纳米γ-Fe2O3粉体的合成与磁性增强研究

采用微乳法合成出氧化铁的前驱体——纳米β-FeOOH, 分别以β-FeOOH与添加剂壬基酚聚氧乙烯醚(NP-4)以物质量的比(n)为4, 5, 100添加NP-4, 混合煅烧. 采用拉曼光谱分析了样品中炭含量及分布, 并且用透射电镜观测产物的形貌和粒径, 采用磁强计观测产物磁性的变化. 结果得出, 对n＝5或破乳所得凝胶煅烧, 所得样品皆为分散均匀的四方形颗粒状, 且为磁性明显增强的纳米氧化铁γ-Fe₂O₃. 还分别讨论了样品中炭含量以及颗粒形状对比饱和磁化强度σ_s、矫顽力、矩形比的影响.     

磁性Y-MOF@SiO2@Fe3O4催化剂的制备及其在Aza-Micheal加成反应中的性能

在磁性SiO₂@Fe₃O₄纳米微球表面原位合成包覆不同含量的Y-MOF,从而制备出新型磁性Y-MOF@SiO₂@Fe₃O₄催化剂。采用XRD、TEM、FT-IR、VSM和N₂吸附-脱附测试等手段对催化剂的结构进行表征,并且评价了催化剂对苯胺和丙烯酸甲酯的Aza-Micheal加成反应性能。结果表明Y-MOF能均匀包覆在磁性SiO₂@Fe₃O₄纳米微球表面,形成具有核壳结构的磁性Y-MOF@SiO₂@Fe₃O₄催化剂,催化剂具有良好的超顺磁性。Y-MOF含量为43.3%（w/w）的Y-MOF@SiO₂@Fe₃O₄催化剂,在苯胺和丙烯酸甲酯的Aza-Micheal加成反应表现出最好的催化性能,丙烯酸甲酯的转化率为88.3%时,N-（β-甲氧碳酰乙基）苯胺的选择性可达99.8%。反应后的催化剂可以通过外磁场容易回收,并且重复使用5次其转化率和选择性没有明显下降。     

Fe2O3/Al2O3二元气凝胶合成高质量单壁纳米碳管

通过溶胶和超临界干燥方法制得了Fe₂O₃/Al₂O₃二元气凝胶，其比表面积和孔隙体积分别为246 m²·g^-1和1.89 cm³·g^-1，并具有较宽的孔径分布。以Fe₂O₃/Al₂O₃二元气凝胶作催化剂，通过甲烷催化裂解成功地合成了高质量的单壁纳米碳管。利用FESEM、TEM和HRTEM、Raman光谱等分析手段研究了反应温度对单壁纳米碳管生长的影响。结果表明在900 ℃时合成单壁纳米碳管的质量较高，并且合成的炭产物为毡状，该炭产物主要为高质量的单壁纳米碳管。     

棒状CuFe4Ox的可控合成及其异戊醇脱氢反应的催化性能

利用液相沉淀法可控合成了均匀的棒状CuFe₄O_x催化剂。通过原位X射线粉末衍射（XRD）、高分辨透射电子显微镜（TEM）及程序升温还原（TPR）等手段表征其晶相结构、形貌和还原性能。通过还原棒状CuFe₄O_x获得Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米棒,原位X射线光电子能谱（XPS）用于确定Cu⁰/Fe₃O₄ 表面的相组成。通过液相沉淀法制备棒状CuFe₄O_x,在120℃保持3 h后加入Na₂CO₃溶液至pH等于9时所得棒状形貌最为规整。以异戊醇脱氢反应作为探针反应,比较了Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米棒和Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米颗粒的催化反应性能,发现Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米棒比Cu⁰/Fe₃O₄ 纳米粒子具有更好的活性和稳定性,表明棒状Fe₃O₄ 担载的Cu纳米粒子具有更好的结构稳定性。     

Ag-Pd/g-C3N4的制备及在水溶液中选择性氧化苯甲醇

采用硼氢化钠还原法在g-C₃N₄的表面负载Ag和Pd纳米颗粒制备Ag/g-C₃N₄、Pd/g-C₃N₄、Ag-Pd/g-C₃N₄光催化剂.采用能谱仪、X射线衍射、高分辨透射电子显微镜等技术对样品进行表征.结果显示,Ag-Pd/g-C₃N₄复合材料中C、N、Ag和Pd元素的质量百分数分别为22.718%、59.966%、9.132%和8.184%.Ag和Pd纳米颗粒负载在g-C₃N₄表面可提高材料在可见光区域的吸收以及提高苯甲醇的转化率,生成苯甲醛的选择性为85.6%.     

