Fe_(3)O_(4)@CuMOF催化文冠果油制备生物柴油的研究

金属有机框架(MOFs)材料的高表面积、结构稳定性和可调功能使其成为制备生物柴油的理想催化剂。本文通过溶剂热法制备磁性Fe_(3)O_(4)@Cu MOF催化剂,利用傅里叶红外变换光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、N2吸脱附(BET)、热重分析(TG)等手段对催化剂的微观结构和热稳定性进行表征,并应用于文冠果油制备生物柴油的反应中。结果表明:Fe_(3)O_(4)@Cu MOF催化剂表面粗糙多孔,比表面积为206.239 m^(2)/g,平均孔径为6.64 nm,属于介孔材料。Fe_(3)O_(4)@Cu MOF的饱和磁化强度为12.6 emu/g,易分离回收。当催化剂用量为3 wt%、醇油摩尔比为20∶1、反应温度为60℃、反应时间为2 h时,生物柴油产率最高,为75.0%。Fe_(3)O_(4)@Cu MOF循环使用5次后,其催化生物柴油的产率仍能达到69.25%。

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)。

LaNi_(0.6)Fe_(0.4)O_(3)阴极接触材料导电特性调控及其对SOFC电化学性能的影响

鉴于平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆对低面电阻、高稳定性阴极接触材料的需求,本研究阐明了LaNi_(0.6)Fe_(0.4)O_(3)(LNF)颗粒尺寸调控对导电和SOFC单电池性能演变的影响机制,优化了LNF预处理工艺,降低了接触组件面电阻,提升了SOFC单电池性能及热循环稳定性。结果表明:预压造粒的样品(LNF-2)与高温烧结预处理的样品(LNF-3)的面电阻更小,分别为0.074和0.076Ω·cm^(2);在750℃施加1 A/cm^(2)电流负载后,能够更快地进入稳态,并保持颗粒尺寸稳定。其中,LNF-2单电池在750℃下的峰值功率密度0.94 W/cm^(2)较未处理的LNF的0.66 W/cm^(2)高,但在热循环过程中性能衰减较大,下降了20%;而LNF-3单电池在20次热循环后峰值功率密度仅下降了4%。本研究对高可靠SOFC电堆装配及其长寿命稳定运行具有指导及参考价值。

纳米Fe_(3)O_(4)在煤微生物降解产CH_(4)过程中的催化作用

目的为了研究纳米Fe_(3)O_(4)在微生物降解煤产甲烷(CH_(4))过程中的催化作用,方法采用晋城矿区矿井水和中原油田土壤中的两种菌群(厌氧消化菌,义马矿区)的煤样,考查温度和纳米Fe_(3)O_(4)添加量对反应体系产CH_(4)摩尔浓度的影响,分析产CH_(4)过程中伴随气体CO_(2)和H_(2)的摩尔浓度变化及其对CH_(4)摩尔浓度的影响,评估厌氧消化产CH_(4)反应体系中铁的作用和最大负载量。结果通过分析厌氧性产CH_(4)古菌和多环芳烃分解菌共营降解煤的生物化学过程,认为煤降解产CH_(4)厌氧反应由两个主要步骤组成:一是稠环芳烃活化的羧化反应,该反应使煤被多环芳烃分解菌降解为甲苯酚和2-萘甲酸等化合物;二是产甲烷古菌利用煤分解产生的有机酸、甲基和气体等,通过辅酶的生物化学反应生成CH_(4),该过程CH_(4)产气量随温度升高而增大,起始反应需要大量CO_(2)气体。在产甲烷古菌和多环芳烃分解菌共营系统中添加纳米Fe_(3)O_(4)后,产CH_(4)量增加了39.6%~50.8%。纳米Fe_(3)O_(4)对生物化学过程的催化作用表现在促进中间产物(H_(2)和CO_(2)等)的生成,同时生物化学反应通过消耗H_(2)和含氧有机物并生成液态水以降低密闭实验系统的气体总压力,使催化反应持续正向进行。结论纳米Fe_(3)O_(4)对微生物降解煤产CH_(4)的催化作用需要多菌种互营环境,催化过程中存在最佳负载量。

