纳米α-Fe2O3/(IPDI-HTPB)复合粒子的制备及其催化性能研究

为改善纳米α-Fe₂O₃在复合推进剂中的分散性，提高其催化性能，选择推进剂的配方组分固化剂异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）为嫁接桥梁，将端羟基聚丁二烯（HTPB）接枝在纳米α-Fe₂O₃粒子的表面，制得纳米α-Fe₂O₃/（IPDI-HTPB）复合粒子.首先研究了IPDI与HTPB反应动力学，优化制备条件；然后采用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和热重分析（TGA）等手段对复合粒子的结构进行表征，采用DTA对比了复合前后纳米α-Fe₂O₃粒子对高氯酸铵（AP）热分解的催化性能的影响.结果表明，依靠IPDI的偶联作用，可将HTPB接枝在纳米α-Fe₂O₃的表面，包覆层厚度约为5 nm，改性后的纳米α-Fe₂O₃/（IPDI-HTPB）复合粒子的分散性大幅提高，纳米α-Fe₂O₃/（IPDI-HTPB）复合粒子对AP的热分解的催化性能也明显优于纯纳米α-Fe₂O₃粒子.     

原位生长的α-Fe2O3/ZnO异质纳米棒阵列对乙醇气体的高选择性检测

采用两步溶液法在陶瓷管上原位生长了ZnO纳米棒阵列,然后以ZnO纳米棒为载体,通过水热法在其表面负载α-Fe₂O₃纳米粒子,生成异质α-Fe₂O₃/ZnO复合纳米材料。 α-Fe₂O₃/ZnO纳米棒直径30~80 nm,长1 μm左右,交叉排列形成纳米棒阵列,α-Fe₂O₃纳米粒子粒径约10 nm,均匀分布在ZnO纳米棒表面。 将纯ZnO和α-Fe₂O₃/ZnO纳米棒阵列制成气敏元件,测试并对比了2种气敏元件的气敏性能,揭示其气敏机理。 结果表明:α-Fe₂O₃纳米粒子的复合显著提高了ZnO纳米棒阵列对乙醇气体的灵敏度和选择性,在工作温度370 ℃时,对100 μL/L乙醇气体的响应值为85.4,是同条件下ZnO器件对乙醇响应值(9.4)的9.1倍,响应时间7 s,最低检出限为0.01 μL/L。 相关研究可以应用于痕量乙醇的快速、高灵敏度和高选择性检测。     

表面钒修饰对α-Fe2O3材料光电化学性能的增强作用

对半导体材料进行表面化学修饰或改性,是提高其光催化活性、有效利用光能的一种重要措施.本文结合水热化学法、化学池沉积和后续热处理等,分别制备了未修饰α-Fe₂O₃和钒修饰的α-Fe₂O₃光电极材料.利用X射线粉末衍射(XRD)谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)技术分析表征了材料的晶相结构、化学组成和光谱吸收等固体物理化学性能;利用光电流测量和电化学交流阻抗谱(EIS)实验技术,并基于1 mol·L^-1NaOH (pH 13.6)中的光电化学水分解反应,研究了钒修饰对α-Fe₂O₃材料光电化学性能的增强作用.结果表明,与未修饰的Fe₂O₃材料相比,钒修饰α-Fe₂O₃样品出现FeVO₄的XRD特征峰,但临界光吸收波长未发生红移;钒修饰使Fe₂O₃材料的光电流增大4-5倍、光生载流子在电极表面的复合几率降低了3/4-4/5、电极表面电荷传递速率(表观一级速率常数)明显提高.结合Fe₂O₃/溶液界面半导体能带模型和有关研究结果,分析了研究体系的界面电荷动力学传输过程以及钒修饰使α-Fe₂O₃材料光电化学性能增强的原因.     

