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。

Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料的制备及其紫外光光电探测性能

分别采用旋涂法和水热法在FTO衬底上制备Co_(3)O_(4)种子层和Co_(3)O_(4)薄膜,再在Co_(3)O_(4)薄膜上水热生长Fe_(2)O_(3)纳米棒,获得了高质量的Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料。通过改变Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度来改变异质结复合材料中Fe_(2)O_(3)组分的含量。结果表明,Fe_(2)O_(3)纳米棒覆盖在呈网状结构的Co_(3)O_(4)薄膜上,随着Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度即Fe_(2)O_(3)组分含量的增加,Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料对紫外光的响应逐渐增强,当Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度为0.015mol/L时,异质结复合材料有着很好的光电稳定性,并表现出较高的响应率(12.5mA/W)和探测率(4.4×10^(10)Jones)。

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。

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。

磁性CoFe_(2)O_(4)/g-C_(3)N_(4)复合纳米材料对环丙沙星的光催化降解研究

制备一种可回收的磁性复合纳米光催化材料CoFe_(2)O_(4)/g-C_(3)N_(4),并对其表面形貌、元素和化学组成、比表面积、官能团特征和晶体结构进行表征与分析。以环丙沙星(CIP)为代表性污染物,在不同温度(300℃,400℃和500℃)和复合比例(CoFe_(2)O_(4):g-C_(3)N_(4)=10%,20%和40%,w/w)条件下,考察磁性CoFe_(2)O_(4)/g-C_(3)N_(4)复合纳米材料的光催化降解能力。结果表明,在优化的制备条件下,投加0.9 g/L CoFe_(2)O_(4)/g-C_(3)N_(4)时,对10 mg/L CIP(pH=6.6)的120分钟光降解率可以达到75.1%±0.1%。在外加磁场作用下,该纳米材料可实现快速分离回收。经过5次循环回收利用后,光催化能力仍能达到最初效率的90%以上,表现出较好的稳定性。荧光发射光谱图显示,CoFe_(2)O_(4)/g-C_(3)N_(4)复合纳米材料中的电子‒空穴复合速率显著降低,可以提高其对CIP的光催化效果。

Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米材料的制备及其对Cu(Ⅱ)的吸附研究

首先通过溶剂热法制备了磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子,随后采用SiO_(2)对其进行包覆形成了Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米材料。通过XRD、SEM、TEM、磁性能分析和吸附性能分析等对Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米材料进行了表征。结果表明,合成的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米材料具有Fe_(3)O_(4)和SiO_(2)两种晶型结构,SiO_(2)成功包覆在磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子上,SiO_(2)并没有对各组织的结构和成分产生较大影响;Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米材料的粒径在200~400 nm左右,且呈核壳式的结构,内层Fe_(3)O_(4)纳米粒子的颜色较深,外层SiO_(2)的颜色较浅;Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米材料在室温下的饱和磁化强度为76.31 A·m^(2)/kg,剩余磁化强度几乎为0;Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米材料对Cu(Ⅱ)的吸附在1500 min时达到饱和,去除率最高为63%,最大吸附容量可达120 mg/g,其对Cu(Ⅱ)具有较好的吸附效果。

基于石墨烯和Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs纳米复合材料修饰电极用于检测洋蓟素

基于石墨烯(GR)和Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs磁性核壳纳米粒子复合材料修饰金电极,构建了一种电化学传感器用于洋蓟素(cynarin)的定量检测.采用化学合成法制备了石墨烯二维纳米材料和Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs磁性核壳纳米粒子,并利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其形貌和结构进行了表征.考察了洋蓟素在传感器上的电化学行为,石墨烯具有大的比表面积和良好的导电性,与Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs核壳纳米粒子复合后,改善了石墨烯的分散性,并产生协同效应,导致传感器对洋蓟素表现出显著的电流响应.该电化学传感器对洋蓟素的线性响应范围为50 nmol/L~0.3 mmol/L,线性方程为I(μA)=5.14lg c(μmol/L)+1.37,检出限为17 nmol/L(信噪比S/N=3).制备的电化学传感器具有线性范围宽、检出限低、选择性和稳定性高等特点,用于实际样品中洋蓟素的测定,结果令人满意.

