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.     

原位生长的α-Fe2O3/ZnO异质纳米棒阵列对乙醇气体的高选择性检测

采用两步溶液法在陶瓷管上原位生长了ZnO纳米棒阵列,然后以ZnO纳米棒为载体,通过水热法在其表面负载α-Fe₂O₃纳米粒子,生成异质α-Fe₂O₃/ZnO复合纳米材料。 α-Fe₂O₃/ZnO纳米棒直径30~80 nm,长1 μm左右,交叉排列形成纳米棒阵列,α-Fe₂O₃纳米粒子粒径约10 nm,均匀分布在ZnO纳米棒表面。 将纯ZnO和α-Fe₂O₃/ZnO纳米棒阵列制成气敏元件,测试并对比了2种气敏元件的气敏性能,揭示其气敏机理。 结果表明:α-Fe₂O₃纳米粒子的复合显著提高了ZnO纳米棒阵列对乙醇气体的灵敏度和选择性,在工作温度370 ℃时,对100 μL/L乙醇气体的响应值为85.4,是同条件下ZnO器件对乙醇响应值(9.4)的9.1倍,响应时间7 s,最低检出限为0.01 μL/L。 相关研究可以应用于痕量乙醇的快速、高灵敏度和高选择性检测。     

α-Fe2O3/石墨烯水凝胶复合材料的自组装制备及电化学性能

采用水热法自组装合成超薄α-Fe₂O₃/还原氧化石墨烯水凝胶（3DGH）复合材料.复合材料的物性表征和电化学测试结果表明,α-Fe₂O₃/3DGH材料呈三维多孔结构,直径约100 nm的α-Fe₂O₃颗粒均匀生长在还原氧化石墨烯片层上;通过调节复合材料中Fe³⁺的负载量,可实现α-Fe₂O₃颗粒的可控生长,粒径为200~30 nm;作为超级电容器的电极材料,α-Fe₂O₃粒径为100 nm左右时,铁负载量为40%的α-Fe₂O₃/3DGH复合材料具有最大的比电容（750.8 F/g,1 A/g）和循环稳定性（在10 A/g电流密度下,充放电5000次后比电容保持率为81.9%）,高于纯α-Fe₂O₃材料的比电容（251.6 F/g,1 A/g）和循环稳定性（充放电5000次后比电容保持率为43.8%）.     

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.     

固溶体α－(Fe1－χSbχ)2O3(0≤χ≤0.2)气敏材料

用化学共沉淀法在α-Fe₂O₃,中掺入锑离子,X-射线衍射(XRD)分析证实,锑离子可固溶于n型半导体α-Fe₂O₃中形成α－(Fe_1－χSb_χ)₂O₃(0≤χ≤02)固溶体。由于锑离子(Sb⁵⁺)部分取代α-Fe₂O₃晶格中Fe³⁺的格位,使得该系列材料的电导值增大一个数量级以上,气敏性能明显改善。     

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.     

用于生物检测的链霉亲和素修饰γ-Fe2O3@Au复合颗粒的制备与表征

制备了粒径为30 nm左右的γ-Fe₂O₃磁性颗粒, 利用巯基硅烷(MPTES)的偶联作用最终制备了粒径约为35.9 nm的金磁复合颗粒. 用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)等方法对所得金磁颗粒的表面形貌、大小、结构、光学和磁学性质进行了表征. 结果表明: 金成功地包覆到了γ-Fe₂O₃颗粒的表面, 所得金磁颗粒具有超顺磁性. 利用静电吸附作用, 链霉亲和素有效修饰到了γ-Fe₂O₃@Au复合磁性颗粒表面. 通过扫描仪检测其捕捉Cy3标记寡核苷酸序列后的荧光信号, 证明了链霉亲和素修饰的γ-Fe₂O₃@Au复合磁性颗粒有生物活性, 且没有荧光背景, 在生物检测领域表现出了很大的应用前景.     