多孔MnO_(2)-Fe_(3)O_(4)壳聚糖微球用于增强类Fenton降解染料废水的研究

将壳聚糖与金属盐混合溶液滴入碱性溶液中,采用一步法制备了金属壳聚糖微球(MnO_(2)-Fe_(3)O_(4)/CS),并用于刚果红(CR)的类Fenton降解。结果表明,与单金属壳聚糖微球(MnO_(2)/CS、Fe_(3)O_(4)/CS)相比,MnO_(2)-Fe_(3)O_(4)/CS具有更好的催化活性;在最佳条件下(50 mg/L CR,pH=7,0.9 mol/L H_(2)O_(2),2.0 g/L催化剂,60 min),CR的去除率达到100%。MnO_(2)-Fe_(3)O_(4)/CS的高活性归因于其较大的比表面积和孔体积,特殊多孔结构有利于反应物的吸附/扩散和活性位点的暴露;Mn-Fe双金属之间的协同作用促进了电子传递,有效提高了催化活性。金属壳聚糖微球可以很容易地从反应体系中收集,重复使用5次后仍然保持较高催化活性(88.2%)。

玻纤负载α-Fe_(2)O_(3)/CuFe_(2)O_(4)异质结薄膜的制备 及其催化性能

为了克服传统芬顿催化剂的降解速率慢、pH适用范围窄、难回收等缺点,采用浸涂溶胶-凝胶法制备了玻璃纤维负载的α-Fe_(2)O_(3)/CuFe_(2)O_(4)异质结薄膜(FCGF),对其结构、形态和化学组成进行表征,并将其用于亚甲基蓝的光芬顿催化降解,考察其催化活性、pH值适用性和重复使用稳定性。结果表明:CuFe2O4颗粒生长在α-Fe_(2)O_(3)颗粒表面,形成α-Fe_(2)O_(3)/CuFe_(2)O_(4)异质结;在模拟太阳光辐射条件下,加入2 g FCGF和20 mmol/L的H_(2)O_(2),50 mL质量浓度为30 mg/L的MB溶液在40 min后降解率达到97%,而在相同条件下加入α-Fe_(2)O_(3)与CuFe_(2)O_(4)降解率分别为20%和30%,其催化活性的增强可归因于异质结光催化剂产生的光诱导电位差驱动的光生载流子的有效分离;同时,FCGF在宽pH范围显示出较高活性,pH=10时,MB溶液40 min后降解效率仍达到63%;FCGF具有良好的稳定性,5次循环后其催化性能没有衰减,反应40 min后MB降解率仍可达97%。

用于高效去除水中孔雀石绿的三层结构磁性复合材料Fe_(3)O_(4)@聚丙烯酸@ZiF-8的制备

设计并合成了一种以磁性纳米粒子为核,聚合物为中间层,金属有机骨架材料为外层的三层结构磁性复合材料(Fe_(3)O_(4)@PAA@ZIF-8)。首先利用溶剂热法制备Fe_(3)O_(4)纳米粒子,然后通过蒸馏沉淀聚合法在Fe_(3)O_(4)纳米粒子表面包覆聚丙烯酸(PAA)层,最后通过原位沉积法在PAA外部包覆ZIF-8。在对Fe_(3)O_(4)@PAA@ZIF-8的组成和结构进行表征的基础上,深入研究其对孔雀石绿(MG)的吸附性能。透射电子显微镜(TEM)显示Fe_(3)O_(4)@PAA@ZIF-8具有明显的三层结构,Fe_(3)O_(4)的平均粒径为117nm,PAA层厚度约为17 nm,ZIF-8层的厚度约为14 nm。Fe_(3)O_(4)@PAA@ZIF-8对MG的吸附量随着p H的升高而增大,吸附过程符合准二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型。此外,Fe_(3)O_(4)@PAA@ZIF-8还表现出良好的重复利用性能,8次循环利用后对MG(500 mg·L^(-1))的最大吸附量仍可达982 mg·g^(-1)。

