c-CuFe_2O_4纳米纤维管的制备及可见光响应光催化性能

在柠檬酸辅助下,采用静电纺丝及后续低温煅烧的方法制备了立方相铁酸铜(c-CuFe_2O_4)纳米纤维管,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对c-CuFe_2O_4纳米纤维管的晶相和形貌进行表征。结果表明,经一定温度煅烧后得到的c-CuFe_2O_4纳米纤维管仍然具有较好的长径比,其比表面积和孔隙半径分别为19m2/g和14.8nm。在可见光照射下,c-CuFe_2O_4纳米纤维管对罗丹明B(RhB)水溶液的光催化降解率达到99%;溶液中的光催化剂可以借助于外界磁铁来有效收集,避免了二次污染。

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。

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.

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。

Au与Fe_3O_4纳米微粒共嵌TiO_2纳米纤维的制备及可见光催化性能

通过静电纺丝法制备出含有Fe3O4纳米微粒的TiO2纳米纤维,再采用浸渍还原法将Au纳米微粒嵌入到TiO2纳米纤维上,制备出一种具有较强磁性和良好可见光响应能力的复合光催化材料.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见固体漫反射光谱仪(UV-VisDRS)等对样品的结构和形貌进行表征,并以降解罗丹明B(RhB)为模型反应,考察了样品在可见光照射下的光催化性能.结果表明,嵌入Au纳米微粒可使复合纳米纤维在可见光下降解RhB时表现出非常好的降解速率和降解率;同时,将Fe3O4纳米微粒嵌入TiO2纳米纤维内部可以赋予材料较强的磁性,使材料便于分离和重复利用.

ZnFe_2O_4/ZnO纳米复合纤维的制备及性质研究

利用静电纺丝和原子层沉积(ALD)方法制备了ZnFe2O4/ZnO纳米复合纤维并对其进行退火处理。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、光致发光、紫外-可见分光光度计对其进行了性质的研究。结果表明,制备样品为一维核壳结构的纳米复合纤维,ZnO壳层由于高温退火的原因结晶度提高,ZnFe2O4纳米纤维与ZnO薄膜间的表面化学键连结起来并成功复合,降低了ZnO自由载流子的重结合几率,实现了光生载流子的大程度分离。并且直观的比较了不同催化剂的降解性能。

静电纺丝法制备Co_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4纳米纤维及影响因素研究

采用静电纺丝技术制备了PVP/[Co(NO3)3+Ni(CH3COO)2+Fe(NO3)3]复合纤维,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)对复合纤维及其焙烧产物进行了表征,较为系统地考察了制备参数,如PVP含量、醇/水比例、电场强度以及无机盐含量对复合纤维形貌和直径的影响,获得了最佳制备条件。将所得复合纤维在550℃焙烧2h可以制得单相尖晶石结构的晶态Co0.5Ni0.5Fe2O4纳米纤维,其平均直径约为80nm,在室温下具有良好的磁性,比饱和磁化强度和矫顽力分别为52.3A.m2/kg和81.0kA/m。

静电纺丝法制备ZnFe_2O_4纳米纤维

采用静电纺丝法制备了PVP/[Zn(NO3)2+Fe(NO3)3]复合纳米纤维,研究了反应体系的最佳组成,系统地讨论了静电纺丝工艺的影响,获得了最佳制备条件。将PVP/[Zn(NO3)2+Fe(NO3)3]复合纳米纤维在600℃焙烧5h,获得了晶态的ZnFe2O4纳米纤维。XRD分析表明,ZnFe2O4纳米纤维属于单相尖晶石结构,空间群为Fd3m。SEM分析表明,PVP/[Zn(NO3)2+Fe(NO3)3]复合纳米纤维表面光滑,平均直径约为200nm,ZnFe2O4纳米纤维的直径为175nm。

以纳米炭纤维为模板浸渍制备V_2O_5-K_2SO_4/Al_2O_3-SiO_2纤维复合催化剂

以Si O2纤维为宏观基体材料,首先采用化学气相沉积法制备纳米炭纤维,然后以纳米炭纤维作模板将纳米多孔Al2O3固化在Si O2纤维上,以此得到Al2O3-Si O2纤维复合载体材料,最后采用浸渍法制得V2O5-K2SO4/Al2O3-Si O2纤维复合催化剂。考察V2O5-K2SO4/Al2O3-Si O2纤维复合催化剂对炭黑颗粒氧化反应的催化性能。结果表明,该类催化剂能明显降低炭黑颗粒的起燃温度,可以有效地降低柴油车尾气中炭黑颗粒的排放,具有潜在的实际应用前景。

