磁性壳聚糖/Fe3O4/氧化石墨烯吸附剂的制备及其多染料吸附性能

为了提高壳聚糖的多染料吸附性能并使其便于固液分离,采用共沉淀法制备了壳聚糖、磁铁矿纳米颗粒、氧化石墨烯复合磁性吸附剂(CS/Fe₃O₄/GO)。系统的结构表征显示,CS包覆的Fe₃O₄磁性纳米颗粒均匀地分布在GO的表面。CS/Fe₃O₄/GO具有高达42.5 emu·g-1的室温铁磁性,因此可在外加磁场中实现高效固液分离。研究表明,CS/Fe₃O₄/GO对亚甲基蓝(MB)、甲基橙(MO)和刚果红(CR)等多种染料具有良好的吸附性能,溶液的pH、初始浓度和吸附时间对其多染料吸附性能具有显著影响。在最佳条件下,CS/Fe₃O₄/GO对MB、MO和CR的吸附量分别达到210.6、258.6和308.9 mg·g-1。CS/Fe₃O₄/GO具有优异的循环利用性能,经5次循环后仍能保留90%以上的原始吸附量。采用吸附等温线和吸附动力学对...     

水热法制备Fe3O4/rGO纳米复合物作为锂离子电池阳极材料

以氢氧化铁为四氧化三铁的前驱体,氧化石墨烯（GO）为还原石墨烯（rGO）的前驱体,以水合肼和二水合柠檬酸三钠为混合还原剂,采用水热法制备了还原石墨烯负载四氧化三铁纳米颗粒（Fe₃O₄/rGO）的复合材料。通过透射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）对产物的形貌、结构和组成进行了表征。以锂片为对电极进行了扣式电池的组装,通过恒电流充放电和循环伏安法对其电化学性能进行了测试。材料具有均一的形貌,rGO具有较高的还原程度且可以在充放电过程中缓冲Fe₃O₄纳米颗粒的体积变化,使得Fe₃O₄/rGO纳米复合物具有较好的电化学性能。     

部分还原氧化石墨烯-Fe_3O_4对水中Mn(Ⅱ)的快速去除

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),继而用一步共沉淀法制备了部分还原氧化石墨烯-四氧化三铁复合物(PRGO-Fe_3O_4).采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能量色散光谱(EDX)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术对其进行了分析表征;考察了p H值、接触时间、吸附材料用量、共存物质、GO的还原、循环使用次数等因素对Mn(Ⅱ)吸附行为的影响.结果表明,PRGO-Fe_3O_4中Fe_3O_4颗粒分布均匀,大小为15~20 nm,剩磁和矫顽力均很小.因Fe_3O_4颗粒的锚定作用,石墨烯片层很薄,使PRGO-Fe_3O_4对Mn(Ⅱ)表现出高效的吸附性能和良好的循环使用性能:当p H=7、PRGO-Fe_3O_4用量为500 mg/g时,对201.3211 mg/L的Mn(Ⅱ)溶液仅3 min即达吸附平衡,吸附率和吸附量分别为99.35%和404.49 mg/g,磁分离仅需10 s,经5次循环吸附后,容量保持率为首次的78%.机理与热力学研究结果表明,吸附为吸热、自发的单层化学吸附.     

Mn3O4/石墨烯复合材料的制备与电化学性能研究

本文以氧化石墨烯（GO）溶液为氧化剂,采用水热法使GO直接氧化Mn(Ac)₂制备Mn₃O₄/石墨烯复合材料,并通过在制备过程中加入氨水提高了复合材料中GO的还原程度与Mn₃O₄颗粒的分散性. 制得的Mn₃O₄/石墨烯复合材料表现出优异的电化学性能. 在0.5 A·g^-1的电流密度下复合材料质量比容量可达到850 mAh·g^-1,0.5 A·g^-1时充放电循环测试200周容量保持率为99%.     

