TiO2/十六烷基三甲基溴化铵有序交替层状纳米复合薄膜的制备与结构表征

近年来有序交替的层状纳米结构薄膜的制备吸引了研究者们的极大关注. 目前, 这类薄膜的制备方法研究得最多的是LB技术[1～3]、基于化学吸附的自组装成膜技术[4,5]和交替沉积组装技术[6～8]. 但这几种方法都有明显的缺陷[9,10], 其中,通过LB技术制备有序交替层状纳米复合薄膜需要昂贵的仪器, 而且由于层间是分子相互作用, 膜的稳定性较差; 基于化学吸附的自组装成膜技术由于需要高反应活性的分子和特殊的基底表面, 并且由于化学反应的产率很难达到100%, 因此通过这种方法制备结构有序的多层膜并不容易; 利用交替沉积的方法制备出具有实用厚度的纳米多层膜需要耗费大量的时间. 最近, 出现了一种称为蒸发诱导的超分子自组装方法, 由这种方法制备的纳米多层膜具有成膜速度快和膜有序度高等优点, 此外还可以通过改变成膜物质浓度和拉膜速度来控制薄膜的厚度, 但与LB膜相比其厚度无法在分子水平上控制. 利用这种方法制备多层膜目前的文献报道仅限于线形SiO2与有机物的组装[10～13]. 本文利用这种方法制备了TiO2/十六烷基三甲基溴化铵纳米复合薄膜并对其结构进行了表征, 结果表明所制备的薄膜具有TiO2/十六烷基三甲基溴化铵有序交替的层状结构.     

中性条件下Ni-Pi修饰α-Fe_2O_3及其在葡萄糖燃料电池的应用

通过水热法制备具有棒状结构的α-Fe_2O_3,并在其表面用磷酸根离子修饰,将用磷酸根修饰过的α-Fe_2O_3(Pi-Fe_2O_3)用作光阳极可以在中性介质中稳定存在.通常情况下,α-Fe_2O_3是在碱性条件下稳定存在的半导体,而将Pi-Fe_2O_3作为光阳极用在葡萄糖燃料电池中,可以在中性条件下直接利用太阳能将生物质能转化为电能,这样不仅可以扩大α-Fe_2O_3的使用范围,并且可以避免生物质氧化产生的CO_2与电解液反应,保持了电池的效率.在Pi-Fe_2O_3表面担载助催化剂镍,可有效的将电流密度提高1.5倍.运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis)和电化学阻抗对样品进行结构和电化学性能进行表征,进一步证明,中性条件下修饰过的具有棒状结构的α-Fe_2O_3在葡萄糖燃料电池的研究中有很大的应用价值.     

F和Co共掺杂羟基磷灰石增强α-Fe2O3光阳极光电催化水氧化的性能研究

表面修饰产氧助催化剂是提高α-Fe_2O_3光电催化水氧化反应效率的重要手段.通过水热法在α-Fe_2O_3表面构筑F掺杂羟基磷灰石(F-HAP),并在此基础上通过离子交换法制备了F、Co共掺杂HAP表面修饰的α-Fe_2O_3光阳极(FCo-HAP/α-Fe_2O_3).采用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱、电化学阻抗谱等表征了FCo-HAP/α-Fe_2O_3结构、电化学性质和光电催化水氧化性能,并与F-HAP/α-Fe_2O_3和Co-HAP/α-Fe_2O_3等进行了对比.结果表明,F掺杂能降低α-Fe_2O_3表面HAP晶粒的尺寸,提高Co-HAP/α-Fe_2O_3的电化学活性面积,促进光生电荷向电解质转移,最终提高了α-Fe_2O_3表面的光电催化水氧化性能.     