类鱼骨结构CoFe2O4纳米纤维的制备与性能

采用静电纺丝与高温煅烧相结合的方法,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、九水合硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)和六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)为原料,制备出了类鱼骨结构的CoFe2O4纳米纤维,并研究了煅烧温度对CoFe2O4纳米纤维形貌、磁性能以及微波吸收性能的影响。结果表明:随着煅烧温度的升高,CoFe2O4纤维的结晶度和晶粒尺寸逐渐增大,纳米纤维的表面形貌由光滑发展为粗糙多孔,煅烧温度超过800℃时,纳米纤维呈现类鱼骨结构;随着煅烧温度增加纤维直径逐渐减小,900℃煅烧的纤维平均直径为80.3 nm。所制备的纳米纤维经振动样品磁强计(VSM)测试结果表明,饱和磁化强度(Ms)随着煅烧温度的升高而增加,在900℃煅烧条件下纤维的Ms达87.13 A·m^2/kg。矢量网络分析仪测试结果表明,不同煅烧温度下纤维的微波吸收性能差异明显,800℃下煅烧的纤维具有最佳的吸波性能。CoFe2O4纳米纤维通过磁滞损耗和涡流损耗机制吸收电磁波,煅烧产生的孔洞和类鱼骨形貌有利于电磁波在孔道表面多次反射从而增加反射损耗。

ZnMn_2O_4微/纳米纤维的制备及其性能的研究

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为络合剂与醋酸锌〔Zn(CH3COO)2〕和乙酸锰(Mn(CH3COO)2)反应制得前驱体溶液,用静电纺丝法制备了PVP/Zn(CH3COO)2/Mn(CH3COO)2复合纳米纤维,经煅烧得到具有微孔结构的Mn掺杂ZnO微/纳米纤维。对所制备纤维分别采用差热-热重分析(TG-DTA)、红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段进行了表征。结果表明:PVP/Zn(CH3COO)2/Mn(CH3COO)2纤维表面光滑,直径约300～700nm,经煅烧后,可得到Mn掺杂ZnO微/纳米纤维,XRD测试表明煅烧后的无机纳米纤维呈ZnMn2O4晶相。

活性炭纤维织物负载网状NiCo_2O_4纳米线及其电化学性能

采用高温还原法制备活性炭纤维织物(carbon network,CNW),以CNW为衬底采用溶剂热法负载NiCo_2O_4纳米线,制备CNW/NiCo_2O_4复合物。利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)、恒电流充放电(CP)、交流阻抗(EIS)等分别对电极进行结构表征和电化学性能测试。结果表明:CNW/NiCo_2O_4具有出色的电化学性能;电流密度为2mA/cm^2时,比电容高达1037.7F/g;充放电循环1000次后,比电容衰减13.4%。

电纺ZnMn_2O_4纳米纤维的制备及其电化学性能研究

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、Zn(CH3COO)2·2H2O、Mn(CH3COO)2·4H2O和乙醇为原料,采用静电纺丝法制备PVP/C4H6O4Zn/C4H12O8Mn复合纳米纤维,经过不同温度煅烧得到ZnMn_2O_4纳米纤维,将其运用于锂离子电池负极材料,探讨了煅烧温度对材料结构形貌和电化学性能的影响。利用热重、扫描电镜和X射线衍射等对其热解过程、形貌和晶型结构等进行了表征,通过恒流充放电测试研究煅烧温度对ZnMn_2O_4纳米纤维电化学性能的影响。结果表明:经高温煅烧后纤维形貌发生明显变化,出现了ZnMn_2O_4特征衍射峰,不同温度下煅烧处理后样品的首次放电比容量差异不大,但700℃处理后的样品具有较好的循环性能。

