α-Fe_2O_3纳米立方体和纳米棒组装空心微球的可控合成及其磁学性能

在0.15mol/LCl-和0.05mol/LSO42-的存在下,通过Fe3 溶液140℃水热反应12h分别得到α-Fe2O3纳米立方体和α-FeOOH纳米棒自组装的微球,将得到的α-FeOOH纳米棒自组装微球经600℃热处理2h后转化为α-Fe2O3纳米棒组装空心微球.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和红外光谱对所得产物进行表征和分析.结果表明,所制备的单分散的α-Fe2O3纳米立方体为六方单晶结构,其边长为500nm.直径为2~4.5μm的空心微球是由直径约150nm的α-Fe2O3纳米棒组装而成.研究了Cl-和SO42-在纳米立方体和空心微球形成过程中的作用,提出了可能的生长机理.在室温下测试了α-Fe2O3纳米立方体和α-Fe2O3纳米棒自组装微球的磁学特性,其矫顽力和剩余磁化强度分别为2858.3Oe(1Oe=79.58A/m)和0.195emu·g-1(1emu·g-1=15.7914×10-9A·m2·kg-1),218.87Oe和0.071emu·g-1.     

α-Fe2O3纳米立方体和纳米棒组装空心微球的可控合成及其磁学性能

在0．15mol／L Clˉ和0．05mol／L SO4^2-的存在下,通过Fe^3＋溶液140℃水热反应12h分别得到α—Fe2O3纳米立方体和α-FeOOH纳米棒自组装的微球,将得到的α-FeOOH纳米棒自组装微球经600℃热处理2h后转化为α—Fe2O3纳米棒组装空心微球．利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和红外光谱对所得产物进行表征和分析．结果表明,所制备的单分散的α-Fe2O3纳米立方体为六方单晶结构,其边长为500nm．直径为2～4．5μm的空心微球是由直径约150nm的α-Fe2O3纳米棒组装而成．研究了Clˉ和SO4^2-在纳米立方体和空心微球形成过程中的作用,提出了可能的生长机理．在室温下测试了α-Fe2O3纳米立方体和α-Fe2O3纳米棒自组装微球的磁学特性,其矫顽力和剩余磁化强度分别为2858.3 Oe（1 Oe=79．58 A／m）和0．195emu．g^-1（1 emu．g^-1=15．7914×10^-9 A·m^2·kg^-1）,218．87 Oe和0．071 emu．g^-1．     

磁性有序介孔炭的制备及药物吸附行为研究

采用纳米共铸法将磁性纳米粒子包埋到有序介孔炭的骨架中, 制成含有磁性纳米粒子的有序介孔炭(Fe/OMCs). 实验通过氮气吸附、扫描电镜、X射线衍射、磁性测试等手段对Fe/OMCs进行了系统的表征. 研究表明, Fe/OMCs基本保持了有序介孔结构, 磁性粒子在材料中以纳米α-Fe粒子的形式存在, 并且具有超顺磁特性. 盐酸四环素(TH)在Fe/OMCs上的吸附研究表明, Fe/OMCs的介孔表面积和介孔孔容是决定TH吸附量的关键因素. 脱附动力学研究表明, Fe/OMCs的孔尺寸是影响脱附速率的关键因素, 孔径越大, TH的脱附速率就越大.     

介孔α-Fe2O3表面配合反应平衡常数测定

采用十二胺为模板剂、氨水做沉淀剂成功制备了介孔α-Fe2O3,通过粉末X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N2吸附/脱附技术对样品晶相、形貌和比表面积进行了表征.根据介孔α-Fe2O3悬浮液的酸碱滴定数据,使用FITEQL软件,采用双电层恒电容模型计算得出了介孔α-Fe2O3的表面酸碱反应平衡常数.在此基础上研究了Cu2+,Pb2+,Zn2+在介孔氧化铁表面的吸附行为,使用WinSGW软件模拟得出了相应的表面配合反应平衡常数并讨论了其吸附机理.     

