纳米化Fe2O3粉体的制备与表征

采用分析纯FeCl3·6H2O和NH3·H2O为主要原料,以均匀沉淀法制备了Fe2O3纳米粉体.通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)及差热分析(DTA)等手段研究了热处理温度、分散剂、反应pH值对Fe2O3相变、结构、形貌及纳米属性的影响.结果表明:纳米化增大了Fe2O3的表面能,γ-Fe2O3转变为α-Fe2O3的温度仅为238.2 ℃,比常规粉体降低了约312 ℃;由于量子尺寸效应和表面效应,使用分散剂后α-Fe2O3纳米粉体的分散性、均匀性得到改善,粒径下降,Fe-O键伸缩及弯曲振动IR吸收频率发生蓝移;尤其是硬脂酸钠分散后α-Fe2O3的Fe-O伸缩、弯曲振动吸收频率分别蓝移11.57、10.93 cm-1;获得了液相均匀沉淀法制备Fe(OH)3纳米粉体的最佳工艺条件.     

t-ZrO2/α-Al2O3超细晶复合粉体的低温燃烧合成

以Al(NO3)3*9H2O、ZrO(NO3)2*2H2O和Y(NO3)3*6H2O为原料,采用低温燃烧合成(LCS)法制备了多种不同ZrO2/Al2O3比的复合粉体,对其物相和形貌进行了表征.实验结果表明,采用LCS法在400℃合成的t-ZrO2/α-Al2O3复合粉体晶粒超细,其结晶程度随ZrO2/Al2O3比的增加逐渐降低,晶粒大小也随ZrO2/Al2O3比的变化而有规律地变化.     

Pd掺杂的纳米晶α-Fe_2O_3基CO敏感元件

采用共沉淀法制备了掺杂 Pd和其它元素的纳米晶α-Fe2 O3 粉体 ,并制作了厚膜型 CO敏感元件 .用XRD、TEM和比表面积测定技术对合成的粉体进行了表征 ,考察了掺杂元素的种类和含量及焙烧温度对敏感元件的灵敏度的影响 .结果表明 ,掺杂 5% Sn4 和 1 % Pd2 ,在 4 50℃焙烧的α-Fe2 O3 对 CO的气敏性最佳 .     

Pd掺杂的纳米晶a-Fe2O3基CO敏感元件

采用共沉淀法制备了掺杂Pd和其它元素的纳米晶α-Fe2O3粉体,并制作了厚膜型CO敏感元件.用XRD、TEM和比表面积测定技术对合成的粉体进行了表征,考察了掺杂元素的种类和含量及焙烧温度对敏感元件的灵敏度的影响.结果表明,掺杂5％Sn4+和1％Pd2+,在450℃焙烧的α-Fe2O3对CO的气敏性最佳.     

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.     

Cu掺杂α-Fe2O3纳米粉体的掺杂量分析与X射线衍射研究

采用分析纯FeCl3·6H2O和NH3·H2O为主要原料,控制不同n(Cu2+)/n(Fe3+),利用均匀共沉淀法制备了Cu掺杂的α-Fe2O3纳米粉体.通过原子吸收光谱(AAS)和X射线衍射(XRD)分析了样品中Cu2+的掺杂量,并研究了掺杂对α-Fe2O3晶胞参数、晶粒度等的影响.结果表明,Cu掺杂α-Fe2O3仍为刚玉型结构,但晶胞参数a、b、c表现出增大趋势;Cu掺杂使α-Fe2O3晶体结构产生替位杂质缺陷,增大了α-Fe2O3的晶核生长活化能,使其晶粒度减小;随着Cu掺杂量的增大,α-Fe2O3的晶核生长活化能逐渐增大,晶粒度逐渐减小.该研究为α-Fe2O3半导体材料的性能及应用研究提供了指导.     