磺胺嘧啶和磺胺二甲基嘧啶在纳米Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系中的降解效果

用Fe_(3)O_(4)负载纳米零价铁(Fe_(3)O_(4)-nZVI)作为非均相催化剂,与H2O_(2)耦合构建类Fenton体系,以降解水中磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺二甲基嘧啶(SMT).通过SEM、EDS、XRD和XPS对Fe_(3)O_(4)-nZVI材料进行了表征,并考察了Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系中H2O_(2)浓度、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量、初始pH及Fe_(3)O_(4)-nZVI循环使用次数对SDZ和SMT降解效果的影响.结果表明,在25℃,SDZ和SMT初始浓度均为10 mg·L^(-1),H2O_(2)浓度分别为10 mmol·L^(-1)(SDZ)和15 mmol·L^(-1)(SMT),Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量为0.8 g·L^(-1),初始pH为3的优化条件下,在180 min时,Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系对水中SDZ和SMT的降解率分别为97.45%和95.51%,Fe_(3)O_(4)-nZVI重复利用4次后,对SDZ和SMT的降解率仍保持在87%以上,表明该材料具有良好的磁回收利用性能.拟一级动力学拟合参数R2均在0.93以上,表明Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton法对SDZ和SMT的降解过程均符合拟一级动力学方程.且在各因素最优条件下,SDZ的反应速率常数均大于SMT的反应速率常数,这可能与二者的理化性质及分子结构有关,即磺胺类抗生素(SAs)的pKa值和水溶解度越小,疏水性越强,杂环基团上的甲基取代基数目越少,SAs越容易被降解.

纳米Fe_(3)O_(4)/超支化水性聚氨酯的制备及性能研究

采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对纳米Fe_(3)O_(4)表面改性并将其引入经亲水改性的含不饱和双键的端羟基超支化聚酯(BoltornTMH_(2)0)中,加入光引发剂后经紫外光照射得到Fe_(3)O_(4)复合超支化水性聚氨酯(Fe_(3)O_(4)/WHBPU)固化膜,采用红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)对其结构进行表征分析,利用振动样品磁强计(VEM)和万能试验机对其磁性能和机械性能进行测试。结果表明,Fe_(3)O_(4)/WHBPUA具有良好的超顺磁性,其硬度、抗拉强度、断裂伸长率和杨氏模量分别为3H、31.88MPa、91.51%、335.78MPa,相较于未引入Fe_(3)O_(4)粒子的WHBPU提升了约100%。

封装包覆结构多孔Fe_(3)O_(4)长循环锂电池负极材料

本文通过封装与包覆结构共同作用抑制多级孔Fe_(3)O_(4)在循环过程中的体积膨胀,提高Fe_(3)O_(4)电极材料的电化学性能。通过采用硬模板法将葡萄糖和尿素作为造孔剂合成具有多级孔结构的Fe_(3)O_(4)材料,再利用醛脂包覆系统在多级孔Fe_(3)O_(4)上均匀的包覆一层碳材料,随后使用氢化工程对体积膨胀率仅为~4%的TiO_(2)进行氢化处理并提高TiO_(2)的导电率,将氢化TiO_(2)作为封装材料对碳包覆多级孔Fe_(3)O_(4)进行封装处理,制备出具有三维网络传输结构的H-TiO_(2)-C-Fe_(3)O_(4)电极材料。结果表明,封装与包覆结构较好的缓解了H-TiO_(2)-C-Fe_(3)O_(4)电极材料在充放电过程中的体积膨胀,在0.2 A·g^(-1)的电流密度下循环500圈之后的放电比容量为599.61 mAh·g^(-1),以1 A·g^(-1)的电流密度循环700圈后的比容量为542.64 mAh·g^(-1),即使在6 A·g^(-1)的大电流密度下比容量也能够达到168.7 mAh·g^(-1),当电流返回0.2 A·g^(-1)循环100圈后的比容量为671.91 mAh·g^(-1),优异的倍率性能为H-TiO_(2)-C-Fe_(3)O_(4)样品在大电流储能设备上使用提供了可能性。