阳极改性对微生物燃料电池处理秸秆水解物性能影响

以玉米秸秆稀酸水解液为阳极底物,用污水处理厂活性污泥为产电微生物菌源构建双室微生物燃料电池(MFC),采用三种不同方法改性阳极碳毡,并对其MFC产电性能进行研究。结果表明,以未改性碳毡(CC)、HNO_3酸解CC(HNO_3/CC)、壳聚糖改性CC(chitosan/CC)、PDADMAC/α-Fe_2O_3层层自组装改性碳毡(PDADMAC/α-Fe_2O_3/CC)的MFC的最大产电量分别为248、315、452和522 mV,最大功率密度分别为54.6、92.7、203.8和248.1 mW/m~2,COD的去除率分别为82.21%、81.46%、82.53%和86.44%。循环伏安曲线显示,PDADMAC/α-Fe_2O_3层层自组装改性的阳极碳毡具有较高的氧化还原电位。电化学阻抗谱图表明,PDADMAC/α-Fe_2O_3层层自组装改性碳毡的极化内阻最小,为7Ω。几种改性材料为阳极的MFC性能依次为PDADMAC/α-Fe_2O_3/CC壳聚糖/CCHNO_3/CC空白CC。     

耐高温赤铁矿(α-Fe_2O_3)型氧化铁纳米管阵列的可控制备

<正>赤铁矿(α-Fe_2O_3)型氧化铁具有独特的光学、电学、和电磁学性质,在化学传感器、锂离子电池、超级电容、雷达吸波和光解水制氢等领域有着广泛的应用潜力~(1,2)。纳米形貌调控和高温煅烧(high-temperature calcination,HTC)是进一步提升α-Fe_2O_3性能的两种重要途径。纳米形貌调控可有效增加α-Fe_2O_3的比表面积,而HTC则可大大提高α-Fe_2O_3结晶性,进而提升其电荷传输能力和吸光系     

草酸在α-Fe_2O_3上吸附的磁性研究

α—Fe_2O_3是多种工业催化剂的主要成分,有反铁磁结构的特殊性.张和Matijevie的实验曾经发现,草酸在均匀α-Fe_2O_3胶体粒子上的吸附随温度的升高而增加,这可能暗示着草酸从物理吸附向化学吸附的过渡.考虑到磁学测量需要更为明显的表面效应,我们制备了较小的α-Fe_2O_3粒子,并测定其吸附草酸前后的磁化率变化。     

α-Fe_2O_3 immobilized benzimidazolium tribromide as novel magnetically retrievable catalyst for one-pot synthesis of highly functionalized piperidines

Nanostructured α-Fe_2O_3 were prepared by precipitation followed by calcination method.Cetyltrimethylammonium bromide(CTAB) was used as surfactant.The nano α-Fe_2O_3 was then silanized with(3-chloropropyl)-triethoxysilane(CPTES) by room temperature mixing of α-Fe_2O_3 and CPTES to produce silane coated α-Fe_2O_3(ClPr-Si@Fe_2O_3).As-synthesized ClPr-Si@Fe_2O_3 was functionalized via covalent grafting of benzimidazole to produce 3-(l-benzimidazole)Pr-Si@Fe_2O_3.This was further reacted with bromine to afford α-Fe_2O_3 immobilized benzimidazolium tribromide(α-Fe_2O_3-BIM tribromide).This ionic liquid(IL)α-Fe_2O_3 BIM tribromide was characterized by FT-IR,XRD,TEM,SEM,TGA,VSM,EDX and BET analysis.The as-synthesized IL tribromide was used as catalyst for one-pot synthesis of highly substituted piperidines.The method is greener in terms of solvent selection,recovery of the catalyst and efficiency.     

α-Fe_2O_3形貌对Au/α-Fe_2O_3催化一氧化碳氧化反应性能的影响（英文）

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-Fe_2 O_3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-Fe_2 O_3(S))相比,氧化铁纳米棒(α-Fe_2 O_3(R))的表面更为粗糙,具有更多的缺陷位点.Au和α-Fe_2 O_3(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-Fe_2 O_3(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-Fe_2 O_3(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-Fe_2 O_3(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-Fe_2 O_3(R)具有更强的还原性,这也促进了其催化活性的提高.     