Fe_(3)O_(4)/MoS_(2)复合材料的制备及其对丁基钾黄药的降解性能

采用水热法合成了一系列不同负载率的Fe_(3)O_(4)/MoS_(2)复合光催化剂。利用瞬态光电流等分析技术对合成的样品进行表征。在300W氙灯下,以丁基钾黄药为目标污染物,评价其光催化性能。研究结果表明,最佳的Fe_(3)O_(4)负载量(15wt%)不仅有效增强Fe_(3)O_(4)/MoS_(2)复合材料的光催化活性,对丁基钾黄药的降解率是纯相MoS_(2)的1.33倍,而且还可以利用外部磁场从水中回收再利用;掺入Fe_(3)O_(4)可以有效地提高电荷转移速率并加速光生载流子分离。

纳米复合材料Fe_(3)O_(4)@Zn-MOF对孔雀石绿的吸附

本文利用水热法制备磁性Fe_(3)O_(4),并用超声法合成Zn-MOF,并最后用水热法制备成了Fe_(3)O_(4)@Zn-MOF纳米材料。用所制得的Fe_(3)O_(4)@Zn-MOF纳米复合材料作为吸附剂吸附孔雀石绿溶液,通过SEM等方式对实验样品进行表征,然后利用分光光度法测定吸附结果。通过控制变量法分别研究了振荡时间、孔雀石绿溶液初始浓度、吸附剂用量的影响,结果显示:Fe_(3)O_(4)@Zn-MOF纳米复合材料吸附孔雀石绿的最佳条件为:材料用量为8 mg、振荡时间为2.5 h、孔雀石绿溶液浓度为16 mg/L。实际最大饱和吸附量的平均值为43.37 mg/g。

GQDs/WS_(2)/Fe_(3)O_(4)磁分离适配体荧光传感器构建及其在甲胎蛋白中的应用

以聚乙二醇化石墨烯量子点标记的适配体(GQDs-PEG-Apt)作为甲胎蛋白(AFP)的特异性识别分子和能量供体,以WS_(2)/Fe_(3)O_(4)纳米复合物为单一能量受体,构建磁分离适配体荧光传感器并用血清AFP定量检测。样本中没有AFP时,能量供体与受体间π-π堆积作用和非辐射共振能力转移(FRET)令GQDs-PEG-Apt荧光猝灭;存在AFP时,GQDs-PEG-Apt与靶标结合并从WS_(2)/Fe_(3)O_(4)纳米复合物表面脱离,体系荧光强度得以恢复;经过磁性分离后,传感体系上清液487 nm处荧光强度随AFP浓度增大而增强;浓度在5~1000 ng/mL范围内,传感体系荧光相对恢复值与AFP浓度呈现良好的线性关系,线性相关系数为0.989。构建的传感器具有良好的特异性,可实现血清AFP定量检测,其检测限(LOD)为0.5 pg/mL,相对标准偏差(RSD)为3.32%~6.41%,回收率为91.92%~99.28%。

g-C_(3)N_(4)/Fe_(3)O_(4)/MnO_(2)光催化剂制备及光催化性能研究

以尿素和铁盐为原料,负载了MnO_(2),利用原位沉淀法与煅烧法制备g-C_(3)N_(4)/Fe_(3)O_(4)/MnO_(2)复合材料。使用XRD、FT-IR、UV-Vis DRS对合成的部分光催化剂进行表征。结果表明:g-C_(3)N_(4)为类石墨的层状结构,Fe_(3)O_(4)和Mn O_(2)通过分子间作用力与g-C_(3)N_(4)复合。在不同反应条件下的可见光诱导的光催化实验表明,当m(Mn)∶m(g-C_(3)N_(4)/Fe_(3)O_(4))=1∶1时,g-C_(3)N_(4)/Fe_(3)O_(4)/MnO_(2)复合材料具有出色的降解污染物的能力,其中光降解反应的优化条件为g-C_(3)N_(4)/Fe_(3)O_(4)/MnO_(2)复合材料的剂量为0.4 g,亚甲基蓝的质量浓度为4 mg·L^(-1),温度为25℃,pH=7。经过4次回收和重复使用后,回收率在85%以上,在降解相同的时间(330 min)内降解率能达到83%。