Pd/Fe3O4-C催化剂对甲醇、乙醇和丙醇氧化的电催化活性

制备对醇氧化反应具有优异电活性的钯催化剂是醇燃料电池研究的重要内容。本文用硼氢化钠还原法制备了钯纳米颗粒, 然后沉积在Fe3O4/C复合物表面, 得到了不同Fe₃O₄负载量的Pd/Fe₃O₄-C催化剂. 透射电镜（TEM）图显示钯纳米颗粒均匀地分散在Fe₃O₄/C表面. 对制备好的Pd/Fe₃O₄-C催化剂进行了循环伏安法（CV）、计时电流（CA）和电化学阻抗谱（EIS）的测试, 研究了其在碱性介质中对C1-C3醇类（甲醇、乙醇和丙醇）氧化的电催化活性. 结果表明, 所制备的不同Fe₃O₄负载量的Pd/Fe₃O₄(2%)-C,Pd/Fe₃O₄(5%)-C, Pd/Fe₃O₄(10%)-C和Pd/C催化剂中, Pd/Fe₃O₄(5%)-C催化剂表现出最高的醇氧化电流密度. 依据循环伏安（CV）数据,Pd/Fe₃O₄(5%)-C催化剂对甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇氧化的阳极峰电流密度分别是Pd/C催化剂的1.7、1.4、1.7和1.3倍. Pd/Fe₃O₄(5%)-C催化剂对乙醇氧化的电荷传递电阻也远低于Pd/C催化剂. 制备的所有催化剂对C1-C3醇类电氧化的电流密度大小排序如下: 正丙醇﹥乙醇﹥甲醇﹥异丙醇. 此外, 碳粉中Fe₃O₄纳米颗粒的存在提高了钯纳米颗粒的电化学稳定性.     

石墨烯负载MnOx催化剂的制备及其低温NH3-SCR活性

通过改进的Hummers法合成氧化石墨烯(GO), 随后采用水热法制备石墨烯负载锰氧化物(MnO_x/GR)催化剂. 考察了催化剂的低温NH₃选择性催化还原(NH₃-SCR)去除NO_x的性能, 并通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱, 拉曼(Raman)光谱, X射线衍射(XRD), 透射电镜(TEM), N₂吸附-脱附, X射线光电子能谱(XPS)及H₂程序升温还原(H₂-TPR)等多种表征手段对催化剂的结构及NH₃-SCR性能进行分析. 结果显示, 不同MnO_x负载量的MnO_x/GR催化剂均展现了较好的低温SCR催化活性, 且在负载量为20%(w)时活性最优. 表征分析结果表明, 制备的GO表面含有丰富的含氧基团, 锰可以通过与含氧基团结合而负载到GO上; MnO_x/GR催化剂中MnO_x以纳米颗粒分散于石墨烯载体表面, 且以多种氧化物(MnO、Mn₃O₄和MnO₂)共同存在; 负载量为20%(w)的催化剂中高价锰和表面吸附氧含量增加, 低温区氧化还原能力增强及活性位点数量增加是其SCR活性提高的原因.     

磁性可回收氟化石墨烯破乳材料的制备及乳液分离性能

以氟化石墨烯(FG)为原料, 首先制备了水合肼还原的具有一定亲水性的氟化石墨烯(HFG), 然后采用溶剂热法制备了可磁性分离的四氧化三铁负载的氟化石墨烯复合破乳材料(HFG-Fe₃O₄). 分别利用透射电子显微镜(TEM)、 扫描电子显微镜(SEM)、 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、 X射线粉末衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对HFG-Fe₃O₄的形貌、 结构和化学性质进行了表征. 最后研究了HFG-Fe₃O₄对含油废水的破乳性能, 探讨了影响其破乳性能的主要因素, 并对其破乳机理进行了分析. 结果表明: HFG-Fe₃O₄是一种表面负载有Fe₃O₄纳米颗粒的二维片状材料, 在最佳剂量为600 mg/L时对酸性和中性含油废水具有良好的破乳效果. 在酸性和中性条件下, 主要是利用HFG-Fe₃O₄与含油废水之间的静电吸引力以及HFG-Fe₃O₄与沥青质之间的π-π相互作用实现油-水分离. 但是, 在碱性条件下, HFG-Fe₃O₄与油滴之间的静电斥力将急剧增大, 最终导致破乳效率降低. 此外, 将磁性回收的HFG-Fe₃O₄循环利用4次后其乳液分离效率并没有明显下降, 表现出优异的循环稳定性.     

部分还原氧化石墨烯的制备、 表征及对人宫颈癌HeLa细胞的体外杀伤作用

以氧化石墨烯(GO)为原料, 利用温和方法制备了3种不同还原程度的部分还原氧化石墨烯pRGO₁, pRGO₂和pRGO₃(pRGO_1—3)； 利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 拉曼光谱(Raman)、 X 射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见光谱(UV-Vis)、 透射电子显微镜(TEM)和 EDS能谱对其结构和形貌进行了表征. 细胞实验结果表明, 无激光照射下pRGO_1—3本身的细胞毒性较低; 近红外(NIR)激光照射下pRGO_1—3通过光热和光毒性双重作用杀伤肿瘤细胞. 实验结果显示了pRGO 在肿瘤光热疗法和光动力疗法领域的应用潜力.     

