γ-Fe2O3纳米纤维的丙酮敏感特性

采用静电纺丝法制备了PVP/FeC₆H₅O₇复合纳米纤维, 并将复合纤维在500 ℃高温烧结3 h, X射线衍射分析(XRD)表明, 烧结后的产物为正尖晶石结构的γ-Fe₂O₃晶体. 扫描电子显微镜(SEM)观测结果表明, 制得了直径均匀、 连续的复合纳米纤维, 其平均直径约为1000 nm; 烧结后的γ-Fe₂O₃纳米纤维保持了其连续性, 但纤维发生了收缩, 直径较烧结前小, 平均约为600 nm. 比表面积分析表明, γ-Fe₂O₃纳米纤维比表面积为57.18 m²/g. 气敏性能测试结果表明, 230 ℃为γ-Fe₂O₃纳米纤维检测丙酮气体的最佳工作温度. 在此温度下, γ-Fe₂O₃纳米纤维对丙酮气体表现出高响应度[S=6.9, c(Acetone)=7.88×10⁴ mg/m³]和线性度(7.88×10²~1.58×10⁵ mg/m³浓度范围内). 同时, γ-Fe₂O₃纳米纤维气体传感器件还表现出良好的长期稳定性.     

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.     

纳米复合固体超强酸SO2-4/ZrO2 -Fe2O3的制备及其催化合成硝基苯的研究

采用纳米化学技术制备了新型的纳米复合固体超强酸催化剂SO2-4 /ZrO2 -Fe2O3, 并用XRD、 TEM进行了表征. 结果表明: 所研制的SO2-4 /ZrO2 -Fe2O3 催化剂为晶态纳米粒子, 平均粒径为30 nm, 分散性较好;当活化温度为580 ℃, 反应温度为75 ℃, n (硝酸)/n (苯)＝2, m (苯)/m (催化剂)＝20, 催化反应时间5 h时, 硝基苯收率可达89.6%.     

静电纺丝法制备Y2O3纳米纤维与表征

采用静电纺丝法制备了PVA/Y(NO3)3复合纳米纤维,在适当的温度下进行热处理,得到Y2O3纳米纤维. 利用XRD,SEM,TG-DTA,FTIR等现代分析手段对样品进行了表征. XRD分析表明,PVA/Y(NO3)3复合纤维为无定型,焙烧温度在600 ℃以上得到晶态单相的Y2O3纳米纤维,属于立方晶系,空间群为Ia3. SEM分析表明,PVA/Y(NO3)3复合纤维表面光滑,平均直径为110 nm. 焙烧温度对Y2O3纳米纤维的形成有重要影响. 600 ℃焙烧得到的Y2O3纳米纤维的平均直径约50 nm,900 ℃焙烧得到的Y2O3纳米纤维由纳米颗粒堆积而成,部分已断裂. TG-DTA和FTIR分析表明,PVA,Y(NO3)3以及水分在600 ℃以上时完全分解挥发,最终样品为晶态单相的Y2O3纳米纤维.     

纳米复合固体超强酸SO_4~(2-)/ZrO_2-Fe_2O_3的制备及其催化合成硝基苯的研究

采用纳米化学技术制备了新型的纳米复合固体超强酸催化剂SO42-/ZrO2-Fe2O3,并用XRD、TEM进行了表征.结果表明:所研制的SO42-/ZrO2-Fe2O3催化剂为晶态纳米粒子,平均粒径为30 nm,分散性较好;当活化温度为580℃,反应温度为75℃,n(硝酸)/n(苯)=2,m(苯)/m(催化剂)=20,催化反应时间5 h时,硝基苯收率可达89.6%.     

羟基磷灰石包覆γ-Fe2O3担载氧化钼:一种新型磁性可回收的烯烃环氧化多相催化剂

制备了羟基磷灰石(HAP)包覆纳米γ-Fe2O3颗粒复合材料(HAP-γ-Fe2O3),并进一步采用浸渍法担载氧化钼(MoOx/HAP-γ-Fe2O3).高分辨透射电镜结果表明,γ-Fe2O3纳米颗粒被包覆于HAP当中,平均粒径为1～3 nm.所制各催化剂对以叔丁基过氧化氢为氧化剂的烯烃环氧化反应显示了良好的催化活性,...     

