有机凝胶先驱体转化法制备尖晶石型铁氧体MnFe2O4纤维

以柠檬酸和金属盐为原料，采用有机凝胶先驱体转化法成功制备出了纳米晶MnFe2O4铁氧体纤维。通过FTIR，TG-DTA，XRD，SEM和振动样品磁强计（VSM）对纤维前驱体凝胶的结构、热分解过程及热处理产物的物相、形貌以及纤维的磁性能等进行了表征。结果表明，当柠檬酸与金属粒子的摩尔比CA：Fe^3＋：Co^2＋=4：2：1和pH值等于4.5时形成的凝胶具有良好的可纺性，在凝胶形成过程中金属离子可能以单齿形式配位于柠檬酸根阴离子，形成了线型分子结构。所制得的纤维表面光滑、致密，纤维直径在1-20μm，长径比较大。600℃焙烧2h后得到的Mn铁氧体纤维的晶粒粒径在12nm左右。随机分布的MnFe2O4铁氧体纤维在常温下的比饱和磁化强度为6.59A·m^2·kg^-1，矫顽力为4.3kA·m^-1。

尖晶石型ZnFe_2O_4铁氧体纤维的制备及其表征

以锌盐、铁盐及柠檬酸为原料，采用有机凝胶-热分解法成功制备出了尖晶石型ZnFe2O4纤维。所制得的纤维表面光滑、致密，纤维直径在2μm以下，长径比可达10^6，组成纤维的晶粒在30～40nm。通过红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）以及振动样品磁强计（VSM）等分析手段对纤维前驱体凝胶的结构，热处理产物的形貌以及ZnFe2O4纤维的磁性能等进行了表征。分析了影响凝胶可纺性以及纤维形貌产生缺陷的各种因素，确定了最佳的原料配比及pH值。在柠檬酸与铁离子、锌离子的摩尔比为4：2：1及溶液的pH值为5．2时形成的凝胶具有最佳可纺性。

热处理制度对纳米晶Mn0．6Zn0．4Fe2O4铁氧体纤维结构和磁性能的影响

以柠檬酸及金属盐为原料，采用有机凝胶先驱体转化法制备直径0．5～3．0μm、平均晶粒尺寸为8．7～31．8nm的Mn0.6Zn0.4Fe2O4铁氧体纤维。利用XRD、SEM和VSM分别对前驱体凝胶的结构、热处理产物的物相、形貌及磁性能进行表征。结果表明：Mn—Zn铁氧体相的稳定性主要受热处理气氛中氧含量的影响，在空气气氛中将发生部分分解，而在氮气气氛中能获得纯的尖晶石型铁氧体相；在400℃时获得的Mn0.6Zn0.4Fe2O4铁氧体纤维因晶粒尺寸小于临界尺寸而表现出超顺磁特性，但随热处理温度的升高和保温时间的延长，Mn0.6Zn0.4Fe2O4铁氧体纤维的饱和磁化强度、矫顽力和晶粒尺寸均逐渐提高，特别是在500℃以后，增长尤为显著。

低温液相合成纳米级软磁铁氧体材料MnFe_2O_4

采用氧化-共沉淀相转化法低温液相合成了具有尖晶石结构的软磁铁氧体粉体材料铁酸锰。研究了非晶态δ-FeOOH的形成、反应物的加料方式、共沉淀的pH值对铁酸锰制备及性质的影响,并得到了最佳生成条件:氧化阶段二价铁离子的浓度为0.3～0.6mol/L;添加剂EDTA的浓度为0.01mol/L;Fe(OH)2悬浮液的pH值为8.7;温度18～25℃。相转化阶段共沉淀的pH值大于12.83,物料比R≥1.3。通过XRD、TEM、VSM等方法对其进行了表征。由于操作方便、设备简单、反应物成本低廉、反应条件温和且工艺条件易控,从而为大规模工业化生产提供了一条新的途径。

