Fe_(3)O_(4)纳米颗粒的共沉淀法制备及其性能研究

目的:开发高效、清洁、经济的磁性纳米颗粒,进一步推动磁絮凝法在污水处理中的应用。方法:采用共沉淀法制备了四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))纳米颗粒,研究了n(Fe^(3+))∶n(Fe^(2+))配比及反应温度对颗粒形貌、粒径、结构、表面官能团、Zeta电位等的影响,并测试了样品的磁性能。结果:n(Fe^(3+))∶n(Fe^(2+))配比为1.75∶1,反应温度为50℃时,共沉淀法制备Fe_(3)O_(4)纳米颗粒粒径为10~80 nm,晶型稳定,表面基团-OH较多,Zeta电位绝对值小;其饱和磁化强度为67.18 emu·g^(-1),矫顽力为3242.00 A·m^(-1),剩余磁化强度为4.47 emu·g^(-1)。结论:采用共沉淀法制备获得Fe_(3)O_(4)纳米颗粒,可作为优良的磁絮凝材料促进水中的絮凝反应。

磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子催化剂的制备及催化性能研究

为提升磁性催化剂的催化效率,研究磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子催化剂的制备及其催化性能。用四氯化钛、无水乙醇、氯化铁等分别制备磁基体Fe_(3)O_(4),以及Fe_(3)O_(4)与四氯化钛摩尔比为19∶1、9∶1、17∶3、4∶1的4种催化剂材料。将四硝基苯酚、硼氢化钠等作为待催化材料,用不同催化剂进行催化还原试验,用紫外-可见分光光度计、振动样品磁强计等测试催化剂的磁性能和催化性能。结果表明:4种催化剂均呈现出一定的磁强度,催化1 min后转化率均较高。其中,摩尔比为4∶1的催化剂磁性能更强,矫顽力可达0.54 A/m,为4组催化剂中最高,其催化时间更短,催化速率较快,在8次循环催化后仍保持99%以上的转化率。

“新工科”背景下生物制药专业多学科交叉融合的探索研究——以Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米粒子的制备及应用实验为例

“新工科”背景下,多学科交叉融合已成为生物制药专业教学育人的新方式,对培养“明德求真,弘药济世”的卓越应用型工程人才具有重要意义。本文将以Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米粒子的制备及应用实验为例,顺应教育部“三全育人”的战略要求,在调动学生科研的积极性和主动性的同时,探索生物制药与有机化学之间的联系,挖掘多学科交叉融合的独特优势,提高学生的科学探究能力和实验操作能力。

Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)磁性吸附剂的制备及其对Er(Ⅲ)和Ho(Ⅲ)的吸附性能

稀土资源的开采伴随着稀土离子排放,对水资源造成了严重污染。吸附法是处理水相稀土离子污染的一种高效技术,磁性吸附剂能够加速固液分离,具有较大的研究价值。本研究以FeCl_(3)·6H_(2)O、甘醇、醋酸钠、聚乙二醇(PEG2000)等为原料,采用溶剂热法在200℃的条件下制备粒径约为230 nm的Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒,将其加入正硅酸乙酯中,利用氨水水解聚合,即可形成粒径约为300 nm的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)磁性吸附剂材料。此复合材料为核壳结构,包含Fe_(3)O_(4)和SiO_(2)两种晶型结构。SiO_(2)的包覆未对Fe_(3)O_(4)物相结构产生较大影响,在包覆的同时能够显现出一定的磁性性能。此复合材料对Er(Ⅲ)和Ho(Ⅲ)的最大吸附容量分别达到10.03 mg/g和5.25 mg/g。

磁性Fe_(3)O_(4)纳米颗粒的生物合成及其在提高采收率中的应用

纳米Fe_(3)O_(4)具有独特的性质,如超顺磁性、尺寸小和低毒性,且易在外磁场下分离,近几年来在石油开发领域受到广泛的关注。本文综述了磁性Fe_(3)O_(4)纳米颗粒(NPs)的生物合成及其在提高采收率(EOR)的应用,首先介绍了微生物、植物提取液和动物合成磁铁矿:微生物的合成主要包括两个过程,一是对金属离子的吸附,二是还原矿化作用;植物提取液的合成依赖水溶性的一些代谢物,如多酚、生物碱和柠檬酸等的作用;动物体中也发现了磁铁矿,可以感应地磁场从而判断方向。然后阐述了Fe_(3)O_(4)NPs的EOR机理和应用:Fe_(3)O_(4)NPs可以将油滴包裹形成稳定的乳液,降低界面张力,改变润湿性,通过增加驱替流体的黏度和降低重油的黏度来提高波及效率以及楔形结构产生分离压力。在此作用下,总结了磁性Fe_(3)O_(4)在EOR方面的应用。

