纳米钙钛矿LaxSr1-xFe1-yCoyO3复合氧化物的制备和表征

用甘氨酸-硝酸盐燃烧合成法，制备La_xSr_1-xFe_1-yCo_yO₃复合氧化物的陶瓷粉末，对该钙钛矿型氧化物进行了XRD、IR、紫外漫反射光谱及循环伏安曲线分析。结果表明：该复合氧化物粉体平均晶粒为15.3～29.8 nm,为立方和正交晶系。该氧电极具有双功能催化特性，但不完全可逆。对水溶液染料进行光解实验，利用紫外-可见、人工神经网络光度法研究La_xSr_1-xFe_1-yCo_yO₃的催化性能。结果表明：CO²⁺的加入可使La_xSr_1-xFeO₃的光催化活性有所提高，B位离子(Fe³⁺，CO²⁺)改变与加入，使La_xSr_1-xFe_1-yCo_yO₃(x=0.7，0.3；y=0.3，0.9，1)光催化活性高于La_xSr_1-xFeO₃。同时，对5种染料进行紫外光解，在0.75 h，脱色率大于91%，并为动力学一级反应。     

FexOy/SBA-15介孔分子筛的合成以及性能研究

在酸性溶液中利用溶胶凝胶-pH值控制两步法直接合成Fe_xO_y/SBA-15介孔分子筛，同时利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、小角度X射线衍射(Low-angle XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及振动样品磁强计(VSM)对制备的各种SBA-15介孔分子筛进行结构以及性能的测试、表征。结果显示Fe_xO_y均匀地分散在SBA-15的骨架中，而且会对SBA-15介孔分子筛起钉轧作用。而后着重研究了Fe_xO_y的加入对SBA-15介孔分子筛的热稳定性、催化特性以及磁学性能的影响。Fe_xO_y的引入可以增加制备的SBA-15介孔分子筛的热稳定性;Fe_xO_y的引入可以改善SBA-15介孔分子筛的催化活性，得到了开口的、石墨化程度较好的纳米碳管。Fe_xO_y的引入使SBA-15介孔分子筛具有明显的铁磁性。     

凝胶自燃法合成LaxSr1-x CoyFe1-y O3-α纳米粉体

用凝胶自燃法制备了La_xSr_1-x Co_yFe_1-y O_3-α纳米粉体，研究了粉体的元素组成和掺杂性能，表征了粉体的晶相结构，测试了其粒度和形貌。结果表明应用凝胶自燃工艺合成的La_xSr_1-x Co_yFe_1-y O_3-α粉体材料粒子大小非常均匀，元素掺杂性能好，晶相单一，不需经高温热处理便能直接形成钙钛矿型结构。     

Ni-Cu-Mn-K/γ-Al2O3高温变换催化剂的结构和性能表征

以γ-Al₂O₃为载体，采用二步等体积浸渍法，制备了Ni-Cu-Mn-K/γ-Al₂O₃高温水煤气变换催化剂。采用低温氮吸附-脱附，DTA，XRD，H₂-TPR等方法对催化剂进行了表征，比较了载体、单组分、双组分、以及多组分浸渍的样品结构及各物种的存在形式，探讨了催化剂的活性相组成。结果表明，所制备的催化剂具有较大的比表面积，孔径呈介孔分布结构;低温时，催化剂活性相主要为高度分散的Cu、Ni、Ni-Cu-O、xCuO·yMnO₂和xNiO·yMnO₂复合氧化物;高温时，活性相可能为 xCuO·yMnO₂和xNiO·yMnO₂等复合氧化物。经530 ℃耐热15 h后催化活性测试结果分析认为，活性相xCuO·yMnO₂和xNiO·yMnO₂等复合氧化物提高了该催化剂的热稳定性。     

Pt/ZrO2-Al2O3催化剂催化氧化C3H6和CO性能

采用共沉淀法合成了ZrO₂与Al₂O₃的不同质量比的ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物,并以此为载体通过等体积浸渍法制备了1.5% Pt/ZrO₂-Al₂O₃（w/w）催化剂。以C₃H₆和CO为反应物的催化性能评价显示,在系列催化剂中以Pt/Zr（0.4）-Al催化剂催化氧化活性最为优异,其C₃H₆和CO的起燃温度（T₅₀）小于125℃,完全转化温度（T₉₀）小于150℃。采用XRD、低温N₂吸附、H₂-TPR、CO脉冲吸附等分析表征技术探索了催化剂物相结构、比表面积、颗粒尺寸等对催化活性的影响规律。结果发现,ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物具有Al₂O₃材料的介孔织构和大比表面积特性,且产生了Al_xZr_1-xO_y固溶体新物相。适当的ZrO₂与Al₂O₃的质量比,是改善Pt与ZrO₂-Al₂O₃的相互作用强度,促进贵金属Pt的分散,提升Pt/ZrO₂-Al₂O₃催化剂的低温氧化活性的关键。     