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。

耐盐性PAM-AMPS/Fe_(3)O_(4)纳米减阻剂流变性

采用丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AM/AMPS)共聚物接枝纳米Fe_(3)O_(4)合成了一种PAM-AMPS/Fe_(3)O_(4)纳米减阻剂,并利用动态流变仪研究了PAM-AMPS/Fe_(3)O_(4)减阻剂的剪切稀释性,分析了纳米Fe_(3)O_(4)、盐含量及剪切作用对其流变行为的影响规律。结果表明:PAM-AMPS/Fe_(3)O_(4)纳米减阻剂的粒径为100~500 nm、黏均分子质量为4.99×10^(6)g/mol;在30℃下,剪切速率大于0.3 s^(-1)时PAM-AMPS/Fe_(3)O_(4)减阻剂表现出显著的剪切稀释特征,该减阻剂具有更复杂的微观结构,其超临界质量分数为0.035%,相比空白聚合物表现出更优良的增黏性能和黏弹性;由于AMPS含有耐温耐盐基团,在NaCl和CaCl2质量分数分别为10%和5%的条件下,PAM-AMPS/Fe_(3)O_(4)减阻剂黏度保留率分别为69%和53%,表现出了较强的耐盐性;同时,该减阻剂在剪切速率1000 s^(-1)条件下剪切3600、7200 s后的黏度回复率分别为100%和94%,表现出良好的耐剪切性。

磁性Ce-La-MOFs@Fe_(3)O_(4)的除氟性能

通过水热法制备了Ce-La-MOFs@Fe_(3)O_(4)复合材料,研究了Ce-La-MOFs@Fe_(3)O_(4)对水溶液中F^(-)的吸附性能,并通过响应曲面法优化了吸附条件。实验结果表明:在pH=3.6、实验温度为40℃、初始氟离子浓度为17.4 mg/L的条件下,Ce-La-MOFs@Fe_(3)O_(4)的吸附效果最佳,F^(-)去除率可达94.5%。除氟特性实验数据更适合用Langmuir模型进行描述,拟合得到最大吸附容量(q_(max))为147.23 mg/g,热力学参数ΔG^(o)、ΔH^(o)和ΔS^(o)表明该吸附反应是一个自发吸热的熵增过程。动力学研究表明Ce-La-MOFs@Fe_(3)O_(4)对F^(-)的吸附符合准二级反应动力学过程。对复合材料的形貌和结构进行了表征分析,并结合吸附热力学和动力学研究探讨了吸附机理,该吸附过程主要是离子交换和静电吸附共同作用。共存离子实验、循环再生实验结果显示,Ce-La-MOFs@Fe_(3)O_(4)对F^(-)具有较好的选择性,该复合材料的再生性能较好,回收率可达96%,两次循环后对F^(-)的去除率仍达81.74%。