静电纺丝技术制备Y_2O_3∶Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米纤维及其表征

采用静电纺丝技术制备了PVA/[Y(NO3)3+Yb(NO3)3+Er(NO3)3]复合纳米纤维,将其在适当的温度下进行热处理,得到Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.XRD分析表明,复合纳米纤维为无定形,Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维属于体心立方晶系,空间群为Ia3.SEM分析表明,复合纳米纤维的平均直径约为150nm;随着焙烧温度的升高,纤维直径逐渐减小.经过600℃焙烧后,获得了直径约60nm的Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.TG-DTA分析表明,当焙烧温度高于600℃时,复合纳米纤维中水分、有机物和硝酸盐分解挥发完毕,样品不再失重,总失重率为83%.FTIR分析表明,复合纳米纤维与纯PVA的红外光谱一致,当焙烧温度高于600℃时,生成了Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.该纤维在980nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为521,562nm的绿色和656nm的红色上转换荧光,分别对应于Er3+离子的2H11/2/4S3/2→4Il5/2跃迁和4F9/2→4Il5/2跃迁.对Y2O3∶Yb3+,Er3+上转换纳米纤维的形成机理进行了讨论.     

在一种新的溶剂体系中通过静电纺丝制备TiO2纳米纤维

以钛酸四丁酯为前驱体, 醋酸纤维素为模板纤维, 丙酮/N,N-二甲基乙酰胺为溶剂, 通过静电纺丝, 水解和450 ℃煅烧制备了直径约为80 nm的锐钛矿型TiO₂纳米纤维. 通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和N₂吸脱附法表征了TiO₂纳米纤维的形貌、直径大小、晶态、比表面积、孔结构及分布. 研究表明该纳米纤维由大小为9.2 nm的颗粒组成, 纤维内含有大量直径为1.7～21 nm的介孔. 它具有与直径为25 nm的商业化Degussa P25相似的高比表面积, 约为50 m²/g. 研究了TiO₂纳米纤维对有机小分子化合物罗丹明B (RhB)和苯酚的光催化降解. 结果表明: 以6 mg/L的RhB和10 mg/L的苯酚水溶液为母液, 以质量分数为0.05%的TiO₂纳米纤维膜为催化剂, 在500 W的紫外灯照射下, 2 h内约90%的RhB和75%的苯酚能被光催化降解.     

纳米颗粒的超临界干燥法制备及用于醋酸乙烯蒸气的催化发光检测

利用乙醇超临界流体干燥技术 (SCFD)(280 ℃× 7.0 MPa×30 min)制备了纳米MgO及Y2O3颗粒,发现其对一些有害气体的催化发光强度远高于普通干燥技术制备的纳米MgO及Y2O3.设计了一种以SCFD技术合成的纳米MgO为敏感材料,催化发光检测醋酸乙烯蒸气的传感器.此传感器具有很高的灵敏度及优异的选择性,在温度279 ℃、波长425 nm、空气流速为160 mL/min的最佳条件下,催化发光强度与醋酸乙烯蒸气浓度在1.8～1800 mg/m3内呈良好的线性关系,检出限为0.7 mg/m3.当浓度相同的丙酮、乙醛、乙酸乙酯、乙酸、甲醛、氨水、乙醇、苯和甲醇蒸气通过此传感器时,除乙醇引起3.56%的干扰外,其它气体基本不干扰醋酸乙烯的测定.应用本方法可快速测定车间空气中的醋酸乙烯.     

基于静电纺丝技术的PET/PVA复合超滤膜制备条件的探索

采用多喷头静电纺丝技术制备了复合超滤膜,该复合超滤膜是以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)无纺布为支撑层,PET/PVA复合纳米纤维膜为分离层,再用丙酮和水的混合溶剂处理得到致密分离层.采用扫描电镜法(SEM)、红外光谱法(FTIR)对复合膜表面进行表征,测试了复合超滤膜的抗水解性能.SEM结果表明,复合膜表面的PET纳米纤维的直径为960 nm,PVA纳米纤维的直径为320 nm,用不同比例的混合溶剂对复合超滤膜进行处理会产生不同的表面形貌,最佳的比例是w(丙酮)/w(水)=30/70.抗水解性能实验结果显示比较适宜的交联剂加入量为2 wt%,用该含量对复合膜进行交联,复合膜具有较好的抗水解性能,其中重量损失率为2.12%,溶胀度为3.62%.红外光谱分析表明,交联处理后,复合膜表面的—OH量大大减少,耐水性能提高,交联前后膜表面在—C O和C—O—C处的吸收峰有很大的区别.     