交联羧甲基-β-环糊精聚合物修饰的Fe_(3) O_(4)磁性纳米粒子对盐酸阿霉素的负载和释放研究

采用共沉淀法制备了交联羧甲基-β-环糊精聚合物修饰的Fe_(3) O_(4)磁性纳米粒子(MNPs@CDP),将其作为药物载体负载抗癌药物盐酸阿霉素(DOX),通过MTT实验来评估MNPs@CDP的生物相容性和吸附DOX后复合物(MNPs@CDP/DOX)的细胞毒性,并通过荧光成像技术观察了MNPs@CDP/DOX中DOX在HepG2肝癌细胞中的释放情况。结果表明MNPs@CDP在小于30 mg/mL的浓度范围内表现出了较好的生物相容性,并且MNPs@CDP/DOX和HepG2细胞共培养4 h后能够在细胞中释放大量药物,并能够有效杀死癌细胞。

功能性Fe_(3)O_(4)纳米颗粒在痕量农药残留分析中的应用研究进展

未被有效利用的农药经环境与膳食暴露,可能影响食品安全,进而在人体内形成微量残留,成为危害人体健康的潜在因素。相较环境水及水果蔬菜等常规样品而言,由于人体样本具有复杂的基质效应及农药痕量残留水平的特点,包括液-液萃取和固相萃取等在内的传统样品前处理方法很难实现对复杂基质中不同种类痕量农药的检测分析。为了解决复杂基质样本中痕量农药检测的难题,靶向性的纳米吸附剂被陆续开发出来。本文介绍了具备高效分离特性的纳米吸附剂——功能性Fe_(3)O_(4)纳米颗粒用于痕量农药残留分析的技术趋势,包括其磁核合成方式(化学共沉淀、热分解、溶剂热反应等)、功能基团修饰类型(天然高分子聚合物、碳基材料、金属有机框架材料和无机材料等)、应用基质(环境水、水果蔬菜及生物样本)以及适用农药种类和检测分析效率;重点介绍了该类纳米颗粒的靶向性制备原理、应用特点和最新研究进展,分析了目前基于功能性Fe_(3)O_(4)纳米颗粒分析痕量农药过程中尚待改进的问题和未来应用前景,以期为新型纳米吸附方法的拓展性应用提供理论参考。

稀土Dy^(3+)掺杂Fe_3O_4纳米颗粒的合成与磁性

以二价、三价硫酸铁和硝酸镝、氢氧化钠为原料,合成出Dy掺杂铁氧体纳米颗粒,并用月桂酸进行了表面修饰。用透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对颗粒的形貌、晶型结构进行了表征,用振动样品磁强计(VSM)测量其磁性能。XRD测试结果表明产物的结构为面心立方尖晶石型;TEM照片表明产物的成球性好,且大部分颗粒的粒径在13~15nm左右;室温下的磁化曲线表明产物无剩磁和矫顽力,具有超顺磁性。并且发现,与相同工艺、相同条件下合成的未掺杂Fe3O4纳米颗粒相比,Dy掺杂铁氧体纳米颗粒的磁性能显著提高。

导电聚苯胺与Fe_3O_4磁性纳米颗粒复合物的合成与表征

对十二烷基苯磺酸 (DBSA)掺杂的导电聚苯胺 (PAn-DBSA)的氯仿溶液 ,在 p H为中性的条件下 ,采用“修饰 -再掺杂 (Modification-re-doped)法”合成了含有 Fe3O4 磁性纳米颗粒的导电聚苯胺复合物的有机溶液 .用 FTIR,XRD,TEM,UV-Vis和 SQUID等对所得复合物进行了表征 ,结果表明 ,该复合物呈现超顺磁性和半导体的导电性 。

Fe_3O_4磁性纳米颗粒的制备及性能表征

以Fe_2(SO_4)_3·6H_2O,FeSO_4·4H_2O和NH_3·H_2O为原料,采用化学共沉淀法制备Fe_3O_4磁性纳米颗粒,并通过XRD、FTIR、TEM和VSM手段,研究了反应温度对其结构、形貌和磁性能的影响。结果表明:制备的Fe_3O_4磁性纳米颗粒表面包裹了一层有机物质,呈球形,大小均匀,平均粒径在13nm左右,分散性好,饱和磁化强度Ms最大值可达53.38A·m^2·kg^(–1),且反应温度70℃时其磁性能最佳。