一步水热法合成三种形貌纳米α-Fe2O3的机理及磁性能研究（摘要）

纳米α-Fe2O3以其优良的生物相容性、环境友好性、稳定性、催化性、以及磁性被广泛的应用于生物医学、颜料、催化、传感以及半导体等领域.为了实现不同形貌纳米α-Fe2O3的工业化可控合成,我们采用一步水热法,通过控制体系的反应时间,依次制备出了纺锤体状、管状和轮胎状的α-Fe2O3纳米结构,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对产物进行了表征.体系中磷酸根离子在α-Fe2O3晶面上的特异性吸附是主导α-Fe2O3形貌演进的关键性因素.其作用主要体现在两个方面：一是使α-Fe2O3颗粒产生各向异性生长,形成纳米纺锤体;二是阻止某些晶面参与质子轰击反应,形成α-Fe2O3纳米管,进而促进体系中Fe4（PO4）3（OH）3相的形成与α-Fe2O3相的再结晶,最终形成轮胎状纳米结构.通过超导量子干涉仪对产物的磁性能表征,发现产物的不同形貌以及形状各项异性会对矫顽力、磁化强度以及低温磁性相变温度等磁学参量产生显著的影响.     

纳米半导体材料SO2-4/La-α-Fe2O3的表面结构与酒敏特性

对纳米半导体材料SO4^2-/La-α-Fe2O3进行了IR、XPS分析和比表面积测定实验，并制成厚膜型酒敏元件，探索了焙烧温度与灵敏度的关系以及气敏元件的稳定性。结果表明。样品中SO4^2-与La-α-Fe2O3表面的金属离子（Fe^3 或La^3 ）结合构型是无机桥式配位型，SO4^2-的加入使Fe2p3/2电子结合能从710.85eV提高到712.10eV，表面Fe^3 在SO4^2-的作用下显示出更正的电位，从而改变了半导体性质，由p型转变成为n型；在焙烧温度为450℃烧结的SO4^2-／La-α-Fe2O3元件，对酒精的灵敏度最高（S＝35.7）、稳定性好。     

纳米半导体材料SO~_4(2-)/La-α-Fe_2O_3的表面结构与酒敏特性

对纳米半导体材料 SO2 -4/La-α-Fe2 O3 进行了 IR、XPS分析和比表面积测定实验 ,并制成厚膜型酒敏元件 ,探索了焙烧温度与灵敏度的关系以及气敏元件的稳定性。结果表明 ,样品中 SO2 -4与 La-α-Fe2 O3 表面的金属离子 (Fe3 + 或 La3 + )结合构型是无机桥式配位型 ,SO2 -4的加入使 Fe2 p3 /2 电子结合能从 71 0 .85 e V提高到 71 2 .1 0 e V,表面 Fe3 + 在 SO2 -4的作用下显示出更正的电位 ,从而改变了半导体性质 ,由 p型转变成为 n型 ;在焙烧温度为 45 0℃烧结的 SO2 -4/La-α-Fe2 O3 元件 ,对酒精的灵敏度最高 (S=3 5 .7)、稳定性好。     

纳米铁氧化物合成的实验设计

设计了一个不同纳米铁氧化物（α-FeOOH、γ-FeOOH、α-Fe2O3、Fe3O4）合成的简单方法,该方法可用于中级无机化学实验中,使学生掌握纳米材料常见的合成方法及表征手段,有利于学生实践能力和创新能力的提高。     

纳米化Fe2O3粉体的制备与表征

采用分析纯FeCl3·6H2O和NH3·H2O为主要原料,以均匀沉淀法制备了Fe2O3纳米粉体.通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)及差热分析(DTA)等手段研究了热处理温度、分散剂、反应pH值对Fe2O3相变、结构、形貌及纳米属性的影响.结果表明:纳米化增大了Fe2O3的表面能,γ-Fe2O3转变为α-Fe2O3的温度仅为238.2 ℃,比常规粉体降低了约312 ℃;由于量子尺寸效应和表面效应,使用分散剂后α-Fe2O3纳米粉体的分散性、均匀性得到改善,粒径下降,Fe-O键伸缩及弯曲振动IR吸收频率发生蓝移;尤其是硬脂酸钠分散后α-Fe2O3的Fe-O伸缩、弯曲振动吸收频率分别蓝移11.57、10.93 cm-1;获得了液相均匀沉淀法制备Fe(OH)3纳米粉体的最佳工艺条件.     