Chem-E-Car竞赛驱动的化学综合实验设计——以“Ca3MnCoO6-MnCo2O4异质结纳米纤维的制备及锌-空气电池应用”为例

为了构筑兼备ORR/OER催化活性和稳定性的锌-空气电池电极,通过静电纺丝技术制备Ca3MnCoO6-MnCo2O4异质结纳米纤维,通过XRD、SEM、TEM等对纳米纤维进行物性表征,通过极化曲线测试其在碱性电解液中的ORR/OER性能,通过Chem-E-Car小车的实际应用判断锌-空气电池的应用潜力。研究结果表明:Ca3MnCoO6-MnCo2O4材料具有纺锤形貌,随着前驱体溶液中PVP/DMF浓度的增加,纳米纤维的直径均存在不同程度的粗化。复合催化剂对ORR和OER均表现出可观的电催化活性,在ORR过程中可以提供0.61@1600 rpm的极限电流密度 (20wt% Pt/C: 0.63@1600 rpm),在OER过程中可以提供1.65 V@10 mA cm-2的过电势 (RuO2: 1.60 V@10 mA cm-2)。本综合实验技术路线简单可行、效率高,可以有效提高学生的综合实践能力和科研创新能力。以此研究成果制造的新能源小车可以提供稳定的运行速度(0.2m/s)并持续至30m,成功在第7届全国大学生Chem-E-Car竞赛中取得性能二等奖的成绩。

水热法合成MnFe_2O_4纳米纤维

在无任何模板和表面活性剂辅助的条件下以水热法合成了单相的MnFe2O4纳米纤维。以XRD、穆斯堡尔谱(Mssbauer)、SEM和振动样品磁强计(VSM)表征了产物的结构、铁离子分布、形貌和磁性。结果表明,产物为单相立方结构的MnFe2O4,铁离子分布在A位和B位的百分比分别为41.3%和58.7%,是一种混合型尖晶石型铁氧体。形貌为纳米纤维,表面光滑,直径约为20nm,长径比可达50以上。所得MnFe2O4纳米纤维在形貌和离子分布共同影响下,室温下表现出明显的软磁特性:在较小的外加磁场中很快磁化并达到饱和状态。具有较高的比饱和磁化强度(Ms=62.07A·m2/kg),较小的剩磁(Br=9.5A·m2/kg)和矫顽力(Hc=6.25kA/m)。

MnFe_2O_4粉体的燃烧合成

采用燃烧合成法制备了MnFe2 O4铁氧体粉体。研究了铁氧体的转化率、燃烧波速率与放热反应控制系数、氧压力之间的相互关系。通过XRD和M ssbauer谱等手段对产物的物相组成和结构进行了分析。结果表明 ,以燃烧合成方法制备MnFe2 O4粉体的转化率较低 ( 35 %～ 5 0 % ) ,产物存在较多的晶格缺陷 ,并且存在部分亚稳相 ,如FeMnO3 。亚稳相的存在增加了粉体的烧结活性。氧压力和放热反应控制系数对MnFe2 O4相的转化率影响较小。随氧压力的增加 ,转化率和燃烧波速率均有所增加 ,而且放热反应控制系数较小时 ,随氧压力增加的幅度更为明显。 12 0 0℃下在空气和水中对产物进行淬火 ,均可得到结构较完整的单相尖晶石型MnFe2 O4,且阳离子趋向反型分布 (反分布率α≈ 0 .7)。

锐钛矿型TiO_2/MnFe_2O_4核壳结构复合纳米颗粒的制备及其光催化特性

采用柠檬酸盐前驱体技术，合成了粒径约为20～70nm的尖晶石结构MnFe2O4纳米颗粒，用聚乙烯亚胺（PEI）对MnFe2O4纳米颗粒进行表面处理后，以异丙醇钛为前驱物，采用sol—gel法在纳米MnFe2O4表面包覆锐钛矿型TiO2纳米层形成核壳结构。利用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）和振动样品磁强计等测试手段对样品的结构、形貌、粒径以及磁学性能等进行了表征。采用罗丹明B的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价。结果表明，核壳结构TiO2／MnFe2O4复合纳米颗粒的光催化活性随着壳层厚度的增加而增强，当达到一定厚度以后，其催化活性不随壳层厚度的增加而改变。复合颗粒中TiO2含量达到30wt％，反应时间4h时，TiO2／MnFe2O4磁性光催化剂对罗丹明B的光降解率达到100％，与纯TiO2纳米粉体的催化活性相当，且光催化活性稳定，是一种便于回收、可重复使用的高效光催化剂。

MnFe_2O_4多晶微粉的共沉淀法制备及磁性研究

用化学共沉淀法制备了MnFe2 O4 铁酸盐多晶微粉 ,发现与NiFe2 O4 相比 ,MnFe2 O4 的制备有其独特之处 :反应温度在 80℃以上时 ,经沉淀洗涤后直接得到MnFe2 O4 纳米微粉 ,不需热处理过程 ;反应温度在 80℃以下时 ,需要对沉淀洗涤后前驱体进行热处理才能得到MnFe2 O4 纳米微粉。利用振动样品磁强计测量了样品在室温下的磁性能 ;利用X射线衍射确定了粉体的组成、晶粒大小和晶格常数 ;利用扫描电子显微镜观察了颗粒的形貌。

纳米晶MnFe_2O_4的低温共沉淀法合成及表征

In this article,MnFe2O4 nanocrystals were synthesized by coprecipitation at low temperature,and the effects of temperature,time and additive on crystallization and particle sizes of samples were also studied.In addition,the samples prepared by the method were characterized by XRD,TEM and VSM,respectively.