固溶体α－(Fe1－χSbχ)2O3(0≤χ≤0.2)气敏材料

用化学共沉淀法在α-Fe₂O₃,中掺入锑离子,X-射线衍射(XRD)分析证实,锑离子可固溶于n型半导体α-Fe₂O₃中形成α－(Fe_1－χSb_χ)₂O₃(0≤χ≤02)固溶体。由于锑离子(Sb⁵⁺)部分取代α-Fe₂O₃晶格中Fe³⁺的格位,使得该系列材料的电导值增大一个数量级以上,气敏性能明显改善。     

用于生物检测的链霉亲和素修饰γ-Fe2O3@Au复合颗粒的制备与表征

制备了粒径为30 nm左右的γ-Fe₂O₃磁性颗粒, 利用巯基硅烷(MPTES)的偶联作用最终制备了粒径约为35.9 nm的金磁复合颗粒. 用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)等方法对所得金磁颗粒的表面形貌、大小、结构、光学和磁学性质进行了表征. 结果表明: 金成功地包覆到了γ-Fe₂O₃颗粒的表面, 所得金磁颗粒具有超顺磁性. 利用静电吸附作用, 链霉亲和素有效修饰到了γ-Fe₂O₃@Au复合磁性颗粒表面. 通过扫描仪检测其捕捉Cy3标记寡核苷酸序列后的荧光信号, 证明了链霉亲和素修饰的γ-Fe₂O₃@Au复合磁性颗粒有生物活性, 且没有荧光背景, 在生物检测领域表现出了很大的应用前景.     

一步溶剂热法制备石墨烯/Fe_2O_3复合材料及电容性能研究

以氧化石墨烯为前驱物,硝酸铁为铁源,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,通过一步溶剂热法制备了粒径50nm左右、均匀地分布在石墨烯表面的石墨烯/α-Fe_2O_3(r GO/Fe_2O_3)复合材料。复合材料中的α-Fe_2O_3均匀地分布在石墨烯片层上,有效的减少了氧化铁纳米颗粒和石墨烯的团聚,实现了氧化铁与石墨烯片之间高效的组装。通过电容性能测试表明,在6 M KOH溶液中,α-Fe_2O_3、r GO和r GO/α-Fe_2O_3复合电极材料2 A/g的电流密度下比电容分别为70 F/g、167 F/g、799 F/g,复合材料的比电容比纯Fe_2O_3有明显提高,倍率特性和循环稳定性能也得到了改善,循环充放电100次后的电容保持率为42%。     

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.     

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%.     

泡沫状二维复合材料的合成及超级电容器性能

利用蔗糖和乙醇作为碳源,以氯化镍高温还原形成的镍颗粒作为模板,制备了泡沫状石墨烯多孔材料。 继而以其作为载体,通过浸渍和高温热解法制备了泡沫状MoS₂/石墨烯二维复合材料。 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱、X射线衍射(XRD)等技术手段研究了复合材料的形貌、组成和结构。 循环伏安、恒流充放电和循环寿命测试均表明,该材料具有良好的超级电容器性能,质量比电容达203.5 F/g,面积比电容达280 mF/cm²,5000次恒流充放电循环后的电容保持率约80%。     

Ni2P负载量对Ni2P/Ce-Al2O3催化剂结构及萘加氢性能的影响

采用程序升温还原法制备了一系列Ni₂P/Ce-Al₂O₃催化剂,考察了制备过程中Ni₂P负载量对催化剂结构及萘加氢饱和性能的影响。结果表明,Ni₂P负载量可调控活性组分Ni₂P与载体Ce-Al₂O₃之间的相互作用,进而调变催化剂的比表面积、Ni₂P粒径及催化剂活性位点数量。当Ni₂P负载量（质量分数）为17%时,催化剂具有较大的比表面积（40 m²/g）、较小的Ni₂P粒径（26.3 nm）和最多的活性位点数量（26.7 μmol/g）;同时,该催化剂萘转化率为95%,十氢萘选择性为76%,且活性稳定性良好,这主要归因于催化剂大的比表面积和高的活性位点数量为反应提供了更多的场所。     

微纳复合结构MFe2O4负极材料的可控合成与性能

采用新溶剂热体系一步合成MFe₂O₄(M=Zn/Co)负极材料. 通过调控反应时间可分别制备出由一次纳米颗粒组装成的亚微米级空心和实心球形结构复合材料. 与实心球形微纳复合材料相比, 空心球形微纳复合材料具有结晶度高、 颗粒粒径大、 放电比容量高、 循环性能好及电化学阻抗低等优点. 空心球形ZnFe₂O₄和CoFe₂O₄样品充放电循环50周后分别保持655和1180 mA·h/g的比容量, 远高于实心球形ZnFe₂O₄和CoFe₂O₄材料的305和524 mA·h/g, 说明微纳复合铁酸盐材料的结构和组装形式对其电性能有较大影响.     

