石墨烯-氧化钌纳米复合材料的水热法合成及电化学电容性能

通过水热法制备了石墨烯-氧化钌(G-RuO₂)纳米复合材料。对样品进行了X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和能量色散谱(EDS)表征。SEM结果表明氧化钌粒子均匀地分散在石墨烯层片上。TEM结果显示氧化钌纳米粒子的平均粒径约为3 nm。对样品进行了循环伏安和充放电性能测试,结果表明在1 A·g^-1的电流密度下,样品在H₂SO₄(1 mol·L^-1)溶液中具有219.7 F·g^-1的比电容。     

Pd/Fe3O4-MCNT磁性催化剂的制备、表征及催化性能

利用多元醇法制备了单分散Fe₃O₄纳米粒子修饰多壁碳纳米管(MCNT)的磁性复合材料, 并以X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线能量色散谱(EDS)对碳纳米管磁性复合材料的结构和组成进行了表征. 研究发现, 通过调控Fe₃O₄前驱体与MCNT载体的质量比, 可以很好地控制沉积的磁性纳米粒子大小. 以碳纳米管磁性复合材料为载体, 采用多元醇法成功制备了Pd负载量为3.0% (w)的Pd/Fe₃O₄-MCNT磁性催化剂. 磁性质测试表明碳纳米管磁性复合材料在负载Pd前后都具有良好的超顺磁性. 以肉桂醛加氢为探针反应研究了Pd/Fe₃O₄-MCNT的催化性能, 结果表明该催化剂表现出良好的催化加氢性能, 在外加磁场下催化剂能与液相反应体系高效分离, 循环使用4次后, 催化性能没有明显下降, 显示了良好的循环利用性能.     

金红石相TiO2-石墨烯复合材料的制备及其光催化性能

以鳞片石墨为原料, 用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO), 以异丙醇钛为钛源经一步水热法制备得到金红石相TiO₂-石墨烯复合材料(rGO-TiO₂), 考察了氧化石墨烯用量对复合材料光催化性能的影响. 采用X射线衍射(XRD), 比表面积(BET), 透射电镜(TEM), 扫描电镜(SEM), 拉曼光谱, 紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和荧光光谱(PL)等测试手段对复合材料进行表征. 结果表明: 复合材料中TiO₂为针簇状结构的金红石相, 与石墨烯能够均匀复合; 与纯金红石相TiO₂相比, 复合材料具有较大的比表面积. 研究了该复合材料在紫外光下对罗丹明B 以及可见光下对甲基橙光降解效果. 当氧化石墨烯浓度为0.5 mg·mL^-1时, 制备得到的复合材料rGO-TiO₂具有较好的光催化效果.     

三维连续结构Li4Ti5O12/石墨烯纳米复合材料:制备和其锂离子电池超长循环性能

利用具有三维连续纳米孔结构的热剥离石墨烯为骨架制备Li₄Ti₅O₁₂/石墨烯纳米复合材料。通过乙醇挥发法在热剥离石墨烯的纳米孔道内引入前驱物, 进一步高温热处理, 在热剥离石墨烯的孔道内原位形成Li₄Ti₅O₁₂纳米粒子。利用复合材料作为锂离子电池电极材料。电化学反应过程中, 热剥离石墨烯的三维连续结构确保了Li₄Ti₅O₁₂纳米粒子与石墨烯在长循环过程中的有效接触。因此, 复合材料表现出优异的循环稳定性。在5C下, 5 000次循环后, 其容量保持率高达94%。     

等离子体修饰磁载TiO2光催化剂性能研究

以化学共沉法制备的CoFe₂O₄纳米粒子为磁核,采用TiCl₄水解包覆技术制备磁载二氧化钛纳米复合粒子CoFe₂O₄ /TiO_x(TCF),利用低温等离子体技术修饰TCF制备了CoFe₂O₄/TiO₂(PTCF)纳米复合光催化剂。运用VSM(振动样品磁强计)技术对样品磁性能进行研究,结果表明：等离子体修饰后的复合材料仍具有较高的饱和磁化强度,可在外加磁场作用下实现催化剂在水中的分离与回收;样品的XRD、TEM和UV-Vis分析测试结果表明：等离子体修饰后的复合材料有锐钛矿型TiO₂存在;TEM谱图显示磁核CoFe₂O₄的平均粒径约为20 nm,TCF复合粒子的粒径约为30~40 nm,TiO₂包覆层的厚度为10~20 nm。与纯TiO₂相比PTCF样品对光的吸收拓展到整个紫外-可见区,扩大了光谱响应范围;对甲基橙溶液降解的光催化活性评价研究表明：TCF复合粒子等离子体修饰后的PTCF纳米复合光催剂的光催化活性明显提高。     

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.     