静电纺丝技术制备NiFe_2O_4纳米纤维的表征

采用溶胶-凝胶法与静电纺丝技术相结合制备了PVP/[Ni(NO3)2+Fe(NO3)3]复合纳米纤维,在一定温度下进行热处理,得到尖晶石结构的NiFe2O4纳米纤维。利用TG-DTA、XRD、FTIR、SEM、TEM等分析手段对样品的组成及结构进行表征。TG-DTA分析表明,PVP/[Ni(NO3)2+Fe(NO3)3]复合纳米纤维的热处理温度高于450℃以后,质量恒定,总失重率为87.8%。XRD与FTIR分析表明,热处理温度高于600℃时,复合纳米纤维已经完全转变成尖晶石结构的NiFe2O4纳米纤维。SEM分析表明,所制备的PVP/[Ni(NO3)2+Fe(NO3)3]复合纤维直径在250～300nm之间,NiFe2O4纳米纤维直径约100nm,长度大于200μm。对NiFe2O4纳米纤维的形成机理进行了探讨。

MnFe_2O_4纳米晶体的制备及表征

本文分别采用低温共沉淀法、高温法和水热法制备MnFe2O4的纳米晶体。利用XRD、TEM和VSM对试样进行了表征。重点研究了低温共沉淀法的制备方法。通过对三种方法的对比分析,试验结果表明低温共沉淀法适宜制备小粒径的MnFe2O4。

MFe_2O_4铁氧体燃烧合成及其热处理过程中亚稳相的Mōssbauer谱研究

采用燃烧合成法制备了ZnFe_2O_4。Ni-ZnFe_2O_4和MnFe_2O_4尖晶石型软磁铁氧体粉体。通过Mssbauer谱对燃烧合成产物及其热处理后的物相组成进行分析。研究结果表明,燃烧合成MFe_2O_4(Mo为Mg^(2+),Mn^(2+),Ni^(2+),Zn^(2+)等)是在非平衡状态下进行的,其特点是燃烧温度高,降温速率快,因而使产物中存在部分亚稳相和中间相。燃烧合成的MnFe_2O_4在1100℃热处理2 h后,产物中的Fe_2O_3与Mn的氧化物几乎未发生反应生成尖晶石相;1200℃热处理2 h的产物经空气和水中淬火后,均可得到结构较为完整的单相MnFe_2O_4铁氧体,但与传统固相反应法的本质区别是阳离子趋向反型分布,说明MnFe_2O_4的形成与周围气氛及温度有着十分重要的关系。

Ag修饰的Fe_3O_4/TiO_2复合磁性纳米纤维的制备及光催化性能

通过静电纺丝法制备了含有Fe3O4纳米粒子的TiO2纳米纤维,采用水热法对该纤维表面进行纳米Ag修饰,制备出具有较强磁性和较好光催化性能的复合纤维.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等对样品的结构和形貌进行表征,并以罗丹明B(Rh B)水溶液降解为模型反应,考察样品在紫外光照射下的光催化性能.结果表明,所制备的TiO2为锐钛矿结构,Fe3O4纳米粒子均匀分布在TiO2纤维中,Ag纳米颗粒比较均匀地分散在磁性TiO2纤维表面.经过纳米Ag修饰后,材料的光吸收能力大为增强,吸收带红移并扩展到可见光区.在紫外光照射40 min后,合成样品对Rh B的降解率达到99.5%.此外,Fe3O4纳米粒子的存在使该材料具有较强的磁性,可通过外加磁场将其分离回收.