MnCo_2O_4@Au纳米纤维类氧化物酶的SERS活性及应用

近年来MnCo_2O_4材料由于其优异的催化活性和导电性在超级电容器、锂离子电池、CO_2还原燃料电池等方面被广泛应用。MnCo_2O_4表面富含氧化态的Mn^(2+)/Mn^(3+)和Co_^(2+)/Co^(3+)使其成为较好的类氧化物酶基底的电子传输介质^([1])。表面增强拉曼光谱技术是一种超灵敏的分子检测手段,类氧化物酶材料与贵金属复合,可以构筑一种氧化物酶与SERS协同增强活性的基底材料,以SERS技术来研究类氧化物酶催化分子反应的过程^([2])。这里,我们通过MnCo_2O_4与贵金属Au复合,由于MnCo_2O_4和Au纳米粒子之间的协同作用,MnCo_2O_4@Au纳米纤维复合材料比单独MnCo_2O_4和Au展现出更好的SERS活性及很好的类氧化物酶活性,进一步这种材料还可以检测有害的重金属离子。这种MnCo_2O_4@Au纳米类氧化物酶复合材料SERS基底在生物传感器、环境保护和食品安全方面具有广阔的应用前景。

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)。

尖晶石型CuFe_2O_4多孔级纳米纤维的制备及在水处理中的应用

本课题以PVP、硝酸铜、硝酸铁等为原料,采用静电纺丝技术,成功制备出尖晶石型CuFe2O4多孔级纳米纤维。利用XRD和SEM等分析手段对多孔级纳米纤维进行了表征。以感光废水为降解物,考察了样品对光催化效果的影响。结果表明,CuFe2O4多孔级纳米纤维对感光废液具有较好的降解率。

纳米级LiMn_2O_4尖晶石合成及电化学性能研究

以Ｌｉ２ＣＯ３和Ｍｎ（ＮＯ３）２为原料，以聚丙烯酰胺为高分子网络剂制得前驱体后，用微波加热技术合成了纳米晶尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４粉体，通过循环伏安及充放电技术对其进行电化学性能测试表明，该材料的电化学比容量为 １２０ｍＡｈ／ｇ；循环 ５０次后衰减率为 ４．７％；通过 ＳＥＭ及ＸＲＤ分析其微观形貌表明，该材料不仅相纯度高，而且颗粒粒度近于纳米级，有利于Ｌｉ＋的嵌入／脱嵌．本文所提供的微波一高分子网络技术不仅为合成具有优良性能的锂锰尖晶石氧化物材料提供了一个新方法，而且为合成其他类型高性能氧化物陶瓷材料提供了一条新思路．

羧甲基化壳聚糖-Fe_3O_4纳米粒子的制备及对Zn^(2+)的吸附行为

以共沉淀法制备纳米Fe3O4通过在颗粒表面接枝羧甲基化壳聚糖(CMC),制备一种新型磁性纳米吸附剂,用透射电镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)等对其进行了表征,并考察了吸附剂对Zn2+的吸附性能．结果表明,制备的磁性纳米吸附剂平均粒径18 nm,粒子中CMC的含量约5％．该吸附剂对Zn2+吸附速率很快,在2 min内基本达到平衡,能有效去除Zn2+等温吸附数据符合Langmuir模型,饱和吸附容量为20.4 mg·g-1,吸附常数为0．0314 L·mg-1．热力学计算表明吸附为放热过程,焓变为-5．68 kJ·mol-1．

强磁性纳米Fe_3O_4/SiO_2复合粒子的制备及其性能研究

本文采用液相沉积法制备出了满足免疫磁珠用磁核的粒径和磁性要求的纳米Fe3O4/SiO2复合粒子。考察了不同的制备条件对复合粒子的粒径和磁性能的影响,并借助不同的分析测试手段对复合粒子的性能进行表征。结果表明:该复合粒子的最佳制备条件为正硅酸乙酯(TEOS)的浓度为0.6mol·L-1,Fe3O4/TEOS物质的量的比为5∶1,反应温度为50°C,搅拌速度为800rpm;在此实验条件下制得的复合粒子的平均粒径在20nm左右,呈球形且分散较均匀,比饱和磁化强度为60.5emu·g-1。

β-PbO_2纳米棒及Pb_3O_4纳米晶的制备与表征

利用 Na Cl O在碱性溶液中与 Pb(Ac) 2 进行氧化反应直接合成出直径为 1 0～ 2 0 nm、长度为 40 0 nm、长径比达 2 0以上的纯相 β-Pb O2 纳米棒 .对所得 β-Pb O2 在 42 0℃下进行热解 ,得到晶粒尺寸为 2 0 nm左右的 Pb3O4 .对液相氧化反应的温度、时间、氧化剂浓度、p H等因素的影响进行了详细研究 ,获得了最佳合成反应条件 .所得产物利用粉末 X射线衍射和透射电子显微镜分析进行了表征 .