新型磁性荧光Fe3O4-CdSe纳米复合材料的制备

以1-十八烯作为高沸点溶剂, 在磁性粒子表面沉积量子点获得新型的磁性荧光Fe₃O₄-CdSe 纳米异质结构. 首先以乙酰丙酮铁(Fe(acac)₃)为前驱体, 二苯醚为溶剂, 油酸为表面活性剂和油胺(OAm)为表面活性剂兼还原剂, 通过溶剂热法制备单分散性的Fe₃O₄ 纳米粒子. 然后以1-十八烯为高沸点溶剂, CdO 为镉源,TOP-Se为硒源, 十六胺为表面活性剂以及硬脂酸为生长促进剂和成核剂制备得到新型的Fe₃O₄-CdSe纳米异质结构. 通过透射电镜(TEM), 傅里叶变换红外(FTIR)光谱, X射线衍射(XRD)谱, X射线光电子能谱(XPS)分析仪, 振动样品磁强计(VSM), 紫外-可见(UV-Vis)光谱和光致发光(PL)等手段对Fe₃O₄-CdSe 纳米复合材料的结构和性能进行表征. 结果表明, CdSe纳米粒子成功地吸附在Fe₃O₄纳米粒子表面, 并沿着c轴生长, 形成了宽3.6 nm, 长分别为14.5 和32.5 nm的新型枣核状和钉子状的异质结构体. 这种新型的Fe₃O₄-CdSe纳米复合材料是由磁铁矿Fe₃O₄和六方形的CdSe棒状结构组成, 具有较好的荧光性能和超顺磁性. 随着CdSe棒长度的增加, 荧光吸收峰向长波方向移动. Fe₃O₄纳米粒子, 枣核状和钉子状的Fe₃O₄-CdSe纳米复合材料的饱和磁化强度分别是57.80, 40.76和31.10 emu·g^-1.     

自旋转换-氧化石墨烯纳米复合材料的制备及磁性

利用氧化石墨烯（GO）表面具有丰富含氧基团的特点,采用原位生长法将经典的亚铁三氮唑自旋转换（SCO）配位聚合物[Fe（Htrz）₂（trz）]（BF₄）负载到二维材料GO的表面。利用X射线粉末衍射（PXRD）、红外光谱（FTIR）、SEM、TEM、拉曼等手段对自旋转换-氧化石墨烯（SCO-GO）纳米复合材料进行了表征。通过光谱表征发现,复合材料的FTIR和PXRD特征峰为GO和[Fe（Htrz）₂（trz）]（BF₄）特征峰的叠加,初步证明了自旋转换-氧化石墨烯纳米复合材料已成功制备。SEM和TEM分析直观地显示立方体状的[Fe（Htrz）₂（trz）]（BF₄）纳米颗粒均匀地分散在氧化石墨烯表面,且随着原位生长时间的增加,GO表面的[Fe（Htrz）₂（trz）]（BF₄）的负载量增加、尺寸增大。拉曼图谱表明[Fe（Htrz）₂（trz）]（BF₄）负载到GO表面后,氧化石墨烯特征拉曼峰的强度比（ID/IG）增大,说明氧化石墨烯的缺陷密集程度增大,[Fe（Htrz）₂（trz）]（BF₄）纳米颗粒与石墨烯之间的作用力增强。磁性测试表明不同自组装时间（1、6、12 h）的SCO-GO复合材料的T_1/2↑分别为381.1、381.5和382.4 K,T_1/2↓分别为345.9、345.0和344.8 K,其磁滞回线宽度分别为35.2、36.5和37.6 K,这是由于不同自组装时间的SCO-GO复合材料中[Fe（Htrz）2（trz）]（BF4）的负载量和尺寸的差异导致的。DSC分析结果和磁性结果一致,证实了SCO-GO复合材料自旋转变温度向高温区移动。     