铁系催化剂中物相间作用及α—Fe2O3作用之研究

采用XRD、ESR和穆斯堡尔谱(MBS)考察了新鲜和经过丁烯还原处理的纯ZnFe_2O_4、α-FeO_3和双物相铁系催化剂的固态性质.实验发现这些丁烯氧化脱氢反应性能不同的样品,其固态性质也有较大的差异.对于双物相样品,由于物相间发生了相互作用,使其中α-Fe_2O_3和ZnFe_2O_4相的固态性质产生了不同程度的变化.与纯物相相比,双物相中α-FeO_3出现晶格畸变,ZnFe_2O_4相铁离子周围晶格氧离子的配位对称性增加,Fe~(3+)-O~(2-)键强度减弱.在无气相氧存在的反应条件下,双物相中的α-Fe_2O_3比纯α-Fe_2O_3更容易被丁烯还原.α-Fe_2O_3的作用是为氧化反应活化和传递氧离子.结合催化剂鲜品的催化反应性能,认为铁系催化剂具有双物相协同作用的机理特征.     

水蒸气和α-Fe_2O_3对铈改性半焦脱除单质汞的影响研究

采用浸渍法制备了铈改性半焦吸附剂(Ce/SC),在小型固定床反应器上考察了水蒸气和α-Fe_2O_3对Ce/SC脱除Hg~0性能的影响,并利用X射线衍射、H2程序升温还原、X射线光电子能谱等分析手段对其机理进行了探究。结果表明,水蒸气会明显抑制Ce/SC对单质汞的脱除效率,原因是H_2O分子在活性组分CeO_2表面发生解离,部分晶格氧转化成Ce-OH官能团,从而导致其氧化活性的降低;α-Fe_2O_3的加入对Ce/SC的脱汞性能无显著影响;当水蒸气和α-Fe_2O_3同时存在时,Ce/SC的脱汞效率虽然有所降低,但是其降低幅度明显低于水蒸气单独作用时的情况,这主要是因为水蒸气与α-Fe_2O_3作用增加了其表面化学吸附氧的含量,提高了α-Fe_2O_3的氧化活性,促进单质汞的氧化和脱除。     

高分子Langmuir-Blodgett膜的研究进展

利用Langmuir-Blodgett(LB)膜技术能够使薄膜中聚合物分子链获得高度有序的排列与组装,并使沉积后的膜具备可控的特殊结构以及不同寻常的物理化学性质.高分子LB膜可用于制造非线性光学材料、光电子器件、传感器单元、电极修饰膜,也可作为研究催化反应、电子转移、仿生模拟的理想模型.本文评述了芳杂环类合成高分子(聚酰亚胺、聚噻吩、聚乙烯基咔唑和聚苯胺)与几种天然高分子(木质素、纤维素、壳聚糖和蛋白质)的LB膜最近的研究进展,并详细讨论了高分子LB膜的制备、结构与表征,指出了这两类高分子LB膜的研究重点,并对该两类高分子LB膜潜在的应用进行了展望.     

稀土氧化物对α-Fe_2O_3半导体气敏特性的影响

制备了两个系列元件:系列Ⅰ在α-Fe_2O_3半导体氧化物中分别掺入La_2O_3、CeO_2、Pr_6O_(11)和Nd_2O_3;系列Ⅱ除α-Fe_2O_3+稀土氧化物外还掺入Sn~(4+)。测定了上述元件对于乙醇、甲苯、煤气、汽油等10种气氛在不同加热功率下的响应特性。结果表明,系列Ⅱ的灵敏度比系列Ⅰ普遍提高,两个系列在掺稀土氧化物后选择性比单纯的α-Fe_2O_3或α-Fe_2O_3=Sn~(4+)均有提高。所有掺稀土的元件对于乙醇、甲苯、甲烷等气体的灵敏度随着元件的加热功率的降低而升高,产生化学增感作用。热重分析还证实了掺Sn~(4+)的材料中SO_4~(2-)离子的含量增高,导致气敏性增加。     

NH_2-Fe_3O_4纳米粒子修饰电极测定水样中的微量铅和铜

采用一步法合成了氨基化四氧化三铁(NH_2-Fe_3O_4)磁性纳米材料,并以XRD,IR等手段对其进行了表征.将NH_2-Fe_3O_4组装到磁性玻碳电极表面,得了NH_2-Fe_3O_4修饰的磁玻碳电极,并以该修饰电极为工作电极,研究了其电化学性能.利用差分脉冲溶出伏安法研究了铅(Ⅱ)离子和铜(Ⅱ)离子在该修饰电极上的电化学行为.结果表明:NH_2-Fe_3O_4纳米粒子可显著提高Pb~(2+)和Cu~(2+)在电极表面的富集量,提高溶出峰电流.由于差分脉冲溶出伏安曲线中Pb~(2+)和Cu~(2+)的溶出峰电位差较大,且没有相互干扰,所以该电极可用于Pb~(2+)和Cu~(2+)的同时测定.     