醋酸钾溶液体系中α-Fe_2O_3纳米微球的离子液体辅助合成及气敏性能研究

以Fe Cl3·6H2O和CH3COOK为反应物,以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯化物([Bmim]Cl)为结构导向剂和表面活性剂,采用水热合成法在150℃反应8 h制备出结晶度好、形貌规整,直径为10~30 nm的α-Fe2O3纳米微球.考察了[Bmim]Cl的添加量对氧化铁形貌和气敏性能的影响.气敏性能测试结果表明:当离子液体添加量为12 mmol时,α-Fe2O3纳米微球对乙醇的气敏性能最佳.在工作温度为300℃时,对50μL/L乙醇的灵敏度达到7.56,是不添加离子液体时制备的α-Fe2O3的5.6倍,在10~200μL/L的检测范围内灵敏度与浓度具有良好的线性关系(R=98.8%),并且具有良好的选择性和稳定性.本文还详细探讨了α-Fe2O3纳米微球对乙醇的敏感机理,以及工作温度对其气敏性能的影响.     

Pd掺杂的纳米晶α-Fe2O3基CO敏感元件

采用共沉淀法制备了掺杂Pd和其它元素的纳米晶α-Fe2O3粉体,并制作了厚膜型CO敏感元件,用XRD、TEM和比表面积测定技术对合成的粉体进行了表征,考察了掺杂元素的各类和含量及焙烧温度对敏感元件的灵敏度的影响,结果表明,掺杂5％Sn^4＋和1％Pd^2 ,在450℃焙烧的α-Fe2O3对CO的气敏性最佳。     

微孔树脂镶嵌超细α-Fe2O3催化剂的制备、表征及其在苯酚H2O2羟化制备苯二酚反应中的应用

用离子交换方法制备了α-Fe2O3／微孔树脂催化剂。XRD，TEM和Moessbauer谱测试结果表明，制得的α-Fe2O3粒子尺寸非常细小，其粒径至少在5nm以下，该催化剂在苯酚H2O2羟化制备苯二酚反应中表现出了良好的催化活性，在n(苯酚）／n(H2O2)=3条件下，苯酚的有效转化率可达到22．4％，产物中邻苯二酚和对苯二酚的物质的量比接近1.4:1，反应放大3000倍后羟化活性及产物的选择性基本不变，与化学沉淀法制得的纳米α-Fe2O3羟化活性比较认为，造成二者催化活性不同的主要原因是α-Fe2O3的粒径发生了变化。     

Al掺杂α-Fe2O3材料的制备、表征和气敏特性

采用均相沉淀法制备了纯α-Fe2O3(300 ℃煅烧)和Al掺杂α-Fe2O3(300和400 ℃煅烧), 使用SEM, XRD, ICP和红外光谱等手段进行表征, 并利用气敏仪测试无水乙醇和90＃汽油在不同条件下对材料的响应性能. 结果表明, 微量Al掺杂不改变α-Fe2O3材料的物相, 但会阻碍晶粒生长, 使颗粒变小及Fe2O3晶格间隙中的铁原子数目增多, 材料的导电率增大, 从而显著提高材料的气敏性能. Al掺杂α-Fe2O3对乙醇的响应性能优于对汽油的响应性能, 在乙醇气氛中, 材料对湿度仍然不敏感. 经400 ℃煅烧的Al掺杂α-Fe2O3稳定性较好, 可作为检测乙醇气体的半导体气敏材料.     

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.     

三维有序大孔α-Fe2O3的制备及电化学性能研究

通过聚苯乙烯(PS)胶晶模板法合成了三维有序大孔(3DOM) α-Fe2O3, 运用扫描电镜、热重分析、X射线衍射、电化学充放电等多种方法对其结构和性能进行了表征和研究. SEM表明PS 胶晶模板和3DOM α-Fe2O3呈周期性排列. 合成的3DOM α-Fe2O3为三维有序多孔网状结构, 具有球型和六边形的孔隙形貌, 其孔径大小约为(115±10) nm; 孔壁由α-Fe2O3纳米晶粒组成, 壁厚为20～30 nm. XRD图谱表明经过煅烧除去模板后, 形成了纯α-Fe2O3相. 当3DOM α-Fe2O3作为锂离子电池负极材料时, 首次放电充电容量分别高达1880和1130 mAh•g－1, 20次循环后可逆容量依然高达631 mAh•g－1, 库仑效率大于90%.     

水热法制备SnO2/α-Fe2O3纳米复合材料

用α-Fe2O3纳米粒子作为前驱物,以SnC l4和NaOH作为反应试剂,通过简单的水热法制备了SnO2/α-Fe2O3纳米复合材料。SnO2/α-Fe2O3纳米复合材料具有有趣的形貌:直径约为20nm的SnO2纳米棒以α-Fe2O3纳米粒子为中心向四周辐射生长。利用X-ray粉末衍射(XRD),透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)等测试手段对样品的成份、结构、形貌和尺寸进行了表征,初步探讨了SnO2/α-Fe2O3纳米复合材料的形成机理。     

γ-Fe_2O_3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)=7.88×104mg/m3]和线性度(7.88×102~1.58×105mg/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.     

