Fe3O4和Zn2+掺杂型Zn1-xFe2+xO4纳米晶的溶剂热合成和电磁性能

利用溶剂热法, 在醋酸钠静电保护剂的辅助下, 成功制备出Fe₃O₄和Zn²⁺掺杂型Zn_0.07Fe_2.93O₄纳米晶. 利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜等对样品的晶体结构、粒径、形貌和化学组成进行了分析. 结果表明, 所得纳米晶的粒径均匀, 形貌为球形, 分散度好; Zn_0.07Fe_2.93O₄纳米晶的平均粒径(70 nm)明显小于Fe₃O₄(170 nm). 磁性能测量结果表明, 室温下Zn_0.07Fe_2.93O₄的饱和磁化强度(54.2 A·m²·kg^-1)小于Fe₃O₄ (81.6 A·m²·kg^-1). 利用矢量网络分析仪对样品的电磁性能和吸波性能进行了研究. 结果表明, Zn²⁺掺杂型Zn_0.07Fe_2.93O₄纳米晶的吸波性能优于Fe₃O₄, 前者的最大吸收峰(-19.3 dB)大于后者(-9.8 dB), 且吸收峰低于-10 dB的峰宽达2.5 GHz.     

多孔纳米CoFe2O4的制备及其对高氯酸铵的热分解催化性能

采用胶晶模板法制备出具有三维多孔结构的纳米CoFe₂O₄。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和N₂吸附-脱附对样品的晶型和形貌结构等进行表征,采用差示扫描量热法(DSC)对比研究多孔纳米CoFe₂O₄和球形纳米CoFe₂O₄对高氯酸铵(AP)的热分解性能的影响,并考察这两种催化剂对AP催化热分解的动力学参数。结果显示,制备出的多孔纳米CoFe₂O₄样品具有典型的尖晶石结构,孔径约200 nm;比表面积明显高于40 nm球形CoFe₂O₄,达到55.646 m²·g^-1。DSC测试结果表明：多孔纳米CoFe₂O₄的加入促进了AP的热分解,最高使AP的高温分解峰温降低91.46℃,能量释放最高达1120.88 J·g^-1,是纯AP分解放热量的2.3倍;多孔纳米CoFe₂O₄具有较高的比表面积,能提高催化反应的接触面积,使AP的高温分解峰温度更低,反应活化能较小,从而表现出比球形纳米CoFe₂O₄更高的催化活性。此外,对多孔纳米CoFe₂O₄催化AP的热分解机理进行初步探索,纳米多孔催化剂对气态中间产物的作用促进了AP的热分解。     

纳米晶材料SrMgxTi1-xO3的合成与表征

采用硬脂酸法合成纳米晶SrMg_xTi_1-xO₃(x=0.1～0.5)材料.用DTA,TG,XRD,IR,XPS和TEM进行表征.结果表明,粉末粒径d随SrMg_xTi_1-xO₃中镁含量、烧结温度和烧结时间的改变而变化;烧结所产生的粉末粒度分布均匀、大小适中;Mg²⁺部分替代SrTiO₃的Ti⁴⁺后,O的1_s光谱随着Mg²⁺含量的不同而发生变化.     

氮掺杂石墨烯与g-C3N4二维异质体对纳米Fe2O3光催化剂的复合改性

使用相分离的水解-溶剂热法制备了α-Fe₂O₃纳米粒子, 通过简单的湿化学法实现了质量分数为3%的石墨烯、 氮掺杂石墨烯和g-C₃N₄ 3种二维异质体对纳米α-Fe₂O₃的复合改性, 并比较了3种二维异质体对α-Fe₂O₃光催化活性的影响. 结果表明, 在光催化还原二氧化碳和降解液相苯酚过程中, 二维异质体的复合均提高了纳米α-Fe₂O₃的光催化活性, 氮掺杂石墨烯对α-Fe₂O₃的改性效果优于石墨烯, 其中g-C₃N₄对α-Fe₂O₃的改性效果最优. 通过表面光电压谱、 光电化学及羟基自由基等测试, 确认二维异质体的复合改性主要通过促进纳米α-Fe₂O₃的光生电荷分离和提高活性中间组分(羟基自由基)的含量提高纳米α-Fe₂O₃的光催化活性.     