新型偶氮苯自组装一LB组合有序膜的构造与表征

偶氮兹及其衍生物具有独特的光致异构化和电化学反应机制,其LB单分子膜作为一种高度有序的分子组装体系,以其诱人的应用前景引起了人们的极大兴趣．然而在这方面的研究中,LB膜通常是沉积在SnO。或镀金的基片上,其结构的相对木稳定性限制了实际应用的可能性．我们利用自组装技术,在金基底表面组装了具有特定末端基团的自组装单分子膜,然后利用LB技术构造偶氮苯衍生物的单分子膜,以期得到稳定而有序的偶氮苯LB膜,且不影响其光化学和电化学活性．本文报道了这种新型偶氮苯自组装一LB组合股的结构表征及其电化学行为．亚实验部分偶…     

可见光辐射下富勒烯[60]–氧化铁复合催化剂的制备及光芬顿法降解有机污染物研究（英文）

采用简单的可升级的化学浸渍法,将Fe_2O_3掺杂到富勒烯[60](C_(60))上,制得C_(60)-Fe_2O_3纳米复合材料.采用了粉末X射线衍射、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜、高分辨透射电镜、紫外-可见吸收光谱、拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱,对其进行了表征.结果发现,XPS数据中,Fe2p_(3/2)和Fe2p_(1/2)的XPS特征峰分别位于结合能710.9和724.1 eV处,对应Fe_2O_3的Fe~(3+).富勒烯颗粒均匀分散在Fe_2O_3纳米颗粒表面,Fe_2O_3纳米颗粒的平均尺寸大约为20–30 nm;Fe_2O_3对于可见光只有微弱的吸收,而制备出的C_(60)-Fe_2O_3纳米复合材料对于可见光有较强的吸收响应.本文将C_(60)-Fe_2O_3纳米复合光催化材料用于光催化降解50 mL,20mg/l MB和50 mL,10 mg/L苯酚实验.结果发现,在双氧水存在下和可见光(420 nm)辐射条件下,C_(60)-Fe_2O_3对上述有机污染物均有较好的降解效果.通过测定上述有机物的削减程度,评估了C_(60)-Fe_2O_3催化剂的光催化活性,通过改变实验条件,得到可见光/C_(60)-Fe_2O_3/双氧水体系的最佳光催化降解条件:在pH值为3.06~10.34的范围内,投加0.02 g催化剂,5 mol/L双氧水.结果表明,在最佳条件下,亚甲基蓝在80min内脱色率能达到98.9%,矿化率能达到71%.浸出实验的结果表明,C_(60)-Fe_2O_3复合光催化剂中的铁浸出量可以忽略不计.经过5次循环使用后,C_(60)-Fe_2O_3复合光催化剂仍具有较高的光催化活性.为了进一步验证C_(60)-Fe_2O_3复合光催化剂的应用广泛性,本文在可见光/C_(60)-Fe_2O_3/双氧水体系下,开展了降解RhB,MO和苯酚的试验,结果发现,该催化剂它们也具有高的降解效果.机理研究发现,C_(60)-Fe_2O_3复合光催化剂的高效催化能力可归因于C_(60)和Fe_2O_3的协同效应:在可见光辐射下,由于C_(60)具有独特的光敏性特征,能够接收电子并把它们转移到Fe_2O_3的Fe3d轨道,并通过一系列反应,达到Fe~(3+)/Fe~(2+)循环平衡.利用活性组分捕集实验,对光催化反应过程中的主要活性氧化剂进行了区分.结果表明,羟基自由基在整个过程中发挥了最主要的作用.     