干燥方式对高氯酸铵/石墨烯复合材料的结构和热分解行为的影响

通过溶胶-凝胶法制备了石墨烯水凝胶, 并将其与高氯酸铵(AP)复合, 然后分别采用自然干燥、冷冻干燥和超临界CO₂干燥三种干燥方式制备了AP/石墨烯复合材料, 并通过扫描电镜(SEM)、元素分析、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和热重-红外联用技术(TG-FTIR)研究了不同干燥方式对其结构和热分解行为的影响. 结果表明, 干燥方式对AP/石墨烯复合材料的形貌具有明显影响, 其中通过超临界CO₂干燥制备的AP/石墨烯复合材料基本能保持与石墨烯气凝胶相似的外观和多孔结构. 通过自然干燥、冷冻干燥和超临界CO₂干燥制备的AP/石墨烯复合材料中AP的质量分数分别为89.97%、92.41%和94.40%, 其中通过超临界CO₂干燥制备的复合材料中AP的粒径尺寸为69 nm. DSC测试结果表明, 石墨烯对AP的热分解过程具有明显的促进作用, 能使AP的低温分解过程大大减弱, 高温分解峰温明显降低. 三种干燥方式相比, 通过超临界CO₂干燥制备的AP/石墨烯复合材料中石墨烯的促进作用最明显. 与纯AP相比, 其高温分解峰温降低了83.7℃, 表观分解热提高到2110 J·g^-1. TG-FTIR分析结果表明, AP/石墨烯复合材料的热分解过程中, AP分解产生的氧化性产物与石墨烯发生了氧化反应, 生成了CO₂.     

可控制自由基聚合DPE法制备P(AA-MMA-ST)/Fe3O4磁性复合微球

在制备超细Fe₃O₄磁性粒子的基础上, 利用可控制自由基聚合DPE法制备出平均粒径为265 nm的P(AA-MMA-ST)/Fe₃O₄磁性复合微球. 采用XRD, TGA, FTIR等手段对所制备的磁性复合微球的形态、结构及磁响应性等进行了表征, 结果表明用DPE法制备出的磁性复合微球磁含量较高, 粒径比较均匀.     

Magnetic Fe3O4@mesoporous silica composites for drug delivery and bioadsorption

Magnetic Fe(3)O(4)@mesoporous silica (MS) composites were synthesized by generating Fe(3)O(4) nanoparticles in the mesoporous silica matrix using the sol-gel method in nitrogen atmosphere. The mesoporous silica hosts include SBA-15 particles owning highly ordered p6mm mesostructure, siliceous mesostructured cellular foams (MCFs), and fiber-like mesoporous silica (FMS) with unique pore structures. The X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and N(2) adsorption/desorption results show that Fe(3)O(4) functionalized MCFs and FMS possess suitable mesoporous structure for the adsorption of both small-molecular drug and large biomolecules. The biocompatibility tests on L929 fibroblast cells using MTT assay reveal low cytotoxicity of these systems. These Fe(3)O(4)@mesoporous silica composites show sustained release properties for aspirin in vitro. The release of the aspirin molecules from the pores of the Fe(3)O(4)@mesoporous silica composites is basically a diffusive process. Fe(3)O(4)@MCFs and Fe(3)O(4)@FMS owning larger pore size are good candidates for the adsorption of bovine serum albumin (BSA). These magnetic composites can be potential vectors for drug delivery and bioadsorption.     

FeOOH@Fe3O4复合材料合成及超级电容特性研究

以FeOOH为基质,氯化铁为铁源,通过溶剂热法制备得到包覆四氧化三铁的氧化铁黄。分别采用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和热重-差热分析(TG-DTA)等技术对包覆层物质及复合产物的结构和性质进行表征。结果表明:通过溶剂热法合成的复合产物表层是四氧化三铁结构,内部为羟基氧化铁。电化学测试结果表明FeOOH@Fe3O4在0.1A·g-1电流密度下比容量为89F·g^-1,在该电流密度下循环800次,容量维持在80%左右,优于FeOOH和Fe3O4;FeOOH@Fe3O4复合产物的比表面积为17.08m^2·g^-1,且FeOOH@Fe3O4电极内阻为1.45Ω,低于FeOOH和Fe3O4,这主要是由于FeOOH@Fe3O4有效结合了FeOOH比表面积大和四氧化三铁导电性高的优势,扩大了电解液离子与电极活性物质的接触面积,提高了电子和离子在电极材料中的传递速率。     

磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4的制备及催化活性

采用超声法将磁基体Fe3O4和BiVO4复合,制备了易于固液分离的磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、透射电子显微镜(TEM)和磁学性质测量系统(MPMS)对产物进行了表征,并以亚甲基蓝为目标降解物,考察了BiVO4/Fe3O4的可见光催化活性。当BiVO4与Fe3O4质量比为5:1时,BiVO4/Fe3O4的催化活性最高,反应经过5 h,对亚甲基蓝的降解率达到92.0%,而单独使用BiVO4为催化剂,降解率仅为72.5%。这表明Fe3O4不仅起到磁基体的作用,还起到助催化剂的作用。BiVO4/Fe3O4在外加磁场的作用下很容易被分离,撤消外加磁场后,通过搅拌又可重新分散。BiVO4/Fe3O4 3次回收后的降解率仍高于80%。     