相转移方法制备水溶性Fe3O4纳米晶

在有机溶剂中合成了超顺磁性的油溶性Fe₃O₄纳米晶. 利用相转移的方法成功地将油溶性Fe₃O₄纳米晶完全转移至水相中, 其中两性齐聚物——聚马来酸脂肪胺酯作为修饰剂包裹在Fe₃O₄纳米晶的表面. 利用透射电子显微镜(TEM)、红外光谱仪、热失重分析和动态光散射仪对水溶性纳米晶的形貌和结构进行了表征. 所制备的水溶性磁流体在外加磁场的环境中表现出所预期的超顺磁性行为. 两性齐聚物中疏水链的长度能够显著地影响相转移效果, 研究发现利用含有十六个碳链的聚马来酸十六胺酯来转移纳米晶时效果最好. 生物相容性测试实验表明两性齐聚物修饰的Fe₃O₄纳米晶在各种生理环境中都能够稳定地存在, 并没有发生团聚现象.     

纳米Fe2O3/端羟基聚丁二烯(HTPB)复合粒子的制备与表征

为改善纳米Fe₂O₃在固体推进剂中的分散性, 以端羟基聚丁二烯(HTPB)和异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)为包覆和固化材料, 分别采用直接共混法和分步共混法制得纳米Fe₂O₃/HTPB复合粒子. 采用HRTEM, TGA, FTIR和XRD等手段表征了复合粒子的结构, 对比了复合前后纳米Fe₂O₃的分散性, 测量了HTPB包覆量和包覆层厚度. 结果表明, 这两种方法均能实现HTPB对纳米Fe₂O₃物理包覆, 但分步共混法明显优于直接共混法|在分步共混法制得的纳米Fe₂O₃/ HTPB复合粒子中, 内层的纳米Fe₂O₃分散性好, 外层HTPB厚度均一. 复合粒子亲油性结果表明, 将纳米Fe₂O₃与HTPB进行复合, 可有效改善纳米Fe₂O₃在固体推进剂中的分散性.     

可再生Fe3O4/CuFeS2/生物质复合降解柱对有机染料的处理性能

采用具有单分散性、 平均粒径分别为(200±0.5) nm和(6.5±0.5) nm的Fe₃O₄纳米微球和CuFeS₂纳米晶与生物质废弃物复合制备出Fe₃O₄/CuFeS₂/生物质复合降解柱. 该降解柱能高效处理有机染料亚甲基蓝(MB)和罗丹明B(RhB), 降解率超过90%. CuFeS₂中的Cu⁺能显著促进芬顿反应, 而Fe₃O₄较强的磁性有利于催化剂的回收. 更重要的是, 再生后的复合柱对有机染料的降解率没有明显降低, 仍可达90%以上. 此外, 该降解柱可充分利用生物质废弃物, 解决其回收利用的难题.     

In2O3/ZrO2-TiO2空心球复合材料的制备与光解水制氢性能

以聚苯乙烯(PS)胶球为模板, 通过一步法结合煅烧后处理制备了空心球复合材料In₂O₃/ZrO₂-TiO₂. 采用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)、 紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)和氮气吸附-脱附等测试手段对复合材料的结构、 组成和形貌进行了表征. 结果表明, In₂O₃/ZrO₂-TiO₂复合材料的晶型结构以锐钛矿型TiO₂为主, 同时存在少量含有Ti—O—Zr键的混合氧化物. 该复合材料经聚苯乙烯模板处理后呈现空心球状结构, 球壁由纳米粒子堆积而成. In₂O₃/ZrO₂-TiO₂空心球复合材料的比表面积较大(66.92 m²/g), 且In₂O₃与ZrO₂-TiO₂复合后光吸收发生了红移. 对该复合材料光解水制氢性能的研究结果表明, 空心球状In₂O₃/ZrO₂-TiO₂具有较好的产氢效果(56.7 μmol/g, 8 h), 明显高于P25、 ZrO₂、 空心球状ZrO₂-TiO₂及粉末状In₂O₃/ZrO₂-TiO₂.     

