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)。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_(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%。

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%。

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。

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%。

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。

磁性分子筛负载TiO_(2)复合光催化剂的制备及性能

采用超声辅助水热法合成了磁性分子筛Fe_(3)O_(4)/SSZ-13,然后通过溶胶-凝胶法对其继续负载TiO^(2)制得复合光催化剂TiO_(2)-Fe_(3)O_(4)/SSZ-13。借助XRD,FTIR,SEM,TEM,VSM,UV-Vis,PL对其形貌、结构及性能进行了表征,并考察了其光催化性能。表征结果表明,Fe_(3)O_(4)的加入不会改变分子筛的原有结构,复合材料的光响应范围扩大,电荷分离效率提高。降解实验结果表明,光照40 min时活性艳红的去除率可达89.7%,光照60 min时活性艳红去除率可达最大(93.6%),较TiO_(2)提高了5.7%。此外,这种材料还具有较强的磁性,饱和磁化强度为17.80(A·m^(2))/kg,可通过外加磁场回收。

用于脂肪酶固定化的磁性纳米Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)载体的制备研究

通过改进StOber法制备出磁性纳米Fe3O4-SiO2复合载体。具体制备流程为:将磁性纳米Fe3O4溶胶、正硅酸乙酯(TEOS)与分散剂超声分散混合,使其形成W/O的混合体系,然后将该混合溶液缓慢均匀加入至一定温度的乙醇和氨水混合液中搅拌反应一段时间,洗涤烘干得到磁性纳米Fe3O4-SiO2复合载体。用X-射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、震动样品磁强仪(VSM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)分别对载体进行表征。结果表明,用此种方法合成的复合载体Fe3O4晶型结构不变、粒径为25~30nm、包裹厚度3~5nm、粒径均一、易分散,具有超顺磁性,复合载体的比饱和磁场强度较Fe3O4只减弱0.8emu/g。磁性纳米Fe3O4-SiO2载体固定化脂肪酶催化脂肪反应的酯化率达到了36.78%,能满足酶分子固定化实际使用时对磁性和不同粒径的需求。

Fe_(3)O_(4)复合材料对Cd^(2+)的吸附性能研究

在碱性条件下,以共沉淀法合成Fe_(3)O_(4),再以正硅酸乙酯和二乙烯三胺为原料,制备出Fe_(3)O_(4)复合材料(Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)-NH_(2))。采用FT-IR、VSM和SEM对其结构进行表征,并研究了复合材料对Cd^(2+)的吸附性能。实验结果表明,在T=55℃、t=60 min、Cd^(2+)溶液的初始浓度为100 mg·L^(-1)、Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)-NH_(2)的添加量为0.1 g时,该材料对Cd^(2+)的吸附容量为71.4 mg·g^(-1)。其吸附动力学行为更符合准二级动力学,热力学更适合用Langmuir等温吸附模型描述。Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)-NH_(2)吸附Cd^(2+)后洗脱再生,经过5次循环使用后,其对Cd^(2+)的去除率仍然大于70%。

Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O-Ag可回收型SERS基底的制备及性能研究

首先通过水热法合成了Fe_(3)O_(4)纳米花球,并在其表面均匀地修饰了酰胺基功能化的RF(resorcinol-formaldehyde resin)层,再利用原位还原法将Cu_(2)O负载在Fe_(3)O_(4)纳米球表面,最后将Ag纳米颗粒沉积在Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O材料表面,从而制备了Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O-Ag纳米复合材料.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)等手段对Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O-Ag纳米复合材料的形貌、物相组成和磁学性能进行了表征.此外,以多环芳烃类污染物芘(Pyr)为目标物,对Fe_(3)O_(4)/Cu_(2)O-Ag材料的实际SERS检测性能进行了讨论和分析.结果表明,该纳米复合材料具有优异的SERS活性和磁响应能力,为环境中多种污染物的检测提供了高效低成本的新选择.

PES/CNT/Fe_(x)O_(y)电芬顿膜的制备及其对苯酚的分离降解性能研究

水污染问题日益加剧,芬顿技术在废水处理尤其是难降解有机污染物方面有一定的优势。电芬顿膜过滤体系可以避免粉末材料难于回收,以及传质效率低等问题。通过在导电性良好的碳纳米管表面负载不同价态的铁氧化物并以聚醚砜膜为载体,研究了PES/CNT_S/Fe_(x)O_(y)膜的电芬顿膜过滤体系。分别对复合膜的截留率、纯水通量、电化学阻抗谱进行测试,并且应用于有机物的分离和降解性能研究。结果表明,制备的膜对甲基橙与苯酚均有一定的催化降解效果,但对于苯酚降解效果不佳。制备的膜可以用于电芬顿降解有机污染物,此方法在清洁废水处理领域具有应用可行性。