纳米Fe3O4及Ni2 掺杂Fe3O4的制备、表征及吸附Pb(Ⅱ)的特性

采用一种改进的共沉淀法制备了纳米磁铁矿(Fe₃O₄)及Ni²⁺掺杂磁铁矿(Ni_xFe_3-xO₄,x=0.1,0.3,0.6),用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气物理性吸附、酸碱滴定等手段对产物进行了表征,用平衡吸附法研究了4种样品对Pb(Ⅱ)离子的吸附容量及吸附模型。结果表明,Fe₃O₄和3种Ni_xFe_3-xO₄均为近似球形的单相晶质纳米颗粒;与Fe₃O₄比较,Ni_xFe_3-xO₄的颗粒尺寸变小、表面电荷零点和pH＝5.0时的表面正电荷量降低;样品的孔体积、比表面积和表面分形度以及表面羟基含量都随产物中Ni²⁺掺杂量的增加而升高。4种样品对Pb(Ⅱ)的等温吸附数据均适合用Langmuir模型拟合(R²=0.9942~0.9858),其相关系数的大小表现为：Fe₃O₄>Ni_0.1Fe_2.9O₄>Ni_0.3Fe_2.7O₄=Ni_0.6Fe_2.4O₄;Freundlich模型对样品等温吸附Pb(Ⅱ)的实验数据拟合度较低(R²=0.981 3~0.947 7),4种样品的Freundlich相关系数的大小关系与Langmuir相关系数相反。初始pH=5.0时,Fe₃O₄,Ni_0.1Fe_2.9O₄,Ni_0.3Fe_2.7O₄和Ni_0.6Fe_2.4O₄对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量分别为6.02,6.68,7.29和8.34 mg·g^-1。可见,Ni_xFe_3-xO₄(尤其是Ni²⁺掺杂量较高的产物)对水环境中重金属Pb(Ⅱ)的去除能力明显高于Fe₃O₄。     

Pt/ZrO2-Al2O3催化剂催化氧化C3H6和CO性能

采用共沉淀法合成了ZrO₂与Al₂O₃的不同质量比的ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物,并以此为载体通过等体积浸渍法制备了1.5% Pt/ZrO₂-Al₂O₃（w/w）催化剂。以C₃H₆和CO为反应物的催化性能评价显示,在系列催化剂中以Pt/Zr（0.4）-Al₂O₃催化剂催化氧化活性最为优异,其C₃H₆和CO的起燃温度（T₅₀）小于125℃,完全转化温度（T₉₀）小于150℃。采用XRD、低温N₂吸附、H2-TPR、CO脉冲吸附等分析表征技术探索了催化剂物相结构、比表面积、颗粒尺寸等对催化活性的影响规律。结果发现,ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物具有Al₂O₃材料的介孔织构和大比表面积特性,且产生了Al_xZr_1-xO_y固溶体新物相。适当的ZrO₂与Al₂O₃的质量比,是改善Pt与ZrO₂-Al₂O₃的相互作用强度,促进贵金属Pt的分散,提升Pt/ZrO₂-Al₂O₃催化剂的低温氧化活性的关键。     