锌离子电池正极材料V2O5的储能机理和容量衰减原因

采用水热法结合热处理制备了具有高结晶性的V₂O₅,利用X射线衍射仪、球差校正扫描透射电子显微镜和扫描电子显微镜对V₂O₅的物相和形貌进行了表征,发现制备的V₂O₅择优取向生长并且具有良好的结晶性.电化学测试结果表明,以V₂O₅为正极材料的电池在电流密度为0.5 A/g下首次放电比容量约为340 mA·h/g.在电流密度为5 A/g下电池的首次放电比容量为170 mA·h/g,并且循环100次后衰减为50 mA·h/g.对不同放电态的V₂O₅正极材料的物相进行了分析,得出了V₂O₅正极材料在充放电过程中发生了锌离子和质子共嵌入（脱出）的反应机理;V₂O₅正极材料在充放电过程中发生的非晶化和副产物碱式硫酸锌的生成是导致以V₂O₅作为水系锌离子电池正极材料的电池系统发生容量衰减的主要原因.     

碱性介质中制备纳米四氧化三锰及其超级电容特性

比较了不同碱溶液中纳米Mn₃O₄的制备及其超级电容性能。用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜等技术手段分别测试了晶体结构和表面形貌。用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试了材料的电化学性能。结果表明,在氢氧化钠、氨水中Mn²⁺沉淀氧化可以直接制备纳米Mn₃O₄;碳酸钠中先生成MnCO₃,加氢氧化钠可转化为纳米Mn₃O₄。NaOH、NH₃和Na₂CO₃ 3种介质中制备的Mn₃O₄晶粒尺寸分别为29.5、20.2和36.3 nm。纳米Mn₃O₄经连续充放电循环后可活化为Birnessite-type MnO₂。氨水中制备的Mn₃O₄活化后比容量最大,达到239 F/g,是一种具有应用前景的超级电容器材料。     

α-Fe2O3模板制备三维煤沥青基多孔炭用于高性能电容器

本研究以煤焦油沥青为原料,采用α-Fe₂O₃模板结合KOH活化法制备了三维结构分级多孔炭（HPCs）,得到的HPC-3具有较高的比表面积（2003 m²/g）,这是由于α-Fe₂O₃的占位（一定的中大孔）和KOH活化（丰富的微孔）协同作用导致的,其组装的双电层电容器在6 mol/L KOH电解液中具有最大的比电容（295 F/g）和优异的循环稳定性（10000次循环后,电容保持率高达97.8%）。同时,将其应用于EMIMBF₄离子液体电解液,工作电压拓宽到3.6 V,能量密度高达60.0 （W·h）/kg。     

磁性碱木素胺稳定的Ru纳米粒子催化α-蒎烯加氢反应

通过Mannich反应在碱木素结构中引入胺源,再结合共沉淀法制备了包裹Fe₃O₄磁核的稳定金属粒子的碱木素胺载体,并进一步构建了催化可再生资源α-蒎烯加氢反应的Ru纳米粒子催化剂.通过元素分析、粉末X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱、透射电子显微镜、热重分析和X射线光电子能谱等方法对该催化剂进行表征.结果表明,碱木素中的苯环和含氧基团均对金属粒子有稳定作用,但胺源的引入可更加有效地稳定金属粒子.经过对催化剂制备工艺、木质素类型、胺源类型和胺源含量的筛选,得到活性最优的催化剂Fe₃O₄@0.8ALN₁-Ru,Ru负载量为1.92 mmol/g,Ru粒子粒径为（2.1±0.5）nm.该催化剂在n（α-蒎烯）/n（Ru）=65.8,1 MPa H₂条件下70℃催化1 mL α-蒎烯加氢反应2 h,可获得99.64%的α-蒎烯转化率和96.52%的顺式蒎烷选择性,并表现出良好的重复使用稳定性.     

