的三唑磷残留进行SERS传感,三唑磷特征峰强度对数值与质量浓度对数值的线性检测范围为0.05~10 mg/L,线性方程为Y=0.573 8X+2.804(R^(2)=0.980),检出限低至11.9μg/L。在加标量为2、5、10 mg/L时,该方法的回收率为90.07%~103.27%。表明制备的SERS基底在食品农残中的检测领域具有巨大潜力。

纳米Fe_3O_4磁性颗粒表面改性及其在医学和环保领域的应用

纳米Fe_3O_4磁性材料在生物医学、环保、催化及电子信息等领域有巨大的应用潜力,但单独的纳米Fe_3O_4颗粒存在一些弊端,难以直接使用,在生物医药领域尤其如此。对Fe_3O_4磁性纳米粒子进行表面改性,可以改善其结构与性能,因此,备受科学界关注。对近年来Fe_3O_4磁性纳米颗粒的表面改性方法及其在生物医学、环境工程两大领域中的应用做了综述,并对今后发展趋势做了初步的展望。

超顺磁性纳米Fe_3O_4的制备、表面改性方法与应用研究

对超顺磁性Fe3O4纳米粒子的制备方法及表面改性方法进行了总结,目前常用的方法有微乳液法、水热法、共沉淀法、溶胶-凝胶法及水解法,讨论了这些方法的优缺点,并对超顺磁性Fe3O4纳米粒子的应用作简单的介绍,对其进一步的研究进行了展望。

Fe_3O_4磁性纳米粒子表面修饰研究进展

表面修饰Fe_3O_4磁性纳米粒子因具有优异的磁学特性、良好的生物相容性和丰富的化学反应可选择性,在生物医药领域如磁共振成像、组织修复、免疫测定、热疗、药物传递和细胞分离中显示了巨大的应用潜力。Fe_3O_4磁性纳米粒子的表面修饰主要包括以下3类:①有机小分子修饰,主要是偶联剂和表面活性剂修饰;②有机高分子修饰,包括天然生物大分子、合成高分子以及两者复合修饰;③无机纳米材料修饰,主要是SiO_2、Au和Ag修饰。并就这三大方面的研究进展做了综合概述。

表面引发原子转移自由基聚合方法合成Fe_3O_4/PMMA复合纳米微粒

采用表面引发原子转移自由基聚合方法合成了核壳结构的磁性高分子纳米微粒.作为聚合反应引发剂的3-氯丙酸,首先与油酸修饰的Fe3O4纳米微粒表面的部分油酸置换,然后在Fe3O4纳米微粒表面引发甲基丙烯酸甲酯聚合,合成的纳米复合材料用TEM,FTIR,XRD和DSC表征.磁性测试结果表明,所制备的磁性高分子纳米微粒仍具有超顺磁性,但由于聚合物的存在,其饱和磁化强度降低.

转相法制备高比表面积纳米Fe_3O_4磁性粉体

采用转相法制备高比表面积、高产量纳米Fe3O4磁性粉体。探讨了采用工业煤油做油相,AEO9+TX10做复合表面活性剂,Fe2+/Fe3+水溶液做水相形成的O/W体系转相为W/O体系制备纳米Fe3O4磁性粉体的工艺条件。经正交实验的极差分析,找到了影响Fe3O4比表面积大小的因素为:铁盐水溶液的浓度、表面活性剂用量、老化温度及加水量。最佳工艺条件是c(Fe2++Fe3+)=0 66mol/L、表面活性剂用量φ(AEO9+TX10)=4 5%、铁盐水溶液用量φ(Fe2++Fe3+)=55%、老化温度80℃。产物Fe3O4磁粉经XRD、TEM、粒度分析仪等检测、表征,平均粒径30～40nm、物相单一、球形、比表面积约为83m2/g。