α-Fe2O3在LiOF水溶液中的锂化行为

用循环伏安和红外光谱法对α-Fe2O3在室温LiOH溶液中的锂化行为进行研究.采用X射线衍射(XRD)、电感偶合等离子体光源的原子发射光谱(ICP)对α-Fe2O3电极在第一、二次循环中不同时段进行了跟踪分析测量.实验结果揭示:α-Fe2O3能进行少量锂化;大量的α-Fe2O3在第一次放电和充电后反应生成Fe3O4;之后,Fe3O4的锂化行为不可避免地为Fe的析出、氧化反应所限制,但在用KOH作电解质溶液的对比实验时发现:α-Fe2O3在LiOH溶液中的充放电行为与它在KOH溶液中是不同的,主要表现为,1)在LiOH溶液中,锂化和Fe析出、氧化反应协调的结果是其充放电曲线平台高度比在同碱度KOH溶液中降低了100mV左右,2)与K+对比,Li+的插入反应促进了α-Fe2O3到Fe3O4的转化.     

三维有序大孔α-Fe2O3的制备及电化学性能研究

通过聚苯乙烯(PS)胶晶模板法合成了三维有序大孔(3DOM) α-Fe2O3, 运用扫描电镜、热重分析、X射线衍射、电化学充放电等多种方法对其结构和性能进行了表征和研究. SEM表明PS 胶晶模板和3DOM α-Fe2O3呈周期性排列. 合成的3DOM α-Fe2O3为三维有序多孔网状结构, 具有球型和六边形的孔隙形貌, 其孔径大小约为(115±10) nm; 孔壁由α-Fe2O3纳米晶粒组成, 壁厚为20～30 nm. XRD图谱表明经过煅烧除去模板后, 形成了纯α-Fe2O3相. 当3DOM α-Fe2O3作为锂离子电池负极材料时, 首次放电充电容量分别高达1880和1130 mAh•g－1, 20次循环后可逆容量依然高达631 mAh•g－1, 库仑效率大于90%.     

Quasiemulsion-templated formation of α-Fe2O3 hollow spheres with enhanced lithium storage properties

α-Fe(2)O(3) hollow spheres with sheet-like subunits are synthesized by a facile quasiemulsion-templated method. Glycerol is dispersed in water to form oil-in-water quasiemulsion microdroplets, which serve as soft templates for the deposition of the α-Fe(2)O(3) shell. When tested as anode materials for lithium-ion batteries, these α-Fe(2)O(3) hollow spheres manifest greatly enhanced Li storage properties.     

α-Fe2O3形貌对Au/α-Fe2O3催化一氧化碳氧化反应性能的影响

负载型纳米金催化剂由于其独特的化学性质在一系列氧化反应中受到广泛关注.其中,一氧化碳氧化不仅在实际应用领域(如汽车尾气处理)发挥重要作用,而且作为一种理想的模型反应用以深入研究和理解催化剂的构效关系.为了获得高效的纳米金催化剂,我们需要把金负载到载体上,载体不仅为金的分散提供必要的表面,而且还会和金产生相互作用,这种金属-载体相互作用对金的氧化态,金颗粒大小及其热稳定性均有重要影响.金属氧化物是负载金最常用的载体.为了提高纳米金催化剂的性能,需要调变金属氧化物的性质.常用的策略是调控金属氧化物的组成、晶相以及晶粒大小.此外,对金属氧化物的形貌进行精细调控也是一种重要的方法,因为具有不同形貌的氧化物可能会暴露出不同的晶面,而且可能具有不同的缺陷位点.α-Fe₂O₃是一种热稳定性强而且对环境友好的载体,可是有关其形貌对负载金催化剂在一氧化碳氧化反应中性能影响的研究尚不充分.因此,本文采用水热法合成了具有纳米球和纳米棒两种形貌的氧化铁,并采用沉积-沉淀的方法将金纳米颗粒负载于其表面.高分辨透射电镜照片显示,和氧化铁纳米球(α-Fe₂O₃(S))相比,氧化铁纳米棒(α-Fe₂O₃(R))的表面更为粗糙,具有更多的缺陷位点.Au和α-Fe₂O₃(R)之间有更强的金属载体相互作用,导致纳米棒氧化铁上的金纳米颗粒更小而且多呈半球形.相比之下,纳米球氧化铁上的金纳米颗粒较大,多呈球形,且分布不均匀.反应结果表明,Au/α-Fe₂O₃(R)具有更高的一氧化碳氧化活性.对反应后的催化剂进行表征发现,Au/α-Fe₂O₃(R)上金颗粒烧结程度较低,平均粒径从1.5增至2.4 nm,而Au/α-Fe₂O₃(S)上金颗粒烧结较为严重,平均粒径从2.0 nm增加到4.0 nm.氢气程序升温还原结果表明,Au/α-Fe₂O₃(R)具有更强的还原性,这也促进了其催化活性的提高.     