静电纺丝法制备定向排列的铁氧体纳米纤维

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和金属硝酸盐为原料,采用改进的静电纺丝法制备了直径均匀、表面光滑、定向排列的Co0.8Zn0.2Fe2O4/PVP纳米纤维前驱体,经热处理后得到定向排列的铁氧体纳米纤维.对前驱体纤维的热分解过程及Co0.8Zn0.2Fe2O4(CZFO)的结构、物相及形貌进行了表征.结果表明,在空气中经550～950℃热处理3 h后均得到纯相、结晶良好的尖晶石型钴锌铁氧体;在2000 r/min转速下收集的复合纤维形貌最佳,直径约300 nm;经750℃热处理后纤维直径约为70 nm,室温下测得饱和磁化强度为66.1 A.m2/kg,矫顽力达到最大值6.6 A/m,表明钴锌尖晶石型铁氧体单畴临界尺寸约为44 nm.与CoFe2O4相比,CZFO的饱和磁化强度升高,矫顽力下降,并且CZFO的纤维与粉末的磁特性有明显的区别.     

YF3:Eu3+纳米纤维/高分子复合纳米纤维的制备与表征

采用静电纺丝技术制备了Y2O3:Eu3+纳米纤维,使用NH4HF2为氟化剂,经双坩埚法氟化和脱氨后得到YF3:Eu3+纳米纤维,再采用静电纺丝技术制备了YF3:Eu3+纳米纤维/PVP复合纳米纤维. XRD分析表明,立方相的Y2O3:Eu3+氟化后,得到了正交相的YF3:Eu3+纳米纤维,空间群为Pnma;YF3:Eu3+纳米纤维/PVP复合纳米纤维具有明显的YF3:Eu3+的衍射峰. SEM分析表明,YF3:Eu3+纳米纤维与YF3:Eu3+纳米纤维/PVP复合纳米纤维的直径分别为91±11 nm、319±43 nm,表面光滑. 用Shapiro-Wilk方法检验,纤维直径属于正态分布. 荧光光谱分析表明,YF3:Eu3+纳米纤维和YF3:Eu3+纳米纤维/PVP复合纳米纤维的最强发射峰均位于588 nm和595 nm,属于Eu3+的5D0→7F1跃迁,表明Eu3+占据YF3基质中Y3+晶格点的C2对称格位. PVP对YF3:Eu3+发光峰位没有影响,但发光强度降低;YF3:Eu3+的含量与YF3:Eu3+纳米纤维/PVP复合纳米纤维的发光强度成线性关系.     

α-Fe_2O_3空心球的水热法制备及其对苯酚的吸附性能

以铁氰化钾、磷酸二氢铵等为反应物,采用水热法合成了α-Fe2O3空心球,并用XRD,TEM,FESEM(场发射扫描电镜)、UV-Vis和低温氮吸附脱附对其进行了表征。结果表明,α-Fe2O3空心球直径在200～560nm之间,其BET比表面积为80m2·g-1,平均孔径为8.5nm。考察了反应时间、反应物用量和反应温度等对α-Fe2O3空心球形貌和大小的影响,提出了其可能的形成机理。研究了室温下α-Fe2O3空心球吸附苯酚的性能,吸附达平衡时,其吸附苯酚的量达97mg·g-1。     

α-Fe2O3负载Ag复合纳米材料的制备、表征和气敏性能

采用简单的FeCl3溶液水热方法, 结合焙烧处理合成了α-Fe2O3 纳米粉体; 以所制备的α-Fe2O3为载体负载Ag纳米粒子, 得到Ag/α-Fe2O3 复合纳米材料. 使用X射线衍射、 透射电子显微镜、 氮气吸附-脱附和X射线光电子能谱等对样品进行表征, 并考察了Ag/α-Fe2O3复合材料在260℃下对甲醇、 乙醇、 乙醚、 丙酮、 正丁醇和正己醇等挥发性有机物的气敏行为. 结果表明, Ag/α-Fe2O3传感器对这几种挥发性有机物展示了较高的灵敏度和快速、 可逆的响应-恢复特性; 与纯α-Fe2O3相比, Ag/α-Fe2O3复合材料的气敏性能显著提高, 这可能与该复合材料表面独特的多孔结构和活性Ag纳米粒子对敏感反应的催化作用有关.     