Fe_(3)O_(4)-MoS_(2)协同改性环氧树脂涂层的制备及耐磨防腐性能研究

目的解决油气装备管道面临的腐蚀磨损等失效问题。方法使用不同物质的量比的纳米Fe_(3)O_(4)、MoS_(2)通过硅烷偶联剂(APTES)结合为杂化填料,并将其填充至环氧树脂(EP)中,制备出复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及傅里叶红外光谱(FT-IR)对杂化填料的显微结构、物相组成及成分进行了分析。同时,利用分散稳定性试验、显微维氏硬度、往复摩擦试验、表面轮廓测试、吸水率及接触角测试、电化学阻抗谱及动电位极化曲线综合评价复合涂层耐磨及防腐蚀性能。结果Fe_(3)O_(4)-MoS_(2)纳米杂化物在环氧树脂中具有良好的分散稳定性。与Fe_(3)O_(4)/EP、MoS_(2)/EP相比,Fe_(3)O_(4)-MoS_(2)/EP复合涂层的显微硬度与耐磨性提高,同时其耐水性和防腐性能也得到增强。当Fe_(3)O_(4)-MoS_(2)物质的量比为1∶5时,复合涂层摩擦因数最低为0.337,相比于纯EP降低34.56%。当Fe_(3)O_(4)-MoS_(2)物质的量比为1∶1,复合涂层阻抗值最高,并且显示出最大的腐蚀电位(E_(corr))和最小的腐蚀电流(Jcorr),Fe_(3)O_(4)-MoS_(2)/EP涂层的阻抗(Rc)提高了近2个数量级。结论Fe_(3)O_(4)-MoS_(2)是可用于制备高性能环氧耐磨防腐涂料的有效的纳米填料。复合涂料优异的减摩性得益于Fe_(3)O_(4)颗粒的纳米球滚动润滑效应和MoS_(2)片的滑移效应,而其高防腐性能归功于Fe_(3)O_(4)-MoS_(2)良好的分散性和阻隔性。

Fe_(3)O_(4)@ZIF-8-表面辅助激光解吸/电离质谱法检测美洲大蠊多肽

本实验在室温下合成了以Zn作为金属中心,2-甲基咪唑作为连接剂的磁性金属有机框架材料Fe_(3)O_(4)@ZIF-8,以Fe_(3)O_(4)@ZIF-8作为固体基质,通过建立Fe_(3)O_(4)@ZIF-8-表面辅助激光解吸/电离质谱(SALDI-MS)法,实现了美洲大蠊小分子多肽IPMTAPGL-NH_(2)、LTAPGL-NH_(2)、SLMTGPGL-NH_(2)、SLHTAPGL-NH_(2)的快速检测。实验优化了基质浓度、检测限和点样方法等条件,考察了该基质对美洲大蠊多肽IPMTAPGL-NH_(2)的质谱信号影响。与传统基质辅助激光解析电离质谱法(MALDI-MS)相比,Fe_(3)O_(4)@ZIF-8-SALDI-MS法检测背景更干净,目标多肽响应更强,检测灵敏度更高。该法可应用于血样中美洲大蠊多肽IPMTAPGL-NH_(2)的快速检测。