膨胀石墨/聚苯胺/Fe_3O_4复合材料的制备及吸波性能

采用原位聚合方法制备了膨胀石墨/聚苯胺(EG/PANI)复合材料,将Fe_3O_4负载于EG/PANI表面,得到具有电磁吸收性能的EG/PANI/Fe_3O_4复合材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及矢量网络分析仪(VNA)等对复合材料的形貌、成分和吸波性能进行了研究.吸波性能分析结果表明,当掺杂浓度为0.05 mol/L,匹配厚度d=2 mm时,样品的最小反射损耗(RLmin)在8.64 GHz处达到-37 dB.随着掺杂浓度的增加,最小反射损耗峰向低频移动,对应的匹配厚度逐渐变厚.材料的介电弛豫极化、涡流损耗及λ/4模型的干涉相消现象出现的双峰,使EG/PANI/Fe_3O_4复合材料在电磁波吸收领域有一定的应用前景.     

四氧化三铁纳米粒子表面接枝聚L-谷氨酸苄酯多孔微载体的构建和性能

在氨基化改性的四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米粒子表面引发N-羧酸酐L-谷氨酸苄酯(BLG-NCA)开环聚合, 制得四氧化三铁/聚L-谷氨酸苄酯(PBLG)复合材料(Fe₃O₄-g-PBLG). 改变单体和引发剂比例可以调控Fe₃O₄-g-PBLG的接枝率, 采用热失重分析(TGA)测得实际接枝率分别为66.36%, 79.66%和89.52%. 通过双乳液挥发法制备磁性Fe₃O₄-g-PBLG多孔微载体, 其中接枝率为89.52%的微载体密度为1.034 g/mL, 孔隙率为92.57%, 粒径为200~300 μm, 孔径为40~50 μm, 保水率为370%~400%. 同时Fe₃O₄-g-PBLG微载体具有超顺磁性, 在外加磁场作用下可排布成任意形状, 对治疗复杂结构的骨缺损具有显著优势. 因此Fe₃O₄-g-PBLG多孔微载体在骨组织工程领域具有潜在应用价值.     

Iron oxide coated gold nanorods: synthesis, characterization, and magnetic manipulation

We report a simple process to generate iron oxide coated gold nanorods. Gold nanorods, synthesized by our three-step seed mediated protocol, were coated with a layer of polymer, poly(sodium 4-styrenesulfonate). The negatively charged polymer on the nanorod surface electrostatically attracted a mixture of aqueous iron(II) and iron(III) ions. Base-mediated coprecipitation of iron salts was used to form uniform coatings of iron oxide nanoparticles onto the surface of gold nanorods. The magnetic properties were studied using a superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer, which indicated superparamagnetic behavior of the composites. These iron oxide coated gold nanorods were studied for macroscopic magnetic manipulation and were found to be weakly magnetic. For comparison, premade iron oxide nanoparticles, attached to gold nanorods by electrostatic interactions, were also studied. Although control over uniform coating of the nanorods was difficult to achieve, magnetic manipulation was improved in the latter case. The products of both synthetic methods were monitored by UV-vis spectroscopy, zeta potential measurements, and transmission electron microscopy. X-ray photoelectron spectroscopy was used to determine the oxidation state of iron in the gold nanorod-iron oxide composites, which is consistent with Fe2O3 rather than Fe3O4. The simple method of iron oxide coating is general and applicable to different nanoparticles, and it enables magnetic field-assisted ordering of assemblies of nanoparticles for different applications.     