羧基化磁性Fe_(3)O_(4)复合材料对Pb^(2+)的吸附性能研究

以沉淀法及硅烷化反应先合成Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)磁性粒子,再通过酰胺化反应制备出羧基化磁性Fe_(3)O_(4)复合材料(Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)-COOH)。利用FTIR、XRD、VSM和SEM对其结构进行表征,并研究了Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)-COOH复合材料对Pb^(2+)的吸附性能。试验结果表明,在pH值为5,温度为55℃,时间为120 min,Pb^(2+)溶液的初始浓度为0.01 mol/L,Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)-COOH的投加量为1 g/L时,该材料对Pb^(2+)的吸附容量为233.8 mg/g,吸附动力学行为更符合准二级动力学,吸附热力学更适合用Langmuir等温吸附模型描述。

Al/Fe_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)原位复合铝热剂的制备

以FeSO_(4)·(NH_(4))_(2)SO_(4)·6H_(2)O及FeCl_(3)·6H_(2)O为原料,水合肼水溶液为沉淀剂,通过共沉淀法制得FeO(OH)。采用溶剂热法,以FeO(OH)为前驱体,乙二醇为溶剂,200℃反应24 h,得到Al/Fe_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)复合铝热剂。利用XRD、EDS、SEM和DSC-TG对样品的结构组成、形貌和热性能进行了表征。结果表明:制得了两种晶型FeO(OH)的片状复合物;球状Fe_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)粒子(40~60 nm)及其团聚体(80~260 nm)紧密复合在Al粒子表面及Al粒子之间,形成Al/Fe_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)复合铝热剂;DSC-TG分析表明,Al/Fe_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)复合铝热剂的热反应放热峰分别出现在565.67℃和777.33℃,总放热量达到1345.2 J/g。

基于Fe_(3)O_(4)/Ti_(3)C_(2)肖特基异质结的构筑及其光催化性能

Fe_(3)O_(4)具有良好的稳定性、窄的带隙以及对太阳光较高的利用率等特点。但是由于其带隙窄、光生电子与空穴的复合速率快等缺点,不利于光催化反应的进行,并且限制了其在光催化领域的发展。通过一步溶剂热法制备Fe_(3)O_(4)/Ti_(3)C_(2)肖特基异质结的复合材料,避免了复杂的制备过程,有效地抑制了Ti_(3)C_(2)的自氧化。通过构筑肖特基异质结,有效地抑制了光生电子与空穴的复合,显著增强其光催化性能。当Fe_(3)O_(4)与Ti_(3)C_(2)摩尔比为0.5∶1时(FT-0.5),对罗丹明B的降解效率可达81%,其反应速率是单一Fe_(3)O_(4)的3.115倍;光电流密度可达2.52μA/cm^(2),是其单一Fe_(3)O_(4)的2.5倍;禁带宽度为1.90 eV,比单一Fe_(3)O_(4)的禁带宽度拓宽0.24 eV。实验结果验证了Fe_(3)O_(4)与Ti_(3)C_(2)形成的肖特基异质结可以显著地提升其光催化性能,这表明优化的光催化材料有着广泛的应用前景。

Fe_(3)O_(4)@Mg(OH)_(2)磁性复合材料吸附去除水中Ni^(2+)的研究

为了优化Mg(OH)_(2)材料的吸附去除效果,采用溶剂热-种子沉淀法制备出2种Fe_(3)O_(4)@Mg(OH)_(2)磁性复合材料,将其用作水溶液中Ni^(2+)的吸附去除剂。采用单因素实验考察水溶液pH、吸附温度、吸附时间、共存阳离子等因素对其吸附效果的影响。结果表明:当水溶液pH为7.4,吸附温度为30℃,吸附时间分别为30 min和120 min时,2种Fe_(3)O_(4)@Mg(OH)_(2)磁性复合材料对Ni^(2+)的移除率分别达到99.3%和99.7%,吸附量分别达到124.1 mg/g和332.0 mg/g。K^(+)的加入对吸附过程几乎没有影响,而Cu^(2+)的加入大大降低了2种磁性复合材料对Ni^(2+)的吸附效果。吸附动力学模拟结果得出,2种磁性复合材料吸附水溶液中的Ni^(2+)都更符合准二级动力学方程,表明吸附过程以化学吸附为主。本研究结果证明Fe_(3)O_(4)@Mg(OH)_(2)磁性复合材料可以有效吸附去除水中的Ni^(2+)。