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.     

表面钒修饰对α-Fe2O3材料光电化学性能的增强作用

对半导体材料进行表面化学修饰或改性,是提高其光催化活性、有效利用光能的一种重要措施.本文结合水热化学法、化学池沉积和后续热处理等,分别制备了未修饰α-Fe₂O₃和钒修饰的α-Fe₂O₃光电极材料.利用X射线粉末衍射(XRD)谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)技术分析表征了材料的晶相结构、化学组成和光谱吸收等固体物理化学性能;利用光电流测量和电化学交流阻抗谱(EIS)实验技术,并基于1 mol·L^-1NaOH (pH 13.6)中的光电化学水分解反应,研究了钒修饰对α-Fe₂O₃材料光电化学性能的增强作用.结果表明,与未修饰的Fe₂O₃材料相比,钒修饰α-Fe₂O₃样品出现FeVO₄的XRD特征峰,但临界光吸收波长未发生红移;钒修饰使Fe₂O₃材料的光电流增大4-5倍、光生载流子在电极表面的复合几率降低了3/4-4/5、电极表面电荷传递速率(表观一级速率常数)明显提高.结合Fe₂O₃/溶液界面半导体能带模型和有关研究结果,分析了研究体系的界面电荷动力学传输过程以及钒修饰使α-Fe₂O₃材料光电化学性能增强的原因.     

纳米光亮镀锌层的结构研究

用正电子湮没技术、X射线衍射技术和透射电子显微镜研究了氯化钾酸性纳米光亮镀锌层的晶体结构.结果表明,该纳米光亮镀锌层是一种介于晶态与非晶态之间的镀层结构,镀层中存在的有机物夹杂和渗氢以及纳米锌微晶中大量的界面原子使镀层具有很高的缺陷浓度,而且有机物夹杂和渗氢主要分布在纳米微晶的界面组元中.     

磁性AgBr/Ag3PO4/ZnFe2O4复合催化剂的制备及光催化性能

水热法结合原位沉淀法成功制备新型磁性溴化银/磷酸银/铁酸锌(AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄)复合催化剂,并通过X射线衍射、能量色散X射线、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱对其晶相结构、组成、形貌及吸光性能进行了表征。在可见光照射下,所制备的AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄复合催化剂光催化降解罗丹明B (RhB)的活性优于Ag3PO4/ZnFe₂O₄、AgBr/ZnFe₂O₄和P25 TiO₂。在酸性和碱性溶液中,AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄光催化剂呈现出优良光催化性能。在AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄体系中,光催化降解RhB的速率随着反应体系温度的升高而增大,由阿伦尼乌斯方程计算获得反应体系活化能为31.9 kJ·mol^-1。AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄复合材料优异的可见光催化活性归因于光生电荷的有效分离,所产生的超氧自由基和空穴是RhB降解的主要活性物种。     

Solid–solid interactions between ferric and cobalt oxides as influenced by Al2O3-doping

The solid–solid interactions between pure and alumina-doped cobalt and ferric oxides have been investigated using DTA, IR and XRD techniques. Equimolar proportions of basic cobalt carbonate and ferric oxide and different amounts of aluminum nitrate were added as dopant substrate. The amounts of dopant were 0.75, 1.5, 3.0 and 4.5 mol% Al₂O₃.