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。     

介孔γ-Al2O3负载的高分散Ni-Ce-Zr氧化物的制备及其二氧化碳甲烷化研究

采用柠檬酸（CA）-浸渍法制备了介孔γ-Al₂O₃（γ-MA）负载的高分散Ni-Ce-Zr氧化物,并将其用于二氧化碳甲烷化反应。研究了柠檬酸加入量对催化剂物理化学性质及催化性能的影响。结果表明,柠檬酸的加入可明显提高Ni-Ce-Zr氧化物在γ-Al₂O₃表面的分散性,同时可以增加镍氧化物与载体间的相互作用。制备材料经氢气还原后得到Ni-Ce-Zr/γ-MA催化剂,镍纳米颗粒均匀分散于γ-Al₂O₃表面。Ni-Ce-Zr/γ-MA催化剂在二氧化碳甲烷化反应中表现出了较高的反应活性和几乎100%的甲烷选择性。反应活性随CA/（Ni+Ce+Zr）摩尔比的增加而增加,主要是由于镍颗粒尺寸的减小和Ni-Ce-ZrO_x物种电子和结构性质的提高。CA/（Ni+Ce+Zr）摩尔比为1的Ni-Ce-Zr/γ-MA催化剂在反应300 h内活性仅降低7%,并且没有明显积碳。表明催化剂在二氧化碳甲烷化反应中具有优异的反应稳定性和抗积碳性能。     

L-半胱氨酸改性Fe3O4纳米粒子的水热合成及其应用

以L-半胱氨酸为表面改性剂与粒径调节剂,采用水热法制备具有良好分散稳定性的磁性Fe₃O₄纳米粒子。通过透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、比磁饱和强度测定仪（VSM）等对产物进行表征,研究L-半胱氨酸对磁性Fe₃O₄纳米粒子的形貌、粒径分布、晶型结构、分散稳定性等的影响,理论推导了L-半胱氨酸改性后的Fe₃O₄纳米粒子（L-Fe₃O₄纳米粒子）的生成机制,将该材料作为载体吸附金种后探讨其在催化对硝基苯酚方面的应用。结果表明：沉降22 h时,调节pH值为7.0制备的Fe₃O₄纳米粒子的沉降高度大约是L-Fe₃O₄纳米粒子的6.5倍;吸附金种后的L-Fe₃O₄纳米粒子催化效率大约是未改性Fe₃O₄纳米粒子的5倍。L-半胱氨酸有效的改善了Fe₃O₄纳米粒子与分散介质之间的相容性,保护并改善了纳米粒子的分散稳定性,在污水处理等方面有潜在的应用。     

纳米Fe2O3/高氯酸铵复合粒子的制备及其热分解性能研究

用溶剂-非溶剂法制备了纳米Fe2O3／高氯酸铵(AP)复合粒子,并用TEM,SEM,XRD和ICP对其进行了表征．为了研究纳米复合粒子中纳米Fe2O3对AP热分解的催化性能,将相同比例的微米Fe2O3和纳米Fe2O3与AP分别简单混合后作对比,并用DTA对三种样品进行了热分析．结果表明,三种样品中的Fe2O3粒子都能催化AP的热分解;但纳米Fe2O3粒子的催化性能优于微米Fe2O3粒子,纳米Fe2O3／AP复合粒子中纳米Fe2O3对AP的催化性能优于纳米Fe2O3与AP简单混合物．与纳米Fe2O3与AP简单混合的样品相比,纳米复合粒子中的AP高温分解峰温降低20．1℃,低温分解峰几乎消失,表观分解热由850．2J／g提高到1080．8J／g．证明纳米Fe2O3与AP的复合处理能显著提高纳米Fe2O3对AP热分解的催化性能．并用不同样品中AP热分解的动力学参数对所得结果进行了理论分析．     

直形碳纳米管、分叉碳纳米管负载纳米NiO及其对高氯酸铵热分解的影响

采用射流进样催化裂解法制备了直形碳纳米管(CNTs)、分叉碳纳米管, 分别以二者为载体, 用化学沉积法制备了负载纳米NiO的复合粒子, 并研究了纳米NiO和CNTs的单一纳米粒子、简单混合物、复合物对高氯酸铵(AP)热分解的催化性能, 对催化效果的差异作了初步探讨. 结果表明: NiO/直形CNTs和NiO/分叉CNTs复合粒子比表面积大, 表面负载层的纳米NiO结晶好、粒子均匀、粒径小、分散性好. 复合粒子对AP热分解的催化效果比单一纳米粒子和简单混合物好, 其中NiO/分叉CNTs复合粒子催化效果最好, 使AP高温分解峰温降低了94.6 ℃, 使表观分解热增加了819 J/g. CNTs的载体支撑作用, 可防止NiO纳米粒子的团聚, 增大比表面积, 增加反应活性中心, 增加催化效果, 载体分叉CNTs的枝杈形结构, 有利于纳米NiO/分叉CNTs复合粒子催化性能的提高.     