磷酸在GO插层阶段的功能化调控及机理

针对氧化石墨烯(GO)制备过程中插层阶段的调控及机理研究对GO功能化应用于电极材料具有重要的研究意义.本文在改进Hummers法的基础上,向H₂SO₄插层剂中加入不同体积的H₃PO₄,制备了不同氧化程度的GO.利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征手段,分析了不同氧化程度的GO的微观形貌、元素组成、氧化程度,以探究H₃PO₄在插层石墨过程中的作用机理;并采用循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)对不同H₂SO₄/H₃PO₄体积比下的GO进行电化学性能测试,分析了H₃PO₄对GO电化学性能的影响,以达到调控石墨的插层氧化从而提升GO导电性的目的 .结果表明,单一的H₂SO₄使GO基面上的邻位二醇过度氧化造成孔洞, H_...     

GO/Ag3PO4复合光催化剂的制备、表征及光催化性能

以石墨粉为原料,采用Hummers氧化法合成氧化石墨烯(GO).然后在超声作用下,将不同含量的Ag₃PO₄沉积在GO上,制备了一系列4% (w,质量分数) GO/Ag₃PO₄、8% GO/Ag₃PO₄、16% GO/Ag₃PO₄和32% GO/Ag₃PO₄复合光催化剂.对所制备的光催化剂运用N₂物理吸附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段进行了表征,并在可见光下考察了GO含量对Ag₃PO₄光催化降解甲基橙(MO)的性能.结果表明, GO能够和Ag₃PO₄实现均匀复合.复合GO提高了催化剂的比表面积,改善了催化剂的吸附性能.复合16% GO使Ag₃PO₄光催化活性提高最显著, 120 min内对MO的降解率达到83%,是纯Ag₃PO₄光催化活性的7.5倍. GO能提高催化剂的比表面积,促进光生电子-空穴(e^-/h⁺)的分离,产生更多活性自由基,从而提高Ag₃PO₄光催化的活性和稳定性.     

静电自组装方法合成的具有多孔三维网络结构的Fe_3O_4/石墨烯复合材料作为高性能锂离子电池负极材料(英文)

采用静电自组装方法,分两步合成Fe(OH)3/GO前驱体(GO:氧化石墨烯),再通过水热反应和600°C高纯氮气气氛下煅烧,获得了Fe3O4/石墨烯复合材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、拉曼(Raman)光谱等多种分析,发现该复合材料具有三维多孔石墨烯网络结构.把合成的这种Fe3O4/石墨烯复合材料作为锂离子电池负极材料,电化学测试结果表明其具有优良的电化学性能:首次放电容量为1390 mAh·g-1,50次循环后容量为819 mAh·g-1.通过对比实验表明,三维石墨烯网络结构的形成对复合材料的电化学循环稳定性起着关键作用.     

Fe3O4/HA复合吸附剂对Ni(Ⅱ)的吸附性能研究

采用碱溶酸析法提取腐植酸(HA),通过CaCl₂对其改性后与Fe₃O₄进行复合,制备出不同配比的Fe₃O₄/HA复合吸附剂。利用SEM、BET、FT-IR、XRD分析方法对HA、钙改性HA、Fe₃O₄/HA复合吸附剂进行了表征,考察了物料配比及吸附时间、pH值、温度、投加量和初始浓度对Ni(Ⅱ)吸附率的影响。结果表明:质量复合比mHA:mFe₃O₄:mCaCl₂为3∶2∶2的Fe₃O₄/HA复合吸附剂(HA2)对Ni(Ⅱ)吸附效果最佳。当加入0.8 g吸附剂,Ni(Ⅱ)初始浓度为0.1 g·L^-1,吸附5 h,pH=5,温度40℃,吸附剂对Ni(Ⅱ)的吸附率为92.57%。复合吸附剂在4次吸附脱附后,对Ni(Ⅱ)的吸附率仍达到52%。吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich吸附等温式。在20℃~40℃条件下,热力学参数ΔG<0、ΔS=37.57 J/(mol·K)、ΔH=11.07 kJ·mol^-1,表明该吸附是自发、熵增、吸热的过程。     