γ-Fe2O3纳米粒子的(湿)固相研磨法制备研究

在聚乙二醇(PEG-400)存在下,于室温下研磨适量FeCl3与NaOH的混合物制备了γ-Fe2O3纳米粒子.所得各样品用XRD,Mossbauer谱,TEM,Tg-DTA和FTIR等手段进行了表征.结果表明,研磨后的样品经60℃干燥2h后即可得结晶较差的γ-Fe2O3纳米粉体,经450℃热处理1h后得粒径约为30nm结晶较好的γ-Fe2O3纳米粒子,经500℃热处理1h后得到粒径约为40nm、结晶完好的γ-Fe2O3纳米粒子.     

纳米γ-Al2O3的制备及其对水溶液中不同磷酸根离子的吸附

溶胶-凝胶法合成纳米γ-Al2O3,以透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)等手段对所得的纳米γ-Al2O3进行了表征,表明纳米粒子的直径在30nm～70nm.并利用Zetaplus电位仪测定了其等电点(7.65).考察了纳米γ-Al2O3在静态吸附条件下对不同磷酸根离子的吸附性能.结果表明,在一定的pH范围内,对不同磷酸根离子有强烈的吸附能力,且符合Freundlich吸附公式.     

高性能锂离子电池隔膜的结构设计及其制备与表征

设计并采用高压静电纺丝法制备了单层结构的聚偏氟乙烯(PVDF)/偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)纳米纤维膜及三层结构、二层结构的PVDF/PVDF-HFP/Al2O3复合纳米纤维膜.复合膜的表面形貌、热物理性质和电化学性能通过扫描电子显微镜(SEM)、示差扫描量热法(DSC)、高温尺寸收缩率、交流阻抗法进行了表征.单层结构的PVDF/PVDF-HFP纳米纤维膜的纤维表面光滑,平均纤维直径2μm,纤维分布较均匀,而PVDF与Al2O3复合后的纤维表面粗糙,平均纤维直径变小,结晶度降低,吸液率增大.二层结构的PVDF/PVDF-HFP/Al2O3复合隔膜在170℃下受热1 h收缩率为3%.将3种结构的复合膜在1 mol/L Li PF6/(EC+DMC+DEC,1∶1∶1,W/W/W)电解质溶液中活化得到聚合物电解质.25℃时,二层结构的PVDF/PVDF-HFP/Al2O3复合隔膜吸液率高达497 wt%,离子电导率可达5.04×10-3S/cm,电化学稳定窗口达到4.62 V(Li/Li+).组装成Li Fe PO4/Li电池测试其电池性能,结果表明,二层结构的PVDF/PVDF-HFP/Al2O3复合膜朝向锂负极时,电池的循环性能更好,且与锂金属负极具有更好的相容性和界面稳定性.     

基于SnO2-In2O3复合纳米纤维的薄膜型甲醛传感器研究

采用双喷嘴静电纺丝技术制备了SnO2/In2O3复合纳米纤维,涂敷于带有金电极的氧化铝陶瓷管表面形成敏感薄膜,设计了一种新型薄膜型甲醛传感器。采用X射线衍射仪、热场发射扫描电子显微镜、O2-程序升温脱附仪和X-射线光电子能谱(XPS)仪,表征了SnO2/In2O3纳米纤维的相组成和微观形貌,分析了敏感薄膜成分配比对甲醛吸附强度与电化学的影响机理。在气体传感器静态测试系统上,采用XEDWS-60A型气敏元件分析仪测试了甲醛传感器敏感特性、温度特性、湿度特性、动态响应、抗干扰和稳定性。结果表明,以S50纳米纤维为敏感薄膜(膜厚为240 nm)的甲醛传感器,在温度为500℃,甲醛浓度为0.5~50 mg/L时,传感器线性度和灵敏度最大值分别为96.8%和97.5%,承受的温度上限为1000℃,动态响应和恢复时间分别为23和12 s。此传感器对CO、NO x、甲苯、菲、丙酮和甲醇等气体具有良好的抗干扰性能。在汽车上连续使用12个月后,响应衰减了5.5%,响应正常时间为6.4个月。     