The results obtained revealed that solid–solid interaction between Fe₂O₃ and Co₃O₄ takes place at temperatures starting from 700°C to produce cobalt ferrite. The degree of propagation of this reaction increases progressively as a function of precalcination temperature and Al₂O₃-doping of the reacting solids. However, the heating of pure mixed solids at 1000°C for 6 h. was not sufficient to effect the complete conversion of the reacting solids into CoFe₂O₄, while the addition of a small amount of Al₂O₃ (1.5 mol%) to ferric/cobalt mixed solids followed by precalcination at 1000°C for 6 h conducted the complete conversion of the reacting solids into cobalt ferrite. The heat treatment of pure and the 0.75 mol%-doped solids at 900 and 1000°C effected the disappearance of most of IR transmission bands of the free oxides with subsequent appearance of new bands characteristic for the CoFe₂O₄ structure. An increase in the amount of Al₂O₃ added from 1.5–4.5 mol% to the mixed solids precalcined at 1000°C led to the disappearance of all bands of free oxides and appearance of all bands of cobalt ferrite. The promotion effect of Al₂O₃ in cobalt ferrite formation was attributed to an effective increase in the mobility of the various reacting cations. The activation energy of formation (ΔE) of CoFe₂O₄ phase was determined for pure and doped solids. The computed values of ΔE were, respectively, 99.6, 87.8, 71.9, 64.7 and 48.7 kJ mol⁻¹ for the pure solid and those treated with 0.75, 1.5, 3 and 4.5 mol% Al₂O₃.     

Photothermal performance of MFe2O4 nanoparticles

In this paper, we synthesized three kinds of ferrites and investigated their photothermal property. The result indicated that the photothermal effect of Fe₃O₄ and MnFe₂O₄ nanoparticles declined while that of ZnFe₂O₄ nanoparticles maintained relatively stable after preservation for 70 days, and then ZnFe₂O₄ nanoparticles could effectively kill cancer cells under NIR laser.     

Thermal solid–solid interactions and physicochemical properties of NiO/Fe2O3 system doped with K2O

The effects of calcination temperature and doping with K₂O on solid–solid interactions and physicochemical properties of NiO/Fe₂O₃ system were investigated using TG, DTA and XRD techniques. The amounts of potassium, expressed as mol% K₂O were 0.62, 1.23, 2.44 and 4.26. The pure and variously doped mixed solids were thermally treated at 300, 500, 750, 900 and 1000 °C. The catalytic activity was determined for each solid in H₂O₂ decomposition reaction at 30–50 °C. The results obtained showed that the doping process much affected the degree of crystallinity of both NiO and Fe₂O₃ phases detected for all solids calcined at 300 and 500 °C. Fe₂O₃ interacted readily with NiO at temperature starting from 700 °C producing crystalline NiFe₂O₄ phase. The degree of reaction propagation increased with increasing calcination temperature. The completion of this reaction required a prolonged heating at temperature >900 °C. K₂O-doping stimulates the ferrite formation to an extent proportional to its amount added. The stimulation effect of potassium was evidenced by following up the change in the peak height of certain diffraction lines characteristic NiO, Fe₂O₃, NiFe₂O₄ phases located at “d” spacing 2.08, 2.69 and 2.95 Å, respectively. The change of peak height of the diffraction lines at 2.95 Å as a function of firing temperature of pure and doped mixed solids enabled the calculation of the activation energy (ΔE) of the ferrite formation. The computed ΔE values were 120, 80, 49, 36 and 25 kJ mol⁻¹ for pure and variously doped solids, respectively. The decrease in ΔE value of NiFe₂O₄ formation as a function of dopant added was not only attributed to an effective increase in the mobility of reacting cations but also to the formation of potassium ferrite. The calcination temperature and doping with K₂O much affected the catalytic activity of the system under investigation.     

水相锌二次电池正极材料V2O5/C的电化学性能研究

采用溶胶－凝胶法合成了一种V₂O₅/C复合材料.扫描电镜（SEM）和红外光谱（FTIR）分析表明,这是一种外层V₂O₅胶体包覆内层乙炔分子的多孔复合材料.以V₂O₅/C作正极,锌片为负极,Zn(ClO₄)₂溶液为电解质组成水相锌二次电池,采用循环伏安（CV）和电化学阻抗谱（EIS）等方法研究发现:V₂O₅:C质量比为1:1时电极具有最好的电化学性能,电池开路电压达1.64 V; Zn^2＋能分别在1.01 V和1.26 V处分步嵌入V₂O₅/C结构中A、B两种位置,其嵌入电流密度峰值最高可达70 mA•g^－1,并且具有较好的循环充放电性能;在一定放电深度下,V₂O₅/C电极反应速率受Zn^2＋的扩散过程控制.     