Fe_3O_4/TiO_2复合微粒电流变液的制备及其电流变性能

采用溶胶-凝胶法在经表面羟基活化处理的纳米Fe_3O_4颗粒表面包覆无定型态TiO_2,并用极性分子丙烯酰胺掺杂改性TiO_2包覆层,得到了Fe_3O_4/TiO_2核壳复合微粒,然后将其分散到甲基硅油中配制成复合微粒电流变液;研究了复合微粒的物相和微观形貌,以及电流变液的电流变性能。结果表明:TiO_2能够均匀紧密地包覆于纳米Fe_3O_4颗粒表面,并且包覆4次TiO_2,搅拌时间为4h,丙烯酰胺质量分数为25%时,制得的复合微粒电流变液的电流变性能最好,其剪切强度可达41.9kPa。

Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@Ag复合材料的制备及其光催化性能研究

以铁盐、正硅酸四乙酯、银氨溶液为原料,采用多步法制备出Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@Ag磁性复合材料。通过X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、纳米粒度及Zeta电位分析仪等测试手段对复合材料的结构进行表征。以有机染料为降解底物,NaBH4为还原剂,研究该复合材料对有机染料亚甲基蓝和甲基橙的催化降解率。结果表明:该复合材料对亚甲基蓝、甲基橙都具有很好的催化降解效果,催化降解底物后的脱色率分别高达为96.0%、89.0%,且其循环降解率分别为83.0%和82.2%。

固相法制备Pr_(2)NiO_(4+δ)-La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)中温固体氧化物燃料电池阴极材料

采用固相法将传统的Pr_(2)NiO_(4+δ)(PNO)与La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)(LSCF,20 wt.%)进行复合,得到PNO-LSCF复合阴极材料。采用X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)及X射线光电子能谱(XPS)对样品的结构以及氧空位浓度进行表征,采用交流阻抗谱(AC)测试样品导电性能。结果表明,PNO-LSCF复合阴极可有效地细化晶粒尺寸,提高阴极的比表面积和表面氧空位浓度,提升阴极材料的电化学性能。利用固相法将两种不同晶型的阴极材料复合,为中温固体氧化物燃料电池阴极材料的制备提供了一种有效策略。

Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@CeO_(2)应用于废水中亚甲基蓝的吸附研究

首先通过溶剂热法制备Fe_(3)O_(4)磁核作为种子,然后通过Stober法在种子外包覆SiO_(2)层,再在SiO_(2)层上通过均匀沉淀法使CeO_(2)沉积在表面,得到Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@CeO_(2)磁性纳米材料,并将其作为纳米吸附剂应用于废水中亚甲基蓝的吸附研究。通过优化该吸附剂的用量、溶液初始pH、震荡时间、解吸剂H_(2)O_(2)的用量等条件,进一步考察该纳米吸附剂对亚甲基蓝的再循环次数及最大吸附量。实验结果表明,在最佳条件下,该纳米吸附剂对亚甲基蓝的吸附率达82%以上,经过吸附-脱附-再吸附5次循环过程,其对亚甲基蓝的吸附率仍保持在80%以上,且最大吸附容量q_(max)=60.96 mg/g。一方面利用Fe_(3)O_(4)磁核方便磁分离功能,另一方面CeO_(2)层对亚甲基蓝表现出高效吸附性能,该多功能Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@CeO_(2)磁性纳米材料作为一种纳米吸附剂,可以潜在地应用于环境废水中亚甲基蓝染料的吸附及去除研究。

Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@SiO_(2)@Ag光催化剂的制备及其光催化活性研究

采用溶剂热法和溶胶-凝胶法合成了磁性Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@SiO_(2)复合光催化剂,再通过巯基改性,使二氧化硅表面原位合成银纳米颗粒,最终形成目标光催化剂。利用XRD、FT-IR、XPS、SEM、VSM等分析测试手段对该催化剂的组成、结构、形貌及其磁学性能进行表征。通过光催化降解40 mL罗丹明B溶液(pH 5.3,30 mg/L),催化剂按1 g/L加入反应体系,光照120 min时,罗丹明B溶液的降解率达96.22%。相同条件重复循环实验10次,罗丹明B溶液降解率仅下降4.32%,表明Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@SiO_(2)@Ag磁性光催化剂具有出色的光催化活性和循环使用性。