α-Fe2O3表面结构对NH3选择性催化还原NO活性的影响

通过水热法合成了两种具有不同形貌的α-Fe2O3纳米棒和纳米立方体,并探索了它们的中温NH3选择性催化还原(NH3-SCR)NO的活性.NH3-SCR测试表明α-Fe2O3纳米棒具有更高的催化活性.X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)结构分析表明:α-Fe2O3纳米棒暴露有高表面能的{110}活性面,而纳米立方体暴露的主要是低表面能的{012}晶面.H2程序升温还原(H2-TPR)和NO程序升温脱附(NO-TPD)结果证明纳米棒比纳米立方体具有更高的氧化还原性能.因此,α-Fe2O3纳米棒由于暴露高表面能的活性面具有比纳米立方体更高的NH3-SCR性能.     

Preparation and properties of magnetic alumina microspheres with a γ-Fe_2O_3/SiO_2 core and Al_2O_3 shell

Magnetic alumina composite microspheres with γ-Fe 2 O 3 core/Al 2 O 3 shell structure were prepared by the oil column method. A dense silica layer was deposited on the surface of γ-Fe 2 O 3 particles (denoted as γ-Fe 2 O 3 /SiO 2 ) with a desired thickness to protect the iron oxide core against acidic or high temperature conditions. γ-Fe 2 O 3 /SiO 2 /Al 2 O 3 particles with about 85 wt% Al 2 O 3 were obtained and showed to be suitable for practical applications as a magnetic catalyst or catalyst support due to their magnetic properties and pore structure. The products were characterized with scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscope (TEM), nitrogen adsorption-desorption, and vibrating sample magnetometer (VSM). The specific surface area and pore volume of the γ-Fe 2 O 3 /SiO 2 /Al 2 O 3 composite microspheres calcined at 500 ? C were 200 m 2 /g and 0.77 cm 3 /g, respectively.     

Ni(OH)2量子点助催化剂修饰α-Fe2O3光阳极增强光电分解水性能

氢气具有无毒、能量密度高以及燃烧过程零污染等优点,被誉为是未来代替化石能源的优质新型能源载体.探索高效的、可持续的制氢技术对氢气能源发展至关重要.其中,光电化学水分解电池以太阳能作为驱动力将水分解成氢气和氧气,是解决能源和环境危机的理想途径之一.α-Fe2O3是一种窄带隙(～2.1 eV)半导体,可以吸收约40％的太阳光,同时具有天然丰度高、成本低等优点,是目前备受关注的光阳极材料.然而,由于α-Fe2O3空穴扩散距离短和表面产氧动力学慢等缺点,导致α-Fe2O3的光电分解水效率仍然较低.针对上述问题,目前主要通过掺杂、构建异质结和负载助催化剂等手段来改善其性能.其中,负载助催化剂可以有效降低水氧化活化能和促进表面电荷分离,是改善光阳极性能的有效手段.本文采用离子吸附和螯合剂调控水解两步法,将Ni(OH)2量子点(Ni(OH)2 QDs)原位生长于α-Fe2O3表面,成功构建了Ni(OH)2 QDs/α-Fe2O3复合光阳极.透射电子显微镜结果表明,Ni(OH)2以直径为3–5 nm的量子点附着于α-Fe2O3纳米棒表面,并形成独特且牢固的异质结结构.光电水氧化性能表明,所制备的Ni(OH)2 QDs/α-Fe2O3光电阳极表现出良好的光电性能,其光电流达到了1.93 mA·cm?2(1.23 V vs.RHE),是单纯α-Fe2O3的3.5倍,且Ni(OH)2 QDs助催化剂使α-Fe2O3的起始电位降低了～100 mV.2 h稳定性测试结果表明,Ni(OH)2 QDs助催化剂在提升α-Fe2O3光电水氧化性能的同时,自身能够保持良好的稳定性,这在Ni(OH)2作为光电水氧化助催化剂的研究中较为少见.通过电化学活性面积、开路电压、电化学阻抗谱、注入效率和强度调制光电流谱等表征了Ni(OH)2 QDs对α-Fe2O3光阳极和电解液界面电荷传输的影响.结果表明,Ni(OH)2 QDs不仅能充分暴露水氧化活性位点,促进载流子在界面快速迁移,而且能有效钝化α-Fe2O3表面态,从而降低光生电子-空穴表面复合几率.本文可为多功能和高效量子点助催化剂/半导体光阳极的构建及在光电分解水制氢方面的应用提供一定借鉴.     