Fe_3O_4表面原位引发可控/“活性”聚合制备磁性聚苯乙烯纳米粒子

采用化学共沉淀方法合成了Fe3O4纳米粒子,用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(3-MPS)对其进行表面接枝修饰,然后以苯乙烯(St)为单体,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基(HTEMPO·)为稳定自由基介质,采用可控“/活性”自由基聚合技术在修饰后的Fe3O4纳米粒子表面原位引发聚合,制备了粒径小、分布窄、磁含量高的磁性聚苯乙烯(PS)纳米粒子.X射线衍射(XRD)研究表明,所合成的Fe3O4粒子为尖晶石结构.凝胶渗透色谱(GPC)分析表明,聚苯乙烯的分子量与反应时间呈较好的线性关系.透射电镜(TEM)观察表明,所制备的磁性聚苯乙烯纳米粒子的粒径在20-30nm之间.热重(TG)分析得到磁性聚苯乙烯纳米粒子的磁含量为62.6%.振动样品磁强计(VSM)测试结果表明,磁性聚苯乙烯纳米粒子的比饱和磁化强度为31.7emu·g-1,呈现单磁畴结构.

包覆双层表面活性剂Fe_3O_4纳米粒子的制备及性能研究

为制备稳定的水基磁流体,分别以月桂酸、油酸钠、十二烷基苯磺酸钠作为外层表面活性剂,对包油酸的Fe3O4粒子进行了再包覆。将得到的双层包覆的Fe3O4粒子分别分散在水中,发现以十二烷基苯磺酸钠为外层表面活性剂的磁粒子制成的水分散液的稳定性最佳。利用IR研究其吸附机理,结果显示:内层的油酸通过化学键合吸附在磁粒子表面,外层的十二烷基苯磺酸钠通过物理作用吸附在包油酸的Fe3O4粒子表面。

表面巯基化修饰的磁性Fe_3O_4纳米粒子合成与表征

通过化学共沉淀法制备了粒径约30nm的磁性四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子,并采用3-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTES)将Fe3O4纳米粒子表面修饰上巯基(-SH)官能团,获得了表面巯基化的磁性Fe3O4纳米粒子。利用X-射线粉末衍射仪(XRD),透射电子显微镜(TEM),带有能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM),光电子能谱仪(XPS),以及磁学测量系统(MPMS)对粒子的结构和性能进行了表征和分析。结果表明:表面巯基化后的磁性粒子粒径略有增加,室温下磁化强度由原来的64emu/g变为62emu/g,较好地保留了原始磁性特征。研究结果对巯基化磁性纳米粒子实现生物分子结合、固定负载乃至生物传感的应用具有重要意义。

杀线威在Fe_3O_4/Ag纳米磁粒上的吸附及表面增强拉曼光谱研究

采用共沉淀法合成了Fe_3O_4磁性纳米颗粒,进一步以柠檬酸三钠还原法制备出了具有SERS活性的Fe_3O_4/Ag磁性包覆修饰材料,用紫外可见吸收光谱、能谱及透射电镜对结构与形貌进行表征,发现所制备的Fe_3O_4/Ag纳米材料粒径约为30~60nm,形貌规整接近球形,经测试Fe_3O_4/Ag材料很容易被磁铁收集,能够满足分散萃取再收集的需要。根据密度泛函理论(DFT)对杀线威(Oxamyl)、Oxamyl-Ag和OxamylAg4进行了理论结构优化计算,得到了杀线威的理论拉曼光谱和与Ag表面增强拉曼光谱及其谱峰的归属,结合表面增强拉曼光谱(SERS)测定,研究了杀线威在Fe_3O_4/Ag表面的吸附行为和增强效应,测算得到杀线威在Fe_3O_4/Ag表面上的增强因子为2.08×105。研究表明:理论计算的杀线威拉曼光谱与测定的拉曼光谱具有较好的一致性,DFT理论计算中发现研究分子与活性Ag原子作用越多,与实测值常规拉曼NRS越接近;杀线威以双键侧N原子和S原子与Fe_3O_4/Ag表面吸附作用为主;双键侧N优先与Ag吸附成键后,整个分子靠近Ag表面,最终使得双键侧N原子与S原子共同吸附在Ag表面;Fe_3O_4/Ag磁性纳米复合材料具有显著的富集吸附和拉曼增强作用;可利用其作为拉曼基底,以实现SERS光谱法对杀线威农残的快速分析检测。