Fe3O4@SiO2@polymer复合粒子的制备及在药物控制释放中的应用

本文通过多步反应制备了一种新型的、多层结构的、多功能的磁性纳米复合粒子, (Fe₃O₄@SiO₂@polymer). 纳米复合粒子内核是磁性Fe₃O₄纳米粒子, SiO₂包裹在Fe₃O₄上能够使其稳定分散和保护其不被腐蚀氧化; 中间层是生物相容的聚天冬氨酸(PAsp)载药层; 最外层是亲水的聚乙二醇(PEG)稳定层. 磁性纳米复合粒子各层都是生物相容的, 利用静电作用将抗癌药物阿霉素(DOX)负载在磁性纳米复合粒子中, 通过PAsp的pH响应调节了DOX的释放速率.     

棒状CuFe4Ox的可控合成及其异戊醇脱氢反应的催化性能

利用液相沉淀法可控合成了均匀的棒状CuFe₄O_x催化剂。通过原位X射线粉末衍射（XRD）、高分辨透射电子显微镜（TEM）及程序升温还原（TPR）等手段表征其晶相结构、形貌和还原性能。通过还原棒状CuFe₄O_x获得Cu⁰/Fe₃O₄纳米棒,原位X射线光电子能谱（XPS）用于确定Cu⁰/Fe₃O₄表面的相组成。通过液相沉淀法制备棒状CuFe₄O_x,在120℃保持3 h后加入Na₂CO₃溶液至pH等于9时所得棒状形貌最为规整。以异戊醇脱氢反应作为探针反应,比较了Cu⁰/Fe₃O₄纳米棒和Cu⁰/Fe₃O₄纳米颗粒的催化反应性能,发现Cu⁰/Fe₃O₄纳米棒比Cu⁰/Fe₃O₄纳米粒子具有更好的活性和稳定性,表明棒状Fe₃O₄担载的Cu纳米粒子具有更好的结构稳定性。     

反相微乳液法制备纳米Al2O3颗粒及其形成反应机理的研究

通过聚乙二醇辛基苯基醚(曲拉通X-100)/正丁醇/环己烷/水溶液形成的体系, 采用反相微乳液法合成了Al₂O₃纳米粒子. 对前驱体进行热分析(TG-DTG-DTA), 确定了合适的煅烧温度为1150 ℃. 采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外可见分光光度法(UV-vis)分别对产物的结构、粒度和形貌进行了表征, 考察了微乳液中水与表面活性剂的物质的量之比(ω_o)、煅烧温度和煅烧时升温速率等关键因素对产物形貌和晶相的影响, 并通过分析进一步揭示了Al₂O₃纳米粒子的形成机理. 结果表明, 控制ω_o为10、煅烧温度为1150 ℃可得到分散性好、粒径分布均匀的Al₂O₃纳米粒子, 且2 ℃/min的升温速率更有利于产物向稳定的α晶相转变.     

反相微乳液法制备纳米Al2O3颗粒及其形成反应机理的研究

通过聚乙二醇辛基苯基醚(曲拉通X-100)/正丁醇/环己烷/水溶液形成的体系, 采用反相微乳液法合成了Al₂O₃纳米粒子. 对前驱体进行热分析(TG-DTG-DTA), 确定了合适的煅烧温度为1150 ℃. 采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外可见分光光度法(UV-vis)分别对产物的结构、粒度和形貌进行了表征, 考察了微乳液中水与表面活性剂的物质的量之比(ω_o)、煅烧温度和煅烧时升温速率等关键因素对产物形貌和晶相的影响, 并通过分析进一步揭示了Al₂O₃纳米粒子的形成机理. 结果表明, 控制ω_o为10、煅烧温度为1150 ℃可得到分散性好、粒径分布均匀的Al₂O₃纳米粒子, 且2 ℃/min的升温速率更有利于产物向稳定的α晶相转变.     