TiO2/SiO2/γ-Fe2O3-SiO2磁性光催化剂的制备与表征

 A γ-Fe2O3-SiO2 composite was prepared by sol-gel method followed by calcination at 700 ℃ for 30 min starting from tetraethoxysilane and iron nitrate. Upon further coating with SiO2 and TiO2, a TiO2/SiO2/γ-Fe2O3-SiO2 magnetic photocatalyst was obtained. XRD results show that Fe in the composite converts to the γ-Fe2O3 phase up to a processing temperature of 700 ℃, and further increase in temperature results in the formation of the α-Fe2O3 phase. The TiO2/SiO2/γ-Fe2O3-SiO2 samples obtained are monodisperse spherical particles with 200～250 nm diameter, well coated firstly by an amorphous SiO2 layer and then by an anatase TiO2 layer. The TiO2/SiO2/γ-Fe2O3-SiO2 particles retain their magnetic property well and show high activity for the photocatalytic degradation of salicylhydroxamic acid.     

Ag担载介孔Pb3Nb2O8光催化剂的制备及其增强的可见光催化活性表征

光催化技术在环境净化方面,尤其是降解有机污染物应用上表现出潜在价值.可见光响应型光催化剂具有优异的光吸收特性和高的光催化活性,因而备受人们关注并被大量研究.Pb3Nb2O8光催化剂由于其自身的稳定性以及对可见光响应的能力是一种潜在的高效光催化材料.但是,有报道表明Pb3Nb2O8光催化剂对可见光降解有机物活性较低,这主要归因于它较小的比表面积以及较高的电子-空穴复合率.为了解决这个问题,本文采用蒸发自组装技术制备了大比表面积的介孔Pb3Nb2O8,采用光沉积方式在介孔Pb3Nb2O8上负载了均匀分散的纳米Ag颗粒,并对不同焙烧温度、载Ag量以及进一步的热处理对光催化活性的影响作了深入研究.XRD结果表明,在400℃和500℃焙烧条件下获得的样品属于Pb3Nb2O8相,600℃焙烧使得介孔Pb3Nb2O8发生相变.氮气吸附-脱附表征表明,升高焙烧温度使样品比表面积从最大69 m2/g(400℃)减小到19 m2/g(600℃).透射电子显微镜分析结果表明,所获得样品具有蠕虫状介孔孔道结构,并且Ag纳米颗粒均匀分散在介孔Pb3Nb2O8表面.紫外-可见吸收光谱表明,介孔Pb3Nb2O8的吸收边拖尾到530-550 nm,担载Ag之后光吸收发生显著变化,光吸收拓展到700 nm.光催化活性测试采用可见光催化氧化脱氢异丙醇气体至丙酮反应.结果表明,在420 nm以上可见光照射下,1 h内的光催化反应过程中,采用高温固态反应制备的Pb3Nb2O8上丙酮生成速率为2.9 ppm/min,而介孔Pb3Nb2O8催化剂上最高可达55.5 ppm/min.介孔Pb3Nb2O8负载Ag之后,400℃焙烧的介孔Pb3Nb2O8光催化活性显著提高,降解速率达120.7 ppm/min.通过介孔Pb3Nb2O8和固相合成Pb3Nb2O8的光催化活性对比发现,大比表面积样品的光催化活性显著提高.这可归结为大的比表面积提供了大量的催化反应活性位点,从而提高了光催化反应活性,此外介孔材料的孔壁结构为纳米结构,有利于光生电子-空穴传输到表面参加反应.担载Ag后介孔Pb3Nb2O8的光催化活性进一步提高,主要是因为助催化剂Ag纳米颗粒促进了光生电子-空穴分离,延长了载流子寿命,从而提高了光催化活性.