凹凸棒黏土负载纳米TiO2-Fe3O4吸附剂的制备及Cr(Ⅵ)的脱除

采用溶胶-凝胶法、一锅反应法制备了负载纳米TiO₂和Fe₃O₄的凹凸棒黏土(TiO₂-Fe₃O₄-ATP)吸附剂,并进行了模拟废水中Cr(Ⅵ)的吸附及脱附性能的研究。 通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和EDS等分析方法对ATP负载纳米TiO₂-Fe₃O₄前后结构进行了表征,考察了物料配比及吸附时间、pH值、温度、投加量和初始质量浓度对Cr(Ⅵ)吸附率的影响。 结果表明,吸附剂在Ti元素含量与负载总量的摩尔比为3：4时吸附效果最佳。 当吸附剂质量为0.6 g,Cr(Ⅵ)离子初始质量浓度小于0.8 mg/L时,pH=6,温度20 ℃,吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附率为79.8%。 TiO₂-Fe₃O₄-ATP吸附剂对Cr(Ⅵ)离子吸附满足Freundlich模型。 在20~40 ℃ 条件下,吸附过程ΔG<0、ΔS=-43.55 J/(mol·K)、ΔH=-14.36 kJ/mol,表明该吸附是个自发、熵减、放热的过程。 吸附过程符合准二级动力学模型,吸附速率控制步骤以表面化学反应为主。 TiO₂-Fe₃O₄-ATP吸附剂在循环使用4次后,吸附率仍能达到65%以上。     

4-甲基咪唑磁性表面分子印迹聚合物的制备及其应用

以4-甲基咪唑(4-MI)为模板分子,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,利用Fe₃O₄磁性纳米微球制备了具有特异性识别能力的磁性表面分子印迹聚合物(MIP),并用红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)对聚合物进行了表征,结果显示磁性载体表面包覆了分子印迹聚合物薄层。用紫外分光光度法对4-MI与MAA的相互作用进行了分析,结果表明主客体主要存在形式为1个4-MI被1个MAA所包围。通过紫外分光光度法对磁性印迹聚合物的吸附性能进行了研究,静态吸附平衡实验和Scatchard分析结果表明Fe₃O₄@(4-MI-MIP)中存在两类不同的结合位点,最大吸附量分别为40.31 mg/g和23.07 mg/g,平衡解离常数分别为64.85 mg/L和30.41 mg/L。动力学研究表明准二级动力学方程能较好地拟合动力学实验结果,该过程符合准二级动力学模型。该磁性印迹聚合物应用于环境水样中4-MI的吸附,取得了较满意的结果。     

Mo/Fe3O4(111)表面对燃煤烟气汞吸附的密度泛函研究

利用CASTEP软件包采用密度泛函理论计算研究了过渡金属Mo掺杂Fe_3O_4(111)Fe_(tet)表面对Hg~0、HgCl和HgCl_2的吸附特征,分析了Mo掺杂前后Fe_3O_4(111)Fe_(tet)表面上不同汞物种的吸附形态。结果表明,Mo掺杂Fe_3O_4(111)Fe_(tet)表面对HgCl和HgCl_2为化学吸附,而对Hg~0的吸附为物理吸附;与纯净表面相比,HgCl在Mo原子掺杂表面上的吸附能提高了40%-66%。HgCl_2在纯净Fe_3O_4(111)Fe_(tet)表面形成"M"形结构;而掺杂Mo原子后,由于Cl原子与Mo原子之间更强的相互作用,使得HgCl_2发生了完全解离,两个Cl原子分别与Mo原子和Fe原子成键吸附在表面,Hg脱附。相关研究结果可为脱除燃煤烟气中的汞提供一定的理论指导。     

磁性介孔纳米粒子的制备及对抗癌药紫杉醇的传输

以十六烷基溴化铵(CTAB)为结构导向剂, 正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 在碱性环境下经过自组装过程对单分散性磁性Fe₃O₄纳米粒子进行包覆, 制备出磁性硅基介孔纳米粒子Fe₃O₄@SiO₂. 结合X射线衍射、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 透射电子显微镜(TEM)以及氮气吸附-脱附等技术对Fe₃O₄@SiO₂粒子进行表征. 结果表明Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子具有球形形貌, 平均直径约为150 nm, 蠕虫状介孔结构, 比表面积为932 m²/g, 孔径为2.5 nm且分布较均匀, 包覆后Fe₃O₄的结构得以保持, 同时材料具有很好的磁响应能力. 以抗癌药紫杉醇(Paelitaxel, TXL)为模型药物进行负载, 实验结果表明, Fe₃O₄@SiO₂对TXL的负载能力为80 mg/g, TXL-Fe₃O₄@SiO₂对TXL的缓释时间持续120 h以上, 累积释放量达到30 mg/g. 通过噻唑蓝比色(MTT)法测量了TXL-Fe₃O₄@SiO₂粒子对体外培养的HeLa细胞的细胞毒性, 与相同浓度的TXL相比, TXL-Fe₃O₄@SiO₂对HeLa细胞的抑制率明显增高.     