Bi_(25)FeO_(40)/α-Fe_2O_3复合纳米颗粒光催化剂的制备与性能

采用溶剂热法,以聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子为稳定剂,分别制备了Bi_(25)FeO_(40)和Bi_(25)FeO_(40)/α-Fe_2O_3复合纳米颗粒,并利用X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)、比表面积和孔径分析仪(BET)和超导量子干涉磁强计等对其结构和性能进行了表征.结果表明,2种颗粒均为球形,尺寸均匀,粒径小于10 nm.当原料中Bi~(3+)/Fe~(3+)摩尔比为25∶1时,产物为Bi_(25)FeO_(40)纳米颗粒;Bi~(3+)/Fe~(3+)摩尔比为1∶1时,产物为Bi_(25)FeO_(40)/α-Fe_2O_3复合纳米颗粒.与Bi_(25)FeO_(40)纳米颗粒相比,Bi_(25)FeO_(40)/α-Fe_2O_3复合纳米颗粒的带隙变窄,对可见光吸收范围变宽,饱和磁化强度和光催化活性明显增强.这是由于复合颗粒中的α-Fe_2O_3具有超顺磁性,且两相界面存在的异质结构有利于光生载流子的分离和迁移,提高催化活性.2种纳米颗粒均可磁性回收,重复使用3次后催化活性下降较小.     

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%。     

α-Fe2O3空心球的简易合成及其储锂性能研究

利用葡萄糖作为模板,与Fe~(3+)溶液水热合成、高温煅烧后获得了空心球形的Fe_2O_3。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及物理吸附仪对其进行物相结构、形貌及多孔性分析。锂离子电池电化学性能测试结果表明,与立方型α-Fe_2O_3相比,空心球状的α-Fe_2O_3负极材料表现出更加优异的循环稳定性和倍率性能。在200 mA g~(-1)电流密度下首次放电比容量为1295 mAh g~(-1),首次库伦效率为81%。在500 mA g~(-1)电流密度下,空心球状α-Fe_2O_3电极首圈比容量高达1249 mAh g~(-1),首次库伦效率达到73%;循环500圈后,容量保持率为84%,库伦效率达98%以上。在1 A g~(-1)、2A g~(-1)大倍率电流密度下,放电比容量分别为1048 mAh g~(-1)、992 mAh g~(-1),容量保持率分别达到90%与85%。因此,空心结构α-Fe_2O_3负极材料不仅可以有效抑制充放电过程中电极的体积膨胀,还可以缩短锂离子的传输路径,提高电极材料的电化学性能。     

p/n结型α-Fe_2O_3光催化剂的光电压谱研究

自从1977年Schrauzcr在TiO_2上成功地光解水合成氨以来,人们对于半导体光催化剂进行了广泛的研究,而α-Fe_2O_3又因其对太阳能的良好吸收性能而显示了特殊的重要性。Kennedy等人分别对α-Fe_2O_3光阳极的光电性能,以及水在α-Fe_2O_3光阳极上的光分解等问题进行了研究。特別是1982年Somorjai报导在掺杂p/n结型a-Fe_2O_3体系成功地分解水制H_2以后,使α-Fe_2O_3的研究工作进入了一个新的阶     

Sn掺杂对氧空位型α-Fe_2O_3纳米颗粒光解水性能的影响

在退火前未抽真空条件下,采用滴涂法在常压氮气氛围中退火制备了含氧空位的α-Fe_2O_3纳米颗粒.通过在空气和氮气氛围中退火和向前驱体溶液直接加入SnCl_4制备的α-Fe_2O_3的方法研究了Sn掺杂对氧空位型的α-Fe_2O_3纳米颗粒光催化性能的影响.结果表明,氮气氛围中退火Sn掺杂得到的的α-Fe_2O_3在1.23V vs.RHE时的电流密度分别是氮气氛围中退火未掺杂的α-Fe_2O_3的35倍和空气氛围中退火Sn掺杂的α-Fe_2O_3的15倍,氮气氛围中退火和掺杂被证明是获得高催化性能必不可少的条件.Mott-Schottky曲线和交流阻抗谱表明,掺杂和氧空位能增大催化剂的载流子浓度的电导率.在牺牲剂溶液中测试发现,Sn掺杂导致材料的表面反应速率提高是催化剂活性的重要影响因素.