纳米级Fe_(3)O_(4)分散液浸种对NaCl胁迫下番茄种子萌发及幼苗保护酶系统的影响

为揭示纳米级Fe_(3)O_(4)(Fe_(3)O_(4)NPs)调控作物耐盐的效应和机理,采用共沉淀法成功合成10 nm粒径的Fe_(3)O_(4)NPs,并通过了表征分析和鉴定;进一步研究其0、1、10、50、100、200、300、400 mg·L^(-1)分散液浸种处理对NaCl胁迫下番茄种子萌发、幼苗生长及其抗氧化的影响。结果表明:盐胁迫下1 mg·L^(-1) Fe_(3)O_(4)NPs浸种明显降低番茄种子发芽、幼苗胚根和下胚轴生长,随着浸种浓度上升,其发芽逐步得到改善;100 mmol·L^(-1)NaCl胁迫下,200 mg·L^(-1)Fe_(3)O_(4)NPs浸种的种子发芽势和下胚轴长达到峰值,显著高于仅盐处理的对照。100 mmol·L^(-1) NaCl胁迫明显降低番茄种子成苗率、幼苗鲜物质量和含水量,1 mg·L^(-1)Fe_(3)O_(4)NPs浸种,导致其进一步降低,随着Fe_(3)O_(4)NPs浸种浓度上升,其数值逐渐上升,200 mg·L^(-1)Fe_(3)O_(4)NPs浸种的幼苗鲜物质量和含水量达到峰值,显著高于仅盐处理的对照。盐胁迫下,1 mg·L^(-1)Fe_(3)O_(4)NPs浸种的幼苗超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著上升,而过氧化氢酶(CAT)活性下降,随着Fe_(3)O_(4)NPs浸种浓度上升,SOD和POD酶活逐渐下降再逐渐回升,CAT酶活逐渐上升再回落,100~200 mg·L^(-1) Fe_(3)O_(4)NPs浸种的幼苗SOD和POD酶活、丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)含量、超氧阴离子自由基(2O×-)和过氧化氢(H2O_(2))含量均最低,而其CAT酶活最高。相关性分析表明,幼苗鲜物质量、成苗率与SOD和POD活性以及MDA和活性氧含量均呈极显著负相关。综上所述,在盐胁迫下Fe_(3)O_(4)NPs浸种处理的番茄种子萌发和成苗依赖于Fe_(3)O_(4)NPs不同浓度的调控特征,即1 mg·L^(-1) Fe_(3)O_(4)NPs浸种处理展示了进一步抑制的典型特征,其氧化胁迫加剧;而200 mg·L^(-1) Fe_(3)O_(4)NPs浸种处理表现为促进萌发、成苗和壮苗的显著作用,与其抗氧化得到明显改善直接相关。

Fe_(3)O_(4)@CTAC粒子的制备及抗菌性能研究

采用溶剂热法合成了分散性良好的Fe_(3)O_(4)粒子,然后将油酸修饰到Fe_(3)O_(4)粒子表面,再通过疏水作用进行十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)包覆,得到Fe_(3)O_(4)@CTAC粒子。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位和振动样品磁强计(VSM)对Fe_(3)O_(4)@CTAC粒子进行了表征,结果表明:Fe_(3)O_(4)粒子表面包覆CTAC后粒径无明显变化,并且仍保持良好的单分散性;Fe_(3)O_(4)@CTAC粒子具有超顺磁性和良好的磁响应性能;Fe_(3)O_(4)@CTAC粒子的Zeta电位较高,分散体系具有较好的稳定性。对Fe_(3)O_(4)@CTAC粒子进行了抗菌性能及磁分离去除菌体测试,结果显示:当Fe_(3)O_(4)@CTAC粒子的含量为50 mg/mL时,与大肠杆菌(E.coli)(105cfu/mL)作用10 min,抗菌率可达100%;Fe_(3)O_(4)@CTAC粒子对E.coli、金黄色葡萄球菌(S.aureus)及枯草芽孢杆菌(B.subtilis)均具有良好的抗菌效果;通过磁场分离可以将Fe_(3)O_(4)@CTAC粒子及吸附的菌体去除。以上结果表明Fe_(3)O_(4)@CTAC粒子是一种快速、高效、可以实现无菌体残留的抗菌剂,具有潜在的应用价值。

双金属Ag-Cu纳米粒子负载的Fe_(3)O_(4)磁性复合材料的制备及其催化性能

通过溶剂热法合成中空多孔性Fe_(3)O_(4)@乙二胺四乙酸(EDTA)磁性载体;以柠檬酸钠和NaBH_(4)为共还原剂将双金属Ag-Cu纳米粒子负载于Fe_(3)O_(4)@EDTA磁性载体(Fe_(3)O_(4)@EDTA@Ag-Cu NPs)的孔道内外,并采用XRD、SEM、TEM、EDX和VSM等技术对制备的磁性复合材料进行详细表征。t=25℃考察了Fe_(3)O_(4)@EDTA@Ag-Cu NPs在NaBH_(4)体系中对4-硝基苯胺的催化还原性能。结果表明,Fe_(3)O_(4)@EDTA@Ag-Cu NPs的表观速率常数分别为Fe_(3)O_(4)@EDTA@Cu NPs、Fe_(3)O_(4)@EDTA@Ag NPs的6.5、2.1倍,均符合一级动力学方程,证实了Ag和Cu NPs之间具有明显的协同效应。Fe_(3)O_(4)@EDTA@Ag-Cu NPs经过5次循环利用后其催化降解率仍高于95%,表明该复合材料在水处理领域中具有潜在的应用价值。