钠离子电池正极材料Na_(4)Fe_(3-x)Cr_(x)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)/C@CNT的制备及电化学性能研究

为改善钠离子电池正极材料Na_(4)Fe_(3)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)的导电性,提高其充放电性能,采用Cr^(3+)掺杂提高正极材料本征导电性,采用包覆碳和复合碳纳米管(CNT)构筑高效导电网络以加快纳米活性物颗粒间的电子传导,制备并探究了Na_(4)Fe_(3-x)Cr_(x)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)/C@CNT复合材料的结构与电化学性能。结果表明,当Cr^(3+)掺杂量x为0.075、CNT添加质量分数为3%时,所制备材料表现出较小的电荷传递阻抗和优异的高倍率充放电性能。其0.1 C和20 C倍率下的放电比容量分别达到120.64 mAh/g和87.11 mAh/g,10 C倍率下循环500次后容量保持率高达92.37%。

葡聚糖包裹的超顺磁性Fe_3O_4纳米颗粒用于MRI造影剂的研究

目的探讨葡聚糖包裹的超顺磁性Fe_3O_4纳米颗粒(dextran-coated superparamagnetic iron oxides nanoparticles,dextrarr/SPlONP)作为间质注射的MRI造影剂的可行性。方法应用界面共沉淀法,制备dextran/SPIONP,用透射电镜、能谱分析、X射线衍射、红外光谱测试、热重分析等方法对dextran/SPlONP的大小、磁性能等进行表征,并研究葡聚糖对SPlONP的影响。然后,将dextran/SPIONP稀释成不同剂量,兔舌粘膜下问质注射后的不同时间段,切取前哨淋巴结,行核磁共振波谱分析,确定dextran/SPIONP的最适剂量和最佳检测时间。结果dextran/SPION的平均直径为6～9nm,其表征与经典的共沉淀法制备的颗粒一致,具有超顺磁性,葡聚糖是影响SPIONP饱和磁化强度的主要因素。dextran/SPIONP用于间质注射的最适剂量为含铁量20μmol,最佳检测时间为注射后24h。结论用界面共沉淀法制备的dextran/SPIONP是一种适用于间质注射的MRI造影剂。

Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒催化电化学降解土霉素的研究

本研究以Fe_(3)O_(4)作为催化剂,活化过氧化二硫酸盐电化学氧化体系,改善土霉素(OTC)的降解为主要内容。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)表征,证明水热法成功制备了150 nm左右的Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒。通过对比实验证明,同时加入Fe_(3)O_(4)与施加电流时表现出优秀的OTC降解能力,经证明在过硫酸盐(PDS)浓度为4.0 mmol·L^(-1),溶液初始pH值为7,电流密度j为30 mA·cm^(-2),Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒用量为0.1 g·L^(-1),初始OTC浓度为70 mg·L^(-1)的条件时,60 min内OTC降解率可达88.75%,一级动力学模拟曲线的速率常数可以达到0.06069。此外,Fe_(3)O_(4)连续循环5次后,依然具有良好的稳定性。Fe_(3)O_(4)与电流的存在分别可以促进SO_(4)^(·-)和·OH的生成。经自由基猝灭实验证明,SO_(4)^(·-)和·OH均负责抗生素降解。

Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒表面功能化改性及在油气田开发领域中的应用

对国内外Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒的表面改性方法及其油气田开发领域应用现状进行了系统调研,按照其表面功能化改性材料划分为无机材料改性、有机小分子材料改性、有机高分子材料改性。功能化改性后Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒在油气田开发领域中应用时包括在提高采收率、污水处理、石油机械保护等方面,具有良好的应用前景。并对其在油气田开发领域应用发展进行了展望,指出开发出具备特异性功能的磁性纳米颗粒,进一步改善其表面性质、负载功能基团的吸附量和稳定性,降低生产成本是该领域的主要研究方向。