羧甲基纤维素/Fe3O4复合纳米磁性材料的制备、表征及吸附性能的研究

采用改进的氧化沉淀法在羧甲基纤维素(CMC)体系中制备了以磁性纳米Fe₃O₄为核心, 外层包覆羧甲基纤维素的复合磁性纳米材料. 用透射电镜、X射线衍射、红外光谱、Zeta电位和震动样品磁强计对复合纳米Fe₃O₄进行了表面形貌、结构和磁学的表征. 在此基础上研究了复合纳米Fe₃O₄对Cu^2＋的吸附性能, 探讨了溶液pH、反应时间和 Cu^2＋的初始浓度对其吸附性能的影响. 实验结果表明, 复合Fe₃O₄粒子为反尖晶石型, 平均粒径在40 nm左右, 羧甲基纤维素在Fe₃O₄粒子表面是化学吸附, 复合Fe₃O₄粒子的饱和磁化强度为36.74 emu/g, 在中性溶液中Cu^2＋的吸附量最高, 吸附平衡时间为1.5 h, 二级动力学模型能够很好地拟合吸附动力学数据, 吸附等温数据符合Langmuir模型. 复合纳米Fe₃O₄对Cu^2＋的吸附机理主要为表面配位反应.     

磁性印迹纳米粒子固定血红蛋白修饰磁性电极构建过氧化氢传感器

采用表面印迹技术,以磁性二氧化硅纳米粒子（Fe₃O₄@SiO₂ NPs）作为载体、血红蛋白（Hb）为模板分子、正硅酸乙酯（TEOS）为印迹聚合物单体,制备了Hb印迹Fe₃O₄@SiO₂的磁性印迹纳米粒子（MMIPs NPs）. MMIPs NPs具有磁性内核和血红蛋白印迹壳层的核壳结构,可以富集并固定Hb. 使用壳聚糖将MMIPs NPs固定于磁性电极表面,构建血红蛋白类酶生物传感器,研究了Hb对过氧化氢（H₂O₂）的催化活性. MMIPS NPS相比于磁性非印迹纳米粒子（MNIPS NPS）,催化电流增加了14.3%. 采用磁性电极,MMIPS NPS、Hb和O₂的顺磁性使得该类酶生物传感器对H₂O₂的催化电流增加了60.0%. 血红蛋白类酶生物传感器电流响应与H₂O₂浓度在25 ~ 200 μmol·L^-1间呈线性关系,检出限为3 μmol·L^-1（S/N=3）,表明该类酶传感器对H₂O₂具有良好的催化性能.     

沉淀法制备Bi2O3的晶相转变过程及其光催化性能

以硝酸铋为原料,氨水为沉淀剂,通过液相沉淀法制得前驱体Bi(OH)₃,并将Bi(OH)₃分别在不同温度和时间下焙烧。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、热重(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)详细研究了Bi(OH)₃转变为Bi₂O₃的过程及相变过程中粒子形貌、大小、光吸收性质等。结果表明,前驱体Bi(OH)₃经过焙烧之后,发生了如下的转变过程:Bi(OH)₃→Bi₅O₇NO₃→β-Bi₂O₃/Bi₅O₇NO₃→β-Bi₂O₃/Bi₅O₇NO₃/α-Bi₂O₃→α-Bi₂O₃,而且转变过程伴随着粒子长大。在上述转变过程中,与Bi₅O₇NO₃向β-Bi₂O₃转变的过程相比,从β-Bi₂O₃到α-Bi₂O₃相变过程更为迅速。此外,以光催化降解罗丹明B(RhB)为模型反应,考察了不同晶相的Bi₂O₃光催化活性,结果表明Bi₅O₇NO₃和β-Bi₂O₃材料具有优异的光催化性能,而α-Bi₂O₃具有较低的光催化活性。     

四氧化三铁/单壁碳纳米管磁性复合纳米粒子分散固相微萃取-高效液相色谱法测定牛奶中的香精添加剂

通过化学键合的方法制备单壁碳纳米管包覆的四氧化三铁（Fe₃O₄/CNTs）磁性复合纳米粒子。首先用水热法合成磁性Fe₃O₄纳米粒子,并进行硅烷氨基化处理,羧基化的单壁碳纳米管通过1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）交联剂反应修饰到Fe₃O₄纳米颗粒表面。合成的Fe₃O₄/CNTs复合纳米粒子具有很高的磁响应度和很好的分散能力,是一种很好的分散固相萃取剂。本研究将合成的Fe₃O₄/CNTs纳米粒子用于分散固相微萃取富集牛奶中的香精添加剂,并与高效液相色谱分析联用,实现了香兰素和乙基香兰素的快速高效富集和高灵敏度检测,两者的检出限达10 μg/L,回收率大于92%。本研究表明,合成的Fe₃O₄/CNTs磁性复合粒子是一种很好的奶制品中香兰素添加剂的样品前处理富集材料。     