纳米Fe3O4及Ni2+掺杂Fe3O4的制备、表征及吸附Pb(Ⅱ)的特性

采用一种改进的共沉淀法制备了纳米磁铁矿(Fe₃O₄)及Ni²⁺掺杂磁铁矿(Ni_xFe_3-xO₄,x=0.1,0.3,0.6),用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气物理性吸附、酸碱滴定等手段对产物进行了表征,用平衡吸附法研究了4种样品对Pb(Ⅱ)离子的吸附容量及吸附模型。结果表明,Fe₃O₄和3种Ni_xFe_3-xO₄均为近似球形的单相晶质纳米颗粒;与Fe₃O₄比较,Ni_xFe_3-xO₄的颗粒尺寸变小、表面电荷零点和pH＝5.0时的表面正电荷量降低;样品的孔体积、比表面积和表面分形度以及表面羟基含量都随产物中Ni²⁺掺杂量的增加而升高。4种样品对Pb(Ⅱ)的等温吸附数据均适合用Langmuir模型拟合(R₂=0.9942~0.9858),其相关系数的大小表现为:Fe₃O₄>Ni_0.1Fe_2.9O₄>Ni_0.3Fe_2.7O₄=Ni_0.6Fe_2.4O₄;Freundlich模型对样品等温吸附Pb(Ⅱ)的实验数据拟合度较低(R²=0.9813~0.9477),4种样品的Freundlich相关系数的大小关系与Langmuir相关系数相反。初始pH=5.0时,Fe₃O₄,Ni_0.1Fe_2.9O₄,Ni_0.3Fe_2.7O₄和Ni_0.6Fe_2.4O₄对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量分别为6.02,6.68,7.29和8.34mg·g^-1。可见,Ni_xFe_3-xO₄(尤其是Ni²⁺掺杂量较高的产物)对水环境中重金属Pb(Ⅱ)的去除能力明显高于Fe₃O₄。     

Bi4-xEuxTi3-yMyO12（M=Fe，Co，Ni）纳米颗粒的制备及光学和磁学性能

三层结构的Aurivillius相的Bi_4-xEu_xTi_3-yM_yO₁₂（x=0~0.6;M=Fe/Co/Ni,y=0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10）纳米颗粒,是通过共沉淀法和后续的高温煅烧处理所制备的。利用XRD,SEM,PL,Raman,PPMS等方法对样品进行表征,研究了不同掺杂浓度下的产物的物相、形貌和性能等。实验结果表明,通过掺杂,发现纳米颗粒的粒径变小,形貌更均一,分散性也更好。通过对掺杂离子浓度的优化,发现Eu³⁺离子的掺杂浓度为x=0.4时,发光强度是最强的。此外,对Ti位进行了磁性离子（Fe³⁺,Co³⁺和Ni²⁺）的掺杂,实验结果发现随着掺杂的磁性离子浓度的减少,发光强度是逐渐增强,而且产物具有很好的铁磁性。     

Pd/MnOx+Pd/γ-Al2O3整体式催化剂降解地表臭氧

用高锰酸钾与硝酸锰氧化还原反应制备了高活性的氧化锰(MnO_x)催化组分,用胶溶法制备了高比表面积的γ-Al₂O₃载体,分别用等体积浸渍法制备了Pd/MnO_x和Pd/γ-Al₂O₃催化剂,然后将两者机械混合涂覆于堇青石上制得Pd/MnO_x+Pd/γ-Al₂O₃整体式催化剂。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原(H₂-TPR)和低温N₂吸附-脱附对催化剂进行了表征。考察了在300至700℃焙烧MnO_x对催化剂降解地表O₃活性的影响。结果表明,Pd和MnO_x之间存在协同作用;MnO_x焙烧温度对催化剂活性有一定的影响,其中以600℃焙烧时催化剂的活性最高,O₃的起始(12℃)转化率达到88%,完全转化温度为18℃。MnO_x的物相和催化剂表面的吸附氧物种对催化活性影响较大,适当比例的MnO₂和Mn₂O₃共存有利于O₃分解,表面吸附氧为O₃分解的活性氧物种。     

三维有序大孔Ag/ZrO2-TiO2：制备及紫外光催化降解染料和水杨酸性能

采用聚苯乙烯(PS)微球作为模板剂,经溶胶-凝胶及煅烧后处理的方法制备了三维有序大孔(3DOM)复合材料Ag/ZrO2-TiO2。通过FTIR、XRD、XPS、N2吸附-脱附和SEM-EDS等对其进行了表征。结果显示,经PS微球作用后的复合材料Ag/ZrO2-TiO2具有锐钛矿晶型结构,其Ag以单质形式存在。该复合材料的孔结构高度有序,属三维有序大孔,平均孔直径为120 nm,孔壁由紧密堆积的Ag/ZrO2-TiO2纳米晶粒组成,孔收缩率约为40%。该复合材料表现出较好的紫外光催化降解水杨酸和甲基橙等染料性能,其活性明显高于商用光催化剂(Degussa P-25)、Ag/ZrO2-TiO2和3DOM ZrO2-TiO2,在90 min内对甲基橙的降解率达80.1%。     