低温凝胶燃烧法合成Y2O3∶Er3+，Yb3+纳米晶上转换发光材料

分别以柠檬酸和甘氨酸为燃烧剂,采用低温凝胶燃烧法合成了Er³⁺、Yb³⁺共掺Y₂O₃纳米晶粉体。通过TG-DSC、XRD、SEM等分析手段对两种燃烧剂所对应的反应过程及纳米晶粉体的物理性能进行了分析,结果表明甘氨酸法具有更高的反应效率、更好的粉体分散性及粒径均匀性。在980 nm激光二极管(LD)激发下,对甘氨酸法所得样品的上转换发光性能分析表明,绿光和红光发射谱带分别来自于Er³⁺的⁴S_3/2/ ²H_11/2→ ⁴I_15/2和⁴F_9/2→ ⁴I_15/2跃迁。此外,对Er³⁺和Yb³⁺掺杂浓度、粉体煅烧温度对纳米晶样品上转换发光性能的影响进行了讨论。     

Li3V2(PO4)3的溶胶-凝胶法合成及其性能研究

以LiOH·H₂O、NH₄VO₃、H₃PO₄和柠檬酸等为原料采用溶胶-凝胶法合成了锂离子二次电池正极材料磷酸钒锂(Li₃V₂(PO₄)₃)。考察了煅烧温度和配位剂种类等条件对产物组成及电化学性能的影响。研究了优化条件下制得样品的循环伏安、充放电性能和循环性能。0.1 C条件下,样品首次放电比容量达129.81 mAh·g^-1，经过100次循环后容量几乎没有衰减，仍保持在128 mAh·g^-1。X射线衍射研究表明合成单一Li₃V₂(PO₄)₃晶体所需温度比固相法低；并考察了循环20次后材料充电到各个单相的晶体结构，通过X射线衍射和最小二乘法计算给出了其晶胞参数变化过程，证实了循环嵌Li过程中晶体结构能够得到重现。     

Fe3O4@SiO2@mTiO2介孔多功能纳米复合颗粒的制备及载药能力

以溶剂热法制备氨基功能化的Fe₃O₄纳米颗粒为磁核,结合溶胶-凝胶法和模板法在其表面先后包覆上致密的SiO₂层和介孔TiO₂层,制备了磁性-发光-微波热转换性-介孔结构为一体的多功能核-壳结构纳米复合颗粒,并对其结构、性能及载药能力进行了研究。XRD分析表明:Fe₃O₄表面包覆上了无定形结构的SiO₂和TiO₂。TEM照片表明:所得的纳米复合颗粒具有明显的核壳结构和完美的球形,构成核的Fe₃O₄颗粒的尺寸在40~50 nm之间,Fe₃O₄@SiO₂@mTiO₂核壳结构纳米复合颗粒的尺寸为60~70 nm,壳层厚度约10 nm,并可观察到壳层中清晰的孔状结构。磁性、荧光光谱和微波热转换特性分析表明:该复合颗粒同时具有良好的发光性、磁性和微波热转换特性。N₂气吸附及药物负载率分析表明,该复合颗粒具有较高的比表面积(640 m²·g^-1)和介孔结构(孔径约2.8 nm)并且具有较高的药物负载率。     