ZnCo2O4纳米粒子的可见光催化性能

研究了共沉淀分解法制备的ZnCo₂O₄纳米粒子的光学和可见光催化性能,并对其晶体结构和微观结构用X射线衍射、热重/差热分析、透射电镜和高分辨透射电镜等手段进行了表征.结果表明,制备的纳米粒子为纯相的ZnCO₂O₄,平均粒径约为10-20 nm.紫外-可见吸收光谱估计出ZnCo₂O₄纳米粒子的能带隙为3.39和2.09 eV.可见光（λ>420 nm）照射下,纳米粒子表现出降解亚甲基蓝溶液的光催化活性.ZnCo₂O₄纳米粒子的光催化活性可以归结为紫外和可见光下纳米粒子吸收光子（能量大于能带隙）的能力,以及它们的纳米尺寸,基于实验结果,本文提出了ZnCO₂O₄可能的能带结构.     

表面分子印迹磁性纳米粒子的制备及其血红蛋白传感应用

以Fe₃O₄磁性纳米粒子为载体、多巴胺（DA）为功能单体、血红蛋白（Hb）为模板分子,用氯铂酸氧化DA生成聚多巴胺（PDA）,同时氯铂酸还原为铂纳米粒子（PtNPs）,与Hb一起负载于Fe₃O₄纳米粒子表面,洗脱Hb后合成了表面分子印迹磁性纳米粒子（印迹Fe₃O₄/PDA-PtNPs）. 将印迹Fe₃O₄/PDA-PtNPs修饰于磁性玻碳基底表面,制得印迹Fe₃O₄/PDA-PtNPs修饰电极. 实验结果表明,印迹Fe₃O₄/PDA-PtNPs具有良好的水溶性,粒径分布均匀,生成的PtNPs具有良好的导电性和刚性. 用印迹Fe₃O₄/PDA-PtNPs构建的传感器对Hb具有良好的识别性,在0.14 ~ 2.7 μg·mL^-1 Hb浓度范围与交流阻抗变化值呈良好的线性关系,检出限（S/N=3）为0.05 μg·mL^-1.     

介孔γ-Al2O3微球的高效制备及负载Pd催化剂的性能

多孔γ-Al₂O₃由于具有高比表面积、 强吸附性和良好的热稳定性而被广泛用作载体材料. 但其存在制备方法复杂、 能耗高、 纯度低及环境污染等问题, 因此开发高效制备高纯度多孔γ-Al₂O₃的合成方法具有重要的研究价值. 本文利用醇铝水解缩合反应, 在常温常压下一步合成出具有高比表面积、 高孔体积、 高纯度的介孔纳米片状γ-Al₂O₃微球, 研究了醇铝水解缩合反应过程中添加剂用量、 反应温度和后处理烘干温度等条件对γ-Al₂O₃孔道结构及形貌的影响. 并采用浸渍法进一步制备出贵金属Pd高度分散的负载型介孔Pd/γ-Al₂O₃微球催化材料, 其在硝基苯加氢和苯甲醇氧化反应中均表现出优异的催化性能. 由于丰富的介孔孔道结构和高度分散的负载贵金属Pd, 介孔Pd/γ-Al₂O₃微球在反应30 min后就达到了93.78%的硝基苯转化率和98.58%的苯胺选择性, 比商用的纳米颗粒型Pd/γ-Al₂O₃分别提高了15.55%和17.58%, 且循环使用后其催化性能基本保持不变. 在苯甲醇氧化反应中, 介孔Pd/γ-Al₂O₃微球的苯甲醇转化率较对比样提高了26.39%且长时间保持不变. 本工作为开发高性能多孔γ-Al₂O₃负载型催化材料提供新的思路.     

基于表面修饰聚丙烯酸合成超顺磁/荧光纳米复合粒子

在聚丙烯酸修饰的Fe₃O₄纳米粒子表面共价结合罗丹明B, 获得分散性和荧光信号均得到改善的超顺磁/荧光复合纳米材料. 分别用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪、荧光光谱仪、X射线衍射仪(XRD) 和振动样品磁强计(VSM) 对合成的粒子进行了表征. 结果表明, 羧基化的Fe₃O₄纳米粒子和Fe₃O₄-荧光纳米复合材料的粒径基本相同, 为6～10 nm. Fe₃O₄-荧光纳米复合材料的饱和磁化强度为39.2 A•m²/kg, 室温下呈现超顺磁性, 具有较强的荧光信号.