溶剂热法制备的Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒及其吸波性能

采用溶剂热法成功制备出形貌规整、分布均匀的Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒,通过调控不同保温时间能有效调控Fe_(3)O_(4)的微观形貌。利用Cole-Cole图分析了Fe_(3)O_(4)纳米颗粒的损耗来源,材料中存在多种类型的极化,是由缺陷和界面等引起的多重弛豫极化。并通过电磁参数计算分析了Fe_(3)O_(4)/石蜡的吸波性能。研究表明,通过改变Fe_(3)O_(4)浓度,可以有效调控Fe_(3)O_(4)/石蜡复合材料的吸波性能。当Fe_(3)O_(4)含量为30 wt%时,吸波性能最佳,其在厚度为6.95 mm时最小反射损耗值达到-51.85 d B。该项研究可以为磁性吸波材料的设计提供一定的理论依据。

纳米Fe_(3)O_(4)类磁性絮凝剂的制备及应用研究进展

与传统的絮凝剂相比,纳米氧化铁具有独特的量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应及宏观量子隧道效应,且其对腐殖酸吸附絮凝的效果较好,处理污水的时间缩短,吸附效果加强,加絮凝速度快,絮凝体的含水量减少。本文从纳米Fe_(3)O_(4)磁性絮凝剂的种类、制备方法及应用研究进展等方面做了综述,并对存在的问题做了说明,以期为相关研究人员提供参考帮助。

Fe-6.5wt%Si/纳米Fe_(3)O_(4)复合磁粉芯的组织结构及磁性能研究

采用Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒掺杂法制备Fe-6.5wt%Si/Fe_(3)O_(4)微纳复合磁粉芯,研究了纳米Fe_(3)O_(4)添加量对Fe-6.5wt%Si/Fe_(3)O_(4)复合磁粉芯的相结构、微观形貌等组织结构特征,以及致密度、电阻率、有效磁导率、功率损耗等物理特性的影响规律。研究结果表明:添加适量磁性纳米Fe_(3)O_(4)填充Fe-6.5wt%Si微米颗粒间的孔隙,增加单位体积内磁性物质的量,能够明显削弱由非磁性树脂绝缘包覆所造成的磁稀释效应,且磁性纳米Fe_(3)O_(4)与Fe-6.5wt%Si颗粒相互作用实现相邻磁性颗粒间磁通的连续性,大幅度提高磁导率。特别是,当纳米Fe_(3)O_(4)添加量达3wt%时,复合磁粉芯的综合性能最优,其中密度从6.48 g/cm^(3)提高至6.66 g/cm^(3),有效磁导率从72.8提升至81.7,且具有良好的频率稳定性。

磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子固定化酶及其在食品中的应用

磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子因兼具磁学特性和纳米材料的独特性能,被广泛应用于各个领域。该文简述了磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子的特性、制备及酶固定化方法,并通过磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子固定化不同食品级酶技术的最新研究动态,总结磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子固定化酶技术在食品工业的应用现状,以期为磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子固定化酶技术在食品工业领域的进一步应用提供参考。

壳层厚度对Fe_(3)O_(4)@ZnO纳米微粒电磁性能影响分析

为拓展核壳结构纳米材料在电磁防护领域的应用,文章采用溶胶-凝胶法制备Fe_(3)O_(4)@ZnO核壳结构纳米微粒,借助XRD、HRTEM、DLS和EDS分析其结构形态及元素成分,利用半导体参数测试系统、振动样品磁强计(VSM)与磁导率计分别测试产物电、磁性能。结果表明:纳米微粒壳层厚度分别为9.35、23.25 nm和36.65 nm;当ZnO壳层厚度增加,产物的相对磁导率由1.142 H/m降至1.087 H/m;而电导值从9.87×10^(-7)S增加到16.91×10^(-7)S。说明ZnO对Fe_(3)O_(4)的包覆使部分磁场信号衰减,同时提高了纳米微粒的导电性能。通过改变壳层厚度可调控Fe_(3)O_(4)@ZnO纳米微粒的电、磁性能,该纳米微粒可用于导电纤维和复合功能织物的制备。

Fe_(3)O_(4)磁性纳米流体在磁场下的摩擦学性能研究

通过在水基切削液和MNF润滑条件下分别进行的摩擦磨损试验可以发现,MNF中Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒(MNPs)的存在能够显著减小摩擦系数、上式样磨球的磨损体积以及下式样的磨痕宽度,从而改善摩擦学性能。在施加不同大小的磁场后再次进行摩擦磨损试验发现,外界磁场能够引导MNPs至对磨区域,形成一层持久稳定的润滑膜,进一步改善MNF的摩擦学性能,并且外界磁场越强,改善效果越明显。