Fe_(3)O_(4)与ZIF-9复合催化剂的制备及其快速降解亚甲基蓝的研究

为了提高水中有机染料的降解速率,采用超声和溶剂热法制备Fe_(3)O_(4)/ZIF-9复合催化剂,该催化剂为立方状的金属有机骨架ZIF-9且表面附着有类球形Fe_(3)O_(4)颗粒.Fe_(3)O_(4)的加入为ZIF-9提供了更多的成核位点,同时Fe_(3)O_(4)/钴盐比例的变化也会影响ZIF-9的成核与生长.当Fe_(3)O_(4)/钴盐摩尔比为1∶1时,该催化剂在30 min内对亚甲基蓝的降解率达到95.1%,催化反应10 min的伪一阶动力学常数达到0.101 min^(-1),在pH为5~9范围内保持稳定的高催化性能.X射线光电子能谱(XPS)结果表明铁和钴位点之间存在电子转移,并且钴和铁的协同作用可以降低钴的还原电位,从而加速钴的价态变化,提升催化速率.电磁共振实验(EPR)结果显示该催化剂可以活化过一硫酸盐生成单线态氧(^(1)O_(2))、硫酸根自由基(SO-4·)和羟基自由基(·OH),进一步通过活性因子淬灭实验发现其中单线态氧为主要活性物种.由此可知,Fe_(3)O_(4)/ZIF-9通过铁和钴位点的氧化还原循环催化PMS不断生成^(1)O_(2)、·OH和SO^(-)_(4)·,共同将亚甲基蓝分子降解成二氧化碳和水.此外,磁滞回线测试(VSM)结果显示,该复合材料饱和磁化强度值为7.6 A·m^(2)·kg^(-1),表明Fe_(3)O_(4)能赋予复合催化剂良好的铁磁性,同时该催化剂循环使用4次后仍保持较高的降解率,表明该复合催化剂具有良好的回收性能和重复使用性能.本研究为有机染料等污染物的治理提供了新的技术和材料支撑.

纳米Fe_(3)O_(4)增强硅橡胶与铁氧体的界面黏结特性试验研究

目的探究纳米Fe_(3)O_(4)增强硅橡胶与铁氧体的界面黏结特性。方法分别开展准静态拉伸试验、界面法向和切向黏结强度试验。采用超弹性理论,分析纳米Fe_(3)O_(4)增强硅橡胶材料的拉伸行为,采用双线性和指数内聚力模型,分析纳米Fe_(3)O_(4)增强与铁氧体的界面破坏行为。结果通过拉伸试验获得了不同纳米Fe_(3)O_(4)含量的硅橡胶的工程应力应变曲线及两参数Mooney-Rivlin模型,小变形范围的模型误差在1%以内,大变形范围的最大误差为3.8%。通过界面强度试验,获得了不同纳米Fe_(3)O_(4)含量的硅橡胶和铁氧体界面的法向和切向力-位移曲线、黏结强度和界面断裂能,得到了界面法向和切向黏结强度内聚力模型参数。结论随着纳米Fe_(3)O_(4)含量增加,硅橡胶的拉伸强度增加,界面法向黏结强度和断裂能增大,而切向黏结强度和断裂能变化不显著。双线性内聚力模型更适合作为纳米Fe_(3)O_(4)增强硅橡胶与铁氧体的界面黏结强度表征模型,界面法向和切向黏结强度变化规律与实测值的吻合程度更高。