纳米Fe3O4-TiO2靶向光动力疗法对肝癌细胞的杀伤效应

光动力疗法(PDT)作为一种迅速发展的传统替代疗法,在抗癌治疗中显示出巨大的潜力.为增强靶向性和提高光催化杀伤效率,本研究设计了一种新型光敏剂Fe₃O₄-TiO₂磁性纳米粒.在不同外磁场下,考察其在可见光和紫外光激发下对肝癌细胞的杀伤效应.同时利用流式细胞术检测纳米Fe₃O₄-TiO₂对肝癌细胞凋亡率、细胞周期和线粒体膜电位的影响.根据纳米Fe₃O₄-TiO₂和肝癌细胞的作用方式探讨其抗癌机制.结果表明,可见光激发纳米Fe₃O₄-TiO₂可以杀伤癌细胞,且其杀伤效率与紫外光激发下无明显差别.此外,Fe₃O₄-TiO₂比TiO₂具有更高的细胞摄取率,从而使其具有更高的选择性和光催化杀伤效率.其作用机制是光催化纳米Fe₃O₄-TiO₂产生活性氧ROS抑制癌细胞,然后通过阻滞细胞周期G₀/G₁期,降低线粒体膜电位,线粒体去极化,最终诱导细胞凋亡.     

Ag/PANI/Fe_2O_3复合纳米粒子的合成与催化性能

借助于PANI的还原性质,PANI/Fe2O3复合载体与AgNO3发生表面氧化还原反应,合成了Ag/PANI/Fe2O3复合纳米粒子。TEM和XRD结果表明,立方晶系纳米银的平均粒径10nm。FTIR结果表明,Ag与PANI及Fe2O3复合载体之间不存在化学键合作用,但由于PANI与Ag之间的电子相互作用,Ag/PANI/Fe2O3复合纳米粒子的FTIR吸收峰发生蓝移。Ag/PANI/Fe2O3复合纳米粒子对于间硝基苯磺酸钠的硼氢化钠还原反应表现出良好的催化活性,30min内间硝基苯磺酸钠的转化率达到86.77%。     

Effect of sol-gel derived Al2O3-ZrO2 and Al2O3-TiO2 oxides on the selectivity of NO reduction by CO under oxidizing conditions

The role of Al₂O₃-ZrO₂ and Al₂O₃-TiO₂ sol-gel prepared supports in the activity of platinum for the NO reduction by CO under oxidizing conditions has been studied. ²⁷Al MAS-NMR spectra have shown the formation of pentacoordinate Al^V in alumina-zirconia support. ZrO₂ or TiO₂ crystalline phases cannot be identified by XRD diffraction, suggesting the formation of nanosized structures supported on alumina. When the reaction was carried out in presence of oxygen, large amounts of NO₂ were observed on Pt/Al₂O₃-ZrO₂catalyst, while the formation of N₂O is more prononced on Pt/Al₂O₃-TiO₂ catalyst. The effect of water during NO reduction is discussed. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

Selective Catalytic Reduction of NO with Propene over Au/Fe2O3/Al2O3 Catalysts

A series of Au/Fe₂O₃/Al₂O₃ catalysts were prepared by the homogeneous deposition-precipitation method. The catalytic activity of the catalyst samples for selective catalytic reduction of NO by propene under oxygen-rich atmosphere was evaluated. The results showed that 2%Au/10%Fe₂O₃/Al₂O₃ exhibited good low-temperature activity. The maximum of NO conversion reached 43% at 300 °C, while it was only 21% over the 2%Au/Al₂O₃ catalyst at the same temperature. The addition of 2% steam to the feed gas had little effect on the catalytic activity. X-ray diffraction results indicated that both Au and Fe₂O₃ particles were highly dispersed over Al₂O₃. H₂-temperature-programmed reduction results indicated that there was strong interaction between Au and Fe₂O₃, which made the reduction of Fe₂O₃ easy. The synergistic effect between Au and Fe₂O₃ was probably responsible for the good catalytic performance of the Au/Fe₂O₃/Al₂O₃ catalyst at low temperature.     

磁靶向纳米Fe3O4-TiO2复合物的制备及其对肝癌细胞的光催化杀伤效应

采用三种低温溶胶-凝胶法制备了具有不同Fe₃O₄掺杂量的磁靶向纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物, 通过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(UV-Vis)光谱、荧光光谱(FS)及磁性能分析等表征方法筛选出包覆均匀、分散性好、磁性能优异及光催化活性较高的纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物. 以四甲基偶氮唑蓝(MTT)法检测肝癌细胞(HepG2)的存活率, 考察纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物在外磁场作用下对HepG2 细胞的光催化杀伤效应. 结果表明: 采用方法三制备的5%(质量分数)Fe₃O₄-TiO₂复合物具备核-壳结构, 在混悬液中分散性较好, 平均粒径约为50 nm, 具有较强的光催化活性和良好的磁响应性, 同时将纳米TiO₂的光响应范围拓宽至444 nm; 在外磁场作用下, 紫外光和可见光激发纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物对HepG2细胞的杀伤效应差异不大, 且均强于纳米TiO₂; 其杀伤效应在0-1.0 T范围内随着外磁场强度的增大而增强.     