Mesoporous α-Fe2O3 nanospheres: structural evolution and investigation of magnetic properties

A solvothermal route is adopted to produce mesoporous α-Fe(2)O(3) nanospheres by using polyethylene glycol as soft template and n-butanol/H(2)O as mixed solvent. The mesoporous α-Fe(2)O(3) nanospheres are subjected to calcination at different temperatures, and the specific surface area, pore size, and magnetic properties of the as-prepared nanospheres are investigated. The studies reveal that the pore sizes of the mesoporous α-Fe(2)O(3) nanospheres increase with higher calcination temperature, and high-temperature calcination brings about tightness of the pore wall. Magnetic studies show that aggregation of the small particles raises the Morin transition temperature.     

金负载量对低温水煤气变换Au/α-Fe2O3催化剂结构和性能的影响

采用共沉淀法制备了低温水煤气变换Au/α-Fe2O3催化剂。通过正交实验优化催化剂的还原活化条件，考察了金负载量对催化剂性能的影响。采用BET、XRD、UV-VIS、XRF、H2-TPR和O2-TPO等表征手段对催化剂的结构进行分析，并与其催化性能进行关联。结果表明，（1）采用10%-H2/N2还原气将催化剂在150 ℃原位还原9 h，其催化活性最高；（2）金的最佳负载量为8.00%，此时在催化剂制备过程中金的流失量较少，金粒子较小，也有利于抑制催化剂在反应过程中烧结；（3）TPR-TPO结果表明，金的负载量为8.00%时，Au/α-Fe2O3催化剂具有较易被还原、不易被氧化的性质，从而显示出最高催化活性。（4）Au/α-Fe2O3催化剂中的金以单质金（Au0）形式存在；其高活性与Au0-Fe3O4间的协同作用有关。     

氮掺杂石墨烯与g-C3N4二维异质体对纳米Fe2O3光催化剂的复合改性

使用相分离的水解-溶剂热法制备了α-Fe₂O₃纳米粒子, 通过简单的湿化学法实现了质量分数为3%的石墨烯、 氮掺杂石墨烯和g-C₃N₄ 3种二维异质体对纳米α-Fe₂O₃的复合改性, 并比较了3种二维异质体对α-Fe₂O₃光催化活性的影响. 结果表明, 在光催化还原二氧化碳和降解液相苯酚过程中, 二维异质体的复合均提高了纳米α-Fe₂O₃的光催化活性, 氮掺杂石墨烯对α-Fe₂O₃的改性效果优于石墨烯, 其中g-C₃N₄对α-Fe₂O₃的改性效果最优. 通过表面光电压谱、 光电化学及羟基自由基等测试, 确认二维异质体的复合改性主要通过促进纳米α-Fe₂O₃的光生电荷分离和提高活性中间组分(羟基自由基)的含量提高纳米α-Fe₂O₃的光催化活性.     

Morphology- and phase-controlled iron oxide nanoparticles stabilized with maleic anhydride grafted polypropylene

About phase: Ferromagnetic γ-Fe(2) O(3) nanowires (left in the figure) with a saturation magnetization (M(s) ) of 54.0?emu?g(-1) and coercivity of 518?Oe at room temperature, and superparamagnetic hollow α-Fe(2) O(3) nanoparticles (right) with a room-temperature M(s) of 2.9?emu?g(-1) were synthesized by the thermal decomposition of [Fe(CO)(5) ] but with the stabilizing action of maleic anhydride grafted polypropylene.