Effect of iron concentration on the thermal behaviour of γ-Mn2O3

Samples of γ-Mn₂O₃ with various iron contents are obtained by co-precipitation from appropriate amounts of manganese sulphate and ferric nitrate solutions by a concentrated (2.5 N) boiling solution of sodium hydroxide. Thermal analysis, X-ray diffraction and IR spectroscopy of the specimens reveal that the presence of iron in γ-Mn₂O₃ up to 15 to 25 at.% leads to formation of a single phase γ-Mn₂O₃ solid solution, which is partly reduced to Mn₃O₄ around 680 °C and finally transforms to the -Mn₂O₃ phase on heating at or above 950 °C. With increasing iron concentration beyond 25 at.%, the formation of a ferrite phase has been detected in addition to the γ-Mn₂O₃ solid solution. However, this ferrite phase is thermally unstable and breaks down on heating around 600°C.     

可见光辐射下活性炭-铁酸镍杂化催化剂光催化氧化氨氮(英文)

铁酸镍(NiFe2O4)中的镍原子抑制其光芬顿催化活性.然而,活性炭(AC)能激活其光芬顿催化活性,结果导致复合催化剂AC-NiFe2O4在过氧化氢存在时可见光辐射下也可催化氧化氨氮.用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),傅里叶变换红外(FTIR)光谱,紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),比表面积和振动样品磁强计对催化剂进行了表征.光催化降解氨氮的实验表明,该复合催化剂在10 h内氨氮的降解率可达到91.0%,而同样条件下没有催化剂时氨氮的去除率只有24.0%.对照实验表明,裸铁酸镍在可见光辐射下,氨氮的降解率只有30.0%.这表明活性炭加速了氨氮的氧化速率.动力学研究表明,氨氮的氧化遵循一级反应动力学规律,其表观反应动力学常数为3.538×10-3min-1.机理研究表明,氨氮的氧化是通过生成HONH2中间体,然后转化为NO2-.8次循环实验表明该复合催化剂容易分离、可循环使用、且催化活性十分稳定.因此,该催化剂具有潜在的应用价值.     

铁酸锰/腐植酸复合材料制备及其对亚甲基蓝吸附性能

采用化学共沉淀法合成了一种腐植酸(Humic Acid,HA)包覆铁酸锰型磁性复合材料(MnFe₂O₄/HA)。采用扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术手段对其进行表征和分析表明,合成产物颗粒大小约200 nm,具有典型的尖晶石结构,腐植酸成功包覆在MnFe₂O₄颗粒表面,饱和磁化强度为34.01 A·m²/kg,在外界低磁场作用下30 s内便可从水溶液分离。 MnFe₂O₄/HA对亚甲基蓝的吸附是一个准二级动力学过程,在2 h达到平衡,较好的符合Langmuir吸附模型。 与MnFe₂O₄相比其对亚甲基蓝的吸附能力显著增强,室温下pH=9时最大吸附量可以达到29.94 mg/g。 MnFe₂O₄/HA可以作为一种有效去除水体中亚甲基蓝污染物的吸附材料。     

氧化锌修饰的铁酸铜催化剂水煤气变换性能研究(英文)

以250~400℃为活性测试温区,研究了氧化锌修饰的铁酸铜催化剂的水煤气变换性能。发现以2.5%ZnO修饰的催化剂表现出较高的催化活性,N2物理吸附、SEM、XRD、H2-TPR和CO2-TPD表征结果表明,适量ZnO的引入不仅能够促使CuFe2O4晶相发生转变,而且可以增强催化剂还原性能和增加弱碱性和中强碱性位点数量,同时也可改善铜铁之间的相互作用,从而提高了CuFe2O4的催化活性。