ZnFe2O4/Ag/TiO2复合材料的制备及其光催化性能

以硝酸银、钛酸四丁酯、无水氯化锌、六水氯化铁为原料,采用溶胶-凝胶法与溶剂热相结合的方法制备了ZnFe₂O₄/Ag/TiO₂复合材料,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱仪、振动样品磁强计、紫外可见分光光度计对样品进行表征及测试。结果表明： ZnFe₂O₄/Ag/TiO₂-10具有最佳的光催化效果,在紫外和可见光下对染料的降解率都能达到90%以上,具有优异的紫外可见光光催化活性。ZnFe₂O₄/Ag/TiO₂具有独特的磁性,能在外部磁场作用下进行回收利用,这使其在实际应用中成为可能。通过磁分离技术重复回收利用5次后仍然保持优良的光催化性能,说明ZnFe₂O₄/Ag/TiO₂-10具有优异的磁性及较高的光催化循环稳定性。     

ZnFe2O4/Ag/TiO2复合材料的制备及其光催化性能

以硝酸银、钛酸四丁酯、无水氯化锌、六水氯化铁为原料,采用溶胶-凝胶法与溶剂热相结合的方法制备了ZnFe₂O₄/Ag/TiO₂复合材料,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱仪、振动样品磁强计、紫外可见分光光度计对样品进行表征及测试。结果表明：ZnFe₂O₄/Ag/TiO₂-10具有最佳的光催化效果,在紫外和可见光下对染料的降解率都能达到90%以上,具有优异的紫外可见光光催化活性。ZnFe₂O₄/Ag/TiO₂具有独特的磁性,能在外部磁场作用下进行回收利用,这使其在实际应用中成为可能。通过磁分离技术重复回收利用5次后仍然保持优良的光催化性能,说明ZnFe₂O₄/Ag/TiO₂-10具有优异的磁性及较高的光催化循环稳定性。     

Synthesis and characterization of Fe2O3/SiO2 nanocomposites

Fe₂O₃/SiO₂ nanocomposites based on fumed silica A-300 (S_BET = 337 m²/g) with iron oxide deposits at different content were synthesized using Fe(III) acetylacetonate (Fe(acac)₃) dissolved in isopropyl alcohol or carbon tetrachloride for impregnation of the nanosilica powder at different amounts of Fe(acac)₃ then oxidized in air at 400–900 °C. Samples with Fe(acac)₃ adsorbed onto nanosilica and samples with Fe₂O₃/SiO₂ including 6–17 wt% of Fe₂O₃ were investigated using XRD, XPS, TG/DTA, TPD MS, FTIR, AFM, nitrogen adsorption, Mössbauer spectroscopy, and quantum chemistry methods. The structural characteristics and phase composition of Fe₂O₃ deposits depend on reaction conditions, solvent type, content of grafted iron oxide, and post-reaction treatments. The iron oxide deposits on A-300 (impregnated by the Fe(acac)₃ solution in isopropanol) treated at 500–600 °C include several phases characterized by different nanoparticle size distributions; however, in the case of impregnation of A-300 by the Fe(acac)₃ solution in carbon tetrachloride only α-Fe₂O₃ phase is formed in addition to amorphous Fe₂O₃. The Fe₂O₃/SiO₂ materials remain loose (similar to the A-300 matrix) at the bulk density of 0.12–0.15 g/cm³ and S_BET = 265–310 m²/g.     

TPR studies on steam reforming of 2-propanol on Rh/Al2O3, Ru/Al2O3 and Pd/Al2O3

Reaction pathways for steam reforming of 2-propanol (isopropyl alcohol, IPA) on Rh/Al₂O₃, Ru/Al₂O₃ and Pd/Al₂O₃ have been studied by temperature-programmed reactions (TPRs) of IPA and acetone in the presence of steam. The results of TPRs suggest that that of IPA on Rh/Al₂O₃ and Ru/Al₂O₃ proceeds via acetone, while the steam reforming of IPA on Pd/Al₂O₃ takes place via propene from acetone. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.