共沉淀-喷雾干燥法制备Sm2O3掺杂CeO2纳米粉体

以Sm（NO3）3.6H2O和Ce（NO3）3.6H2O为原料,用共沉淀-喷雾干燥法制备了Sm2O3掺杂CeO2（SDC）粉体。通过沉降实验、TG-DSC、XRD、BET、SEM和粒度分布对前驱体的分散性、稳定性及制得的SDC粉体性能进行表征,研究了洗涤方法、分散剂对前驱体及SDC粉体的影响。结果表明：无机陶瓷膜洗涤后前驱体分散性好,经500℃以上温度焙烧后的粉体为立方萤石型结构。加入分散剂后前驱体的分散性明显提高,制得的SDC粉体比表面积显著增加,最终获得了晶粒平均粒径为12.51 nm、团聚态颗粒为球形的SDC纳米粉体。     

α-Fe2O3纳米微粒的制备及其M(o)ssbauer谱研究

通过高能球磨的研磨,直接由普通α-Fe2O3粗颗粒制得了粒径约为10nm的α-Fe2O3纳米微粒.发现所得纳米微粒的室温M?ssbauer谱为不对称向内加宽的磁分裂六线峰.分析表明,不对称向内加宽现象主要由集体磁激发效应所引起.球磨所得α-Fe2O3纳米晶具有很高的各向异性常数值(K=8.9×103J·m-3).     

单分散α-Fe_2O_3纳米结构空心亚微球的制备及表征

采用一种新的溶液生长法结合多步包覆法在自制的不同粒径SiO2单分散亚微球表面包覆不同厚度的β-FeOOH涂层,得到单分散β-FeOOH/SiO2核壳结构亚微球.实验结果表明,SiO2核心颗粒尺寸对表面涂层的形态和包覆均匀性有很大影响.当SiO2核心颗粒的平均粒径为250 nm左右时,β-FeOOH表面涂层均匀,颗粒间团聚较少,一次包覆后涂层厚度约为35 nm.涂层中β-FeOOH纳米棒的尺寸随着所选SiO2核心颗粒粒径的增大而相应增大.经多次包覆能够显著提高涂层的厚度,3次包覆后β-FeOOH表面涂层厚约100 nm.β-FeOOH/SiO2核壳结构亚微球与质量分数5%的NaOH溶液反应后,于600℃焙烧2 h得到了单分散α-Fe2O3空心微球.单分散α-Fe2O3空心亚微球表层是由α-Fe2O3纳米棒搭建而成的三维网络结构,α-Fe2O3纳米棒的尺寸与核壳结构中β-FeOOH纳米棒的尺寸基本一致.     

消解炉水热法制备超细α-Fe2O3粒子

水热法是制备超细晶粒的一种重要方法。我们以Fe(OH)3凝胶为前驱物,用环境分析测定COD时使用的消解管作反应器,用消解炉水热法制备了超细立方形和球形的α-Fe2O3粒子。该法具有反应时间短、形成的颗粒均匀、便于观察制备过程中反应体系的变化、可平行进行多组试验,试样用量少。     

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。     

沉淀铁催化剂在F-T合成反应过程中的物相变化

 采用元素分析、X射线衍射和穆斯堡尔谱等手段研究了喷雾干燥沉淀Fe-Cu-K/SiO2催化剂在F-T合成反应过程中的物相变化. 结果表明,新鲜催化剂样品主要由α-Fe2O3组成,且81.1%的α-Fe2O3粒径小于13.5 nm. 随着反应时间的延长,催化剂表面碳沉积物的含量逐渐增多,不饱和度逐渐增大; χ-Fe5C2的含量逐渐增多,Fe3O4的含量逐渐减少并趋于稳定. 超顺磁Fe3+的含量呈先增加后减少的变化趋势. 由于碳沉积物是由CO生成的,而χ-Fe5C2是由α-Fe2O3经Fe3O4生成的,故催化剂表面碳沉积物的生成先于χ-Fe5C2的生成.