SO_4^(2-)/Al_2O_3-TiO_2转化纤维素生成乙酰丙酸

以纤维素为原料,固体SO42-/Al2O3-TiO2为催化剂,以水为溶剂制备乙酰丙酸。研究了催化剂中铝钛氧化物的配比、浸渍用硫酸浓度、催化剂的焙烧温度和焙烧时间对催化剂活性的影响,以及反应温度、催化剂投加量及液固比对乙酰丙酸产率的影响。在反应温度220℃,反应时间15min,催化剂投加量0.6g,液固比20∶1条件下,乙酰丙酸产率可达到19.34%。

纳米晶Ni_(1-x)Zn_xFe_2O_4铁氧体粉料的制备及其磁性能研究

采用喷射-共沉淀法制备了纳米晶Ni1-xZnxFe2O4(0≤x≤1．0)铁氧体粉料．通过TG-DSC、XRD、SEM、TEM、BET等测试手段分析了其微观结构和形貌,用振动样品磁强计测量其室温下磁性能．结果表明:喷射-共沉淀法制备的粉料颗粒细小均匀、形状完整．600℃下煅烧1．5h,样品晶粒尺寸为30nm左右,平均颗粒尺寸<100nm．室温下,样品比饱和磁化强度随Zn2+含量增加而变化,当x=0．5时,最大比饱和磁化强度σs为66．8A·m2／kg．当晶粒大小为41nm时,纳米晶．Ni0．5Zn0．5Fe2O4铁氧体矫顽力达到最大值5．06kA／m,随后又随晶粒尺寸增大而减小．这归因于纳米晶软磁材料中强烈的无序磁晶各向异性模式的影响．

六方柱状MgAl2O4纤维的合成机理初探

实验合成了六方柱状MgAl2O4纤维，长径比为100～200，这是文献中报道较少的尖晶石MgAl2O4晶体新形态。结合物相分析和微观形貌观察，推测尖晶石MgAl2O4纤维主要依照孪晶机制作用下VLS机理(同时存在有VS机理)发育成六方横截面长柱状纤维，并伴有扭结和分叉等现象。

MgFe_2O_4铁氧体改性羰基铁粒子制备及吸波性能

采用非均匀成核和化学沉淀相结合的方法制备了MgFe2O4铁氧体改性羰基铁（Carbonyl Iron,CI）复合粒子。用XRD和SEM对产物的晶体结构和微观形貌进行分析 研究了改性前后粒子在2~18GHz的电磁参数和吸波性能。结果表明：采用非均匀成核和化学沉淀相结合的方法可以制备MgFe2O4包覆CI复合粒子 改性粒子的复磁导率和介电常数实部较CI降低 介电常数虚部在频率为6~11.5GHz时大于CI,并在9 GHz左右有一个电损耗谱峰 改性粒子在-10 dB处频宽大于CI,最大吸收峰位置较CI向高频迁移 吸收层厚度为1.5 mm时,改性粒子的吸收峰值为-17.8241 dB,-10 dB的频宽为5.52 GHz,较改性前CI粒子,有效地改善了单一CI作为吸波剂的吸波性能。

磁性MnFe2O4@Al2O3对废水中铜的吸附行为研究

制备核壳磁性吸附剂MnFe2O4@Al2O3用于含铜废水的吸附实验研究。结果表明,MnFe2O4@Al2O3可有效去除水中的铜离子,在MnFe2O4@Al2O3投加质量浓度2.0 g/L、Cu2+质量浓度20 mg/L、pH为6.0、吸附时间180 min的条件下,Cu2+去除率达97%。MnFe2O4@Al2O3对Cu2+的吸附过程符合伪二级动力学方程,为多层化学吸附。VSM分析表明MnFe2O4@Al2O3具备超顺磁性的优势。

纤维/NiFe_2O_4复合陶瓷惰性阳极的制备及性能

以高温固相合成法,采用两步烧结法制备镀铜碳纤维增强的纤维/NiFe2O4复合陶瓷惰性阳极,即先以NiO、Fe2O3、微量V2O5和MnO2为原料制备NiFe2O4尖晶石基体材料,然后以该NiFe2O4尖晶石基体材料和镀铜碳纤维为原料,采用冷压烧结法制备纤维/NiFe2O4复合陶瓷惰性阳极。研究镀铜碳纤维添加量对NiFe2O4复合陶瓷惰性阳极体积密度、气孔率和抗弯强度的影响。结果表明:添加镀铜碳纤维可以显著改善NiFe2O4复合陶瓷材料的性能,当镀铜碳纤维添加量为3%(质量分数)时,其体积密度比不添加镀铜碳纤维试样的体积密度提高约12%,其抗弯强度比不添加镀铜碳纤维的提高约22%。