光生电荷梯度连续传递链的构筑及对光催化性能的增强作用

选取能带位置匹配的γ-Bi₂O₃, α-Bi₂O₃和Bi₄Ti₃O₁₂, 采用等体积浸渍法原位构筑了具有梯度能级的Bi₄Ti₃O₁₂@α/γ-Bi₂O₃三元同素结光催化剂. 光催化降解高浓度罗丹明B(RhB)和四氯苯酚(4-CP)的实验结果表明, 相比于γ-Bi₂O₃和α/γ-Bi₂O₃, Bi₄Ti₃O₁₂@α/γ-Bi₂O₃显示出优异的光催化活性, 其中0.5%Bi₄Ti₃O₁₂@α/γ-Bi₂O₃显示了最佳的光催化性能, 光降解RhB(或4-CP)的活性是γ-Bi₂O₃的32倍(或10.4倍)和α/γ-Bi₂O₃的4.4倍(或2.2倍). 光电性质表征结果证实, Bi₄Ti₃O₁₂@α/γ-Bi₂O₃三元同素结具有高效的光生电荷分离和迁移效率, 这是Bi₄Ti₃O₁₂@α/γ-Bi₂O₃三元同素结具有较高光催化性能的主要原因之一.     

CuFe2O4空心球形纳米颗粒的制备及其超级电容性能的研究(英文)

本文以乙二醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,通过溶剂热法合成出高纯度尖晶石型CuFe₂O₄纳米颗粒.表征结果表明,空心球形CuFe₂O₄颗粒的平均直径约为100 nm,形貌均匀,没有明显的团聚现象.将CuFe₂O₄作为电极活性物质,探究其在不同浓度KOH电解液中的超电容性能.结果表明,CuFe₂O₄空心球形纳米颗粒在3 mol/L的KOH电解液中,在电流密度为5 A/g的条件下,比电容为368.2 F/g,循环2000次后的电容稳定性保持率为91.0%.研究结果显示,CuFe₂O₄电极材料在储能系统中具有重要的应用前景.     

沉淀法制备Bi2O3的晶相转变过程及其光催化性能

以硝酸铋为原料,氨水为沉淀剂,通过液相沉淀法制得前驱体Bi(OH)₃,并将Bi(OH)₃分别在不同温度和时间下焙烧。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、热重(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)详细研究了Bi(OH)₃转变为Bi₂O₃的过程及相变过程中粒子形貌、大小、光吸收性质等。结果表明,前驱体Bi(OH)₃经过焙烧之后,发生了如下的转变过程:Bi(OH)₃→Bi₅O₇NO₃→β-Bi₂O₃/Bi₅O₇NO₃→β-Bi₂O₃/Bi₅O₇NO₃/α-Bi₂O₃→α-Bi₂O₃,而且转变过程伴随着粒子长大。在上述转变过程中,与Bi₅O₇NO₃向β-Bi₂O₃转变的过程相比,从β-Bi₂O₃到α-Bi₂O₃相变过程更为迅速。此外,以光催化降解罗丹明B(RhB)为模型反应,考察了不同晶相的Bi₂O₃光催化活性,结果表明Bi₅O₇NO₃和β-Bi₂O₃材料具有优异的光催化性能,而α-Bi₂O₃具有较低的光催化活性。     

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。     

硫化镍/三维网络石墨烯复合材料制备及其在高性能超级电容器的应用研究

本文在泡沫镍上生长三维网络状结构的石墨烯（3DG）,以此为模板合成石墨烯复合电极并将其应用于超级电容器. 采用一步水热法在3DG上合成得到Ni₃S₂纳米棒结构（Ni₃S₂/3DG）. 通过TEM、XRD、SEM和拉曼光谱等手段表征对Ni₃S₂/3DG复合材料的形态与结构进行表征. 电化学测试表明,Ni₃S₂/3DG复合材料具有高的比电容（在扫速为5 mV·s^-1下,具有1825.3 F·g^-1的比容量）和放电电容（在电流密度10 mA下电容高达516.7 F·g^-1）. 此外,在电流密度20 mA下具有良好的循环性能（循环1000周后仍能保留约100%的初始电容）. 本工作为得到高能量密度和良好的长期稳定性的复合材料提供了参考.