石墨烯量子点磁性复合纳米粒子分散固相微萃取-毛细管电泳法测定肉桂酸及其衍生物

通过一步化学共沉淀法制备了石墨烯量子点(graphene quantum dots,GQDs)包覆的Fe3O4磁性纳米复合材料(Fe3O4-GQDs),并将其用于肉桂酸及其衍生物(肉桂酸、3,4-二甲氧基肉桂酸、4-甲氧基肉桂酸、阿魏酸、反-4-羟基肉桂酸)的固相微萃取,并与毛细管电泳联用建立了测定肉桂酸及其衍生物的新方法。实验考察了吸附溶液的pH值、吸附时间、吸附剂用量、脱附时间等因素对萃取效率的影响。实现了肉桂酸及其衍生物的快速高效富集和高灵敏度检测,加标回收率为86.2%~96.2%,相对标准偏差为1.8%~4.3%。结果表明,合成的Fe3O4-GQDs磁性纳米粒子可作为一种良好的吸附材料应用于特定样品的富集。     

Relationship between temperature-programmed reduction profile and activity of modified ferrite-based catalysts for WGS reaction

A series of modified ferrites were prepared by doping iron oxide with various transition/non-transition/inner-transition metal ions [M = Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn and Ce] in situ during synthesis. All the modified ferrites thus obtained exhibit remarkably high surface areas, greater than that of pure iron oxide (Fe₂O₃) sample. The efficacy of the dopant ions in modifying the resultant specific surface area, could be directly related to variations in the rate of crystal growth. The nature and concentration of the foreign cations present in the system govern this variation. Interestingly all the modified ferrites, exhibit a narrow pore size distribution in the range of 4.9–25 nm. XRD analysis revealed the existence of hematite (Fe₂O₃) phase in all the as-prepared samples. The X-ray diffraction experiments performed on activated catalysts, confirmed the existence of magnetite (Fe₃O₄) phase with a nominal composition of Fe_2.73M_0.27O₄. These inverse or mixed spinels with general formula A_(1−δ)B_δ[A_δB_(2−δ)]O₄, possess highly facile Fe³⁺  Fe²⁺ redox couple, the degree of facileness depends on the extent of synergistic interaction between iron and the other substitutent metal ion. The rapid electron hopping between Fe³⁺  Fe²⁺ in the Fe₃O₄ lattice system is essential to catalyze WGS reaction. From TPR it was observed that, incorporation of metal cations into the hematite (-Fe₂O₃) crystal structure alters the reducibility of the hematite particles, which in turn depends on the nature of the incorporated metal cation. A plausible explanation for the WGS activity over various modified ferrites has been attempted with the help of TPR analysis.     

磁性纳米颗粒Fe3O4的醇改性制备机理及应用

利用化学沉淀法, 以乙二醇(EG)、 聚乙二醇(PEG)和甘露醇(D-M)分别为表面改性剂制备了改性的Fe₃O₄颗粒(分别命名为E-Fe₃O₄, P-Fe₃O₄和D-Fe₃O₄). 实验结果显示, 醇类分子能成功地修饰在Fe₃O₄颗粒表面, 但 未改变其形貌、 大小、 晶相和磁性．采用傅里叶变换红外光谱、 离子选择性电极法、 Zeta电位和接触角等 手段研究其改性机理, 发现P-Fe₃O₄和D-Fe₃O₄样品表面醇修饰与水分子介导的氢键有关, E-Fe₃O₄则通过表面羟基直接与乙二醇形成了更稳定的氢键, 即使经热处理(120 ℃)乙二醇分子仍被固定在Fe₃O₄表面. 表面带有疏水基团的E-Fe₃O₄具有适中的亲水性(接触角32.92°)和水中分散性(粒径200~300 nm). 带负电荷的E-Fe₃O₄被应用于水中阳离子染料结晶紫(CV)的吸附和磁性分离, 对CV吸附量为19.33 mg/g, 是未改性前(8.41 mg/g)的2.3倍, 通过外加异丙醇可以促进CV脱附．