PSS辅助水热合成分级结构纳米γ-Al2O3及其CO2吸附性能增强

以AlCl₃·6H₂O为铝源、CH₃COOK为沉淀剂、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为结构调节剂,采用温和水热焙烧法成功地制备了系列对CO₂吸附性能增强的分级结构纳米γ-Al₂O₃。采用XRD、SEM和N₂吸附-脱附等手段,对比研究了PSS浓度对产物物相结构、形貌、织构性质及其在室温下对CO₂吸附性能的影响。研究表明,PSS对产物形貌、织构性质及其CO₂吸附性能具有明显的调控作用。不添加PSS时产物表现为不规则的块状粒子,PSS浓度依次增加到2、4和6 g·L^-1后,产物分别表现为不规则的棒状团簇体微米级粒子、类球形棒状团簇体微米级粒子、相互交织的纤维状微米级粒子,并且其比表面积和孔容逐渐增加;添加PSS后产物的CO₂吸附量增加、吸附动力学加快,尤其是PSS浓度为6 g·L^-1时,相应产物的最高吸附量为0.68 mmol·g^-1,6次循环再生后其吸附量仍基本保持稳定。     

锂离子电池正极材料LiNi0.75-xCoxMn0.25O2的合成及电化学性能研究

以LiOH·H₂O、Ni(OAc)₂·4H₂O、Co(OAc)₂·4H₂O和MnO₂为原料，在水热反应釜中预处理，然后进行高温固相反应，合成了一系列锂镍钴锰氧化物LiNi_0.75-xCo_xMn_0.25O₂(x=0.05,0.10,0.15,0.20,0.25)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜（SEM）和电化学性能测试对所得样品的结构、形貌、粒径及电化学性能进行了表征。结果表明，当x=0.20时，所合成的正极材料具有很好的α-NaFeO₂型层状晶体结构，晶胞参数a=0.286 1 nm，c=1.416 4 nm， V=0.100 4 nm³，以50 mA·g^-1的电流密度在3～4.3 V(vs Li/Li⁺)充放电时，首次放电比容量达172.5 mAh·g^-1，首次放电效率高达90.9%，30个循环后其放电比容量依然保持在161.1 mAh·g^-1。     

三维有序大孔H3PW12O40-SiO2功能材料的制备、表征及催化性能研究

以杂多酸 H₃PW₁₂O₄₀ (PW₁₂)与正硅酸乙酯(TEOS)混合溶胶, 采用胶晶模板法结合煅烧去除模板工艺, 成功地制备了PW₁₂/SiO₂物质的量比在1/10～1/40之间的三维有序大孔(3DOM) PW₁₂-SiO₂催化剂. 经SEM, N₂吸附, XRD和FTIR等研究表明, PW₁₂含量较低的样品, 大孔结构三维规整性十分好. 在410 ℃氧化分解胶晶的条件下, PW₁₂基本保持一级Keggin结构. PW₁₂在样品中以分子簇或微晶存在, 其大小随含量增加而增大. PW₁₂高含量时, 其含氧键的FTIR振动与纯PW₁₂的基本一致, 但低含量时含氧键振动有一定偏移, 显示PW₁₂/SiO₂相互作用较显著. 样品酸性随杂多酸含量增加而增加, 但PW₁₂/SiO₂物质的量比超过1/30时酸性便减小, 呈火山型曲线变化规律. 对1-十二烯烷基化反应的催化活性随PW₁₂/SiO₂物质的量比的变化与酸性变化有相同的规律. 但所有样品的催化反应活性均远高于纯PW₁₂, 并且有良好的重复使用性能, 使用4次后仍保持新鲜催化剂活性的78%.     

g-C3N4/CaTi2O5复合材料制备及其光催化性能

利用类石墨氮化碳（g-C₃N₄）和亚稳相钙钛氧化物（CaTi₂O₅）固相法制备C₃N₄/CaTi₂O₅复合材料。利用X射线衍射（XRD）、金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）及附带能谱分析仪（EDS）和N₂吸附-脱附对样品的显微结构和比表面积进行检测分析,并用紫外-可见吸收光度计（UV-Vis）测试了样品的光吸收性能,研究C₃N₄与CaTi₂O₅物质的量之比（n_C3N4/nCaTi₂O₅）对C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品的物相结构和微观形貌的影响,同时考察C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品在可见光照射下光催化降解罗丹明染料效果。实验结果表明：相比纯C₃N₄和CaTi₂O₅样品,C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品在可见光下具有较高的光催化性能,随着n_C3N4/nCaTi₂O₅增加,样品的光催化降解率随之增加而后降低,当n_C3N4/nCaTi₂O₅=1：1时,样品的光催化降解率达到最大值99.5%,并且循环重复利用5次后,样品的光催化剂降解率仍几乎保持不变。复合样品光催化性能提高主要归因于复合能级结构有效地抑制了电子和空穴复合所致。     