SiO_2表面包覆对Fe_3O_4磁性微球性能的影响

采用化学共沉淀法制备Fe3O4磁性纳米粒子;用柠檬酸钠进行表面修饰得到在水相中稳定分散的Fe3O4溶胶。以Fe3O4磁性纳米粒子为种子,用碱催化正硅酸四乙酯水解、缩合制备了粒径和磁性可控的核壳结构的Fe3O4@SiO2复合微球。通过FT-IR,XRD,TEM,VSM和古埃磁天平对Fe3O4@SiO2复合微球进行表征。研究了SiO2包覆对Fe3O4@SiO2复合微球性能的影响。

表面改性Fe_3O_4去除水中酸性红B的研究

采用氢氧化铁沉淀法对商品Fe3O4细粉进行了表面改性,以酸性红B(ARB)为模型化合物研究了改性Fe3O4的吸附性能,并对Fenton氧化法再生吸附饱和的吸附剂进行了初步探索.结果表明,改性后的Fe3O4磁性基本不变,而其比表面积增加到原来的5倍.酸性条件有利于对ARB的吸附,最大吸附容量较改性前增大了近3倍,并且吸附速率快,20min即可达到平衡.对平衡吸附实验数据进行线性拟合,表明它们均能很好地符合Langmuir吸附模型.Fenton试剂可以有效的将被吸附的染料完全氧化,同时再生吸附剂,再生后吸附剂的吸附能力有所提高.因此,经表面改性的Fe3O4具有较好吸附性能、易于用磁分离法回收、并可再生循环使用.

模板沉积法制备大孔高比表面积Fe_3O_4/P(GMA-co-EGDMA)磁性复合微球

介绍了一种以大孔高比表面积甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)与二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)共聚交联微球[P(GMA-co-EGDMA)]为模板制备磁性复合微球的简单方法。制备过程包括Fe3+和Fe2+的浸入、OH-作用下孔内铁离子的共沉淀两步。在此过程中考察了浸泡温度、浸泡时间、共沉淀温度以及沉积次数对微球磁含量的影响,确定最佳制备工艺为50℃浸泡4h,70℃反应1h,如此反复4次磁含量可以达到45.24%。并通过SEM、VSM、XRD、TGA及压汞仪、激光粒度仪等手段对Fe3O4/P(GMA-co-EGDMA)的形貌、比饱和磁化强度、磁含量及孔性能进行了表征,微球的粒径范围处于100～200μm之间,平均粒径为162μm,比饱和磁化强度为10.92emu.g-1,平均孔径及比表面积分别为60nm和116m2.g-1。

油酸钠对油相法制备的Fe_3O_4纳米粒子的表面改性研究

以常见的表面活性剂油酸钠作为表面改性剂,通过油酸根离子中的脂肪烃链与高温油相法制备的Fe_3O_4纳米粒子表面的亲油性基团之间的范德华力作用,将分散在油相中的Fe_3O_4纳米粒子转移到水相中.研究了油酸钠浓度、油相中Fe_3O_4纳米粒子含量、pH值及温度等条件对改性结果的影响;用穆斯堡尔谱仪(M(?)ssbauer)、透射电镜(TEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)等方法对改性前后的样品进行了表征.结果表明:本方法可有效地将油相法制备的Fe_3O_4纳米粒子从油相中转移到水相.当油酸钠浓度为3mmol/L、Fe_3O_4纳米粒子在正己烷中浓度为12.28mg·mL^(-1)、pH为8.6且温度为60℃时,转移率最高可达86%,改性后粒子在水相中的含量最高可达10.5mg·mL^(-1);改性后磁性粒子在水相中含量较低时,能够稳定分散较长时间.