CuTAPc-Fe3O4纳米复合粒子及其漆酶固定化研究

漆酶的固定化研究对基于漆酶催化的光纤生物传感器具有十分重要的意义，制备了四氨基酞菁铜(CuTAPc)-Fe3O4纳米复合粒子，并用红外(IR)、场发射扫描电镜(FEG—SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱、粒径仪等对其进行了表征．结果表明形成了以CuTAPc包覆在Fe3O4纳米粒子表面的纳米复合粒子，粒子呈现不规则球形，且分布均匀，粒子平均粒径在50nm左右，用此纳米复合粒子通过戊二醛交联法固定了漆酶，固定后的酶比游离酶具有更好的贮存稳定性及操作稳定性，这为研制高性能的光纤生物传感器打下了较好的基础。     

表面活性剂碳化法合成Fe3O4/C复合物及其电化学性能

以水热法合成的包覆油酸的α-Fe₂O₃粒子为前驱体, 在氩气下500 °C煅烧1 h, 得到Fe₃O₄/C纳米复合物. 用傅里叶变换红外(FTIR)光谱, X射线衍射(XRD), 扫描电镜(SEM), X射线能量散射(EDX)谱, 高分辨透射电镜(HRTEM), 元素分析, 循环伏安(CV)和恒流充放电测试等方法对材料的结构、形貌、成分及电化学性能进行了表征. 结果表明: 所制备的Fe₃O₄/C复合物呈长约200 nm, 粗约100 nm的纺锤形, 表面碳层厚约1-2 nm, 碳含量为1.956%(质量分数); 这种复合物作为锂离子电池负极材料具有很好的循环稳定性(在0.2C (1C=928 mA·g^-1)循环80次后具有691.7 mAh·g^-1比容量)和倍率性能(在2C循环20次后依然有520 mAh·g^-1比容量). 相对于未包覆的商业Fe₃O₄粒子, 复合物显著提高的电化学性能是由于碳包覆能防止粒子聚集, 提高导电性以及稳定固体电解质界面(SEI)膜.     

Controllable synthesis, magnetism and solubility enhancement of graphene nanosheets/magnetite hybrid material by covalent bonding

Hybrids of Fe(3)O(4) nanoparticles and surface-modified graphene nanosheets (GNs) were synthesized by a two-step process. First, graphene nanosheets were modified by SOCl(2) and 4-aminophenoxyphthalonitrile to introduce nitrile groups on their surface. Second, the nitrile groups of surface-modified graphene nanosheets were reacted with ferric ions on the surface of Fe(3)O(4) with the help of relatively high boiling point solvent ethylene glycol to form a GNs/Fe(3)O(4) hybrid. The covalent attachment of Fe(3)O(4) nanoparticles on the graphene nanosheet surface was confirmed by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), energy-dispersive X-ray spectrometer (EDS) and scanning electron microscopy (SEM). TEM and HRTEM observations indicated that the sizes of the nanoparticles and their coverage density on GNs could be easily controlled by changing the concentration of the precursor and the weight ratio to GNs. Magnetic measurements showed that magnetization of the hybrid materials is strongly influenced by the reaction conditions. Chemically bonded by phthalocyanine, the solubility of as-synthesized GNs/Fe(3)O(4) hybrid materials was greatly enhanced, which was believed to have potential for applications in the fields of composites, wastewater treatment and biomaterials.     

Direct formation of thermally stabilized amorphous mesoporous Fe2O3/SiO2 nanocomposites by hydrolysis of aqueous iron III nitrate in sols of spherical silica particles

Nanocomposite materials containing 10% and 20% iron oxide/silica, Fe2O3/SiO2 (w/w), were prepared by direct hydrolysis of aqueous iron III nitrate solution in sols of freshly prepared spherical silica particles (St?ber particles) present in their mother liquors. This was followed by aging, drying, calcination up to 600 degrees C through two different ramp rates, and then isothermal calcinations at 600 degrees C for 3 h. The calcined and the uncalcined (dried at 120 degrees C) composites were characterized by thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), N2 adsorption/desorption techniques, and scanning electron microscopy as required. XRD patterns of the calcined composites showed no line broadening at any d-spacing positions of iron oxide phases, thereby reflecting the amorphous nature of Fe2O3 in the composite. The calcined composites showed nitrogen adsorption isotherms characterizing type IV isotherms with high surface area. Moreover, surface area increased with the increasing of the iron oxide ratio and lowering of the calcination ramp rate. Results indicated that iron oxide particles were dispersed on the exterior of silica particles as isolated and/or aggregated nanoparticles. The formation of the title composite was discussed in terms of the hydrolysis and condensation mechanisms of the inorganic FeIII precursor in the silica sols. Thereby, fast nucleation and limited growth of hydrous iron oxide led to the formation of nanoparticles that spread interactively on the hydroxylated surface of spherical silica particles. Therefore, a nanostructured composite of amorphous nanoparticles of iron oxide (as a shell) spreading on the surface of silica particles (as a core) was formed. This morphology limited the aggregation of Fe2O3 nanoparticles, prevented silica particle coalescence at high temperatures, and enhanced thermal stability.