正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的合成及性能

采用低温固相法制备镍锰复合草酸盐，煅烧后生成的镍锰复合氧化物与Li₃CO₃混合，在空气中于700 ℃反应12 h，得到LiNi_0.5Mn_1.5O₄。通过XRD，SEM和恒电流充放电测试对样品进行了表征。XRD结果表明：复合草酸盐经390 ℃煅烧3 h，生成了多相氧化物；合成的LiNi_0.5Mn_1.5O₄为纯相，具有立方尖晶石结构。电化学测试结果表明，合成的样品在室温和高温(55 ℃)下，具有较好的电化学性能；大电流充放电时，具有良好的循环性能。     

Fe2O3纳米粒子的配位聚合物固相热解制备及其储锂性能

以1,4-苯二甲酸为配体,FeCl₃为金属盐,采用溶剂热法合成了苯二甲酸-铁配位聚合物晶体。以其为前驱体,通过固相热解制备了尺寸均一的α-Fe₂O₃纳米粒子。利用XRD、FT-IR、SEM及TEM等手段对配位聚合物及其热解产物进行了表征。将α-Fe₂O₃纳米粒子用作锂离子电池负极材料,电化学测试结果表明:在0.1A·g^-1电流密度下充放电50次后,材料的可逆比容量仍保持在530mAh·g^-1,表现出较高的比容量和优异的循环稳定性。     

针状纳米SrFe12O19的溶胶-凝胶法制备及磁性研究

采用柠檬酸-EDTA的联合络合溶胶-凝胶法制得了针状纳米锶铁氧体磁性微粒。利用XRD对样品的物相进行分析,利用TEM对样品形貌和粒径进行表征,并利用振荡样品磁强计(VSM)对样品进行了磁性能研究。结果表明,相对于柠檬酸法制备的纯锶铁氧体微粒,EDTA加入后制备的SrFe₁₂O₁₉微粒仍保持六方磁铅石型结构,但是粒径减小,形貌向一维发展,且内禀矫顽力H_c显著提高。并直接对凝胶加热,使其发生自蔓延燃烧,省去了凝胶的干燥过程,制备周期缩短1/4以上,同时自蔓延燃烧使SrFe₁₂O₁₉的内禀矫顽力提高10%左右,通过洗涤前驱体使得SrFe₁₂O₁₉纯度得到提高,进而使比剩余磁化强度和比饱和磁化强度提高20%左右,最终制得了粒径为30 nm,长径比为5∶1,内禀矫顽力、比饱和磁化强度与比剩余磁化强度分别为6 446.9 Oe、68.9 emu·g^-1和40.2 emu·g^-1的针状纳米SrFe₁₂O₁₉。     

La1-xCaxFeO3-δ系阴极材料的GNP法合成及电性能研究

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成了LaFeO₃及La_1-xCa_xFeO_3-δ(x=0.1～0.5)系列粉体，用TG-DTA、XRD、TEM、SEM等对产物形成过程及微结构进行了表征。结果表明，所合成的系列样品均形成钙钛矿结构的单相固溶体。在x≤20mol%的Ca含量范围内，产物为正交钙钛矿结构；当x>30mol%时，转变为立方钙钛矿相。相同条件下产物的衍射峰强度、晶胞体积及晶粒尺寸都随Ca含量的增大而减小。采用直流四端子法测量了烧结体在中温(450～800 ℃)区的电导率。掺杂使样品导电能力显著增强，电导率随Ca²⁺掺入量的增大先增大后减小，La_0.6Ca_0.4FeO_3-δ样品的电导率最高。在低温段，各样品的导电行为符合小极化子导电机制，导电活化能为13.67～22.70 kJ·mol^-1。