由钛铁矿制备Fe_3O_4/TiO_2复合物的研究进展

归纳了从钛铁矿中分离铁和二氧化钛的方法,包括亚熔盐法、预氧化法、还原锈蚀法;其次,初步总结了目前国内外制备Fe_3O_4磁性纳米颗粒和TiO_2纳米粒子的方法。最后,对Fe_3O_4/TiO_2复合材料的制备方法包括溶胶-凝胶法、微乳液法、均匀沉淀法作了梳理。Fe_3O_4/TiO_2复合纳米材料很好地解决了单独使用TiO_2作为废水处理催化剂,在实际应用过程中易随水流失,难以回收利用的问题,具有一定的实用性。     

由钛铁矿制备Fe3O4/TiO2复合物的研究进展

归纳了从钛铁矿中分离铁和二氧化钛的方法,包括亚熔盐法、预氧化法、还原锈蚀法;其次,初步总结了目前国内外制备Fe_3O_4磁性纳米颗粒和TiO_2纳米粒子的方法。最后,对Fe_3O_4/TiO_2复合材料的制备方法包括溶胶-凝胶法、微乳液法、均匀沉淀法作了梳理。Fe_3O_4/TiO_2复合纳米材料很好地解决了单独使用TiO_2作为废水处理催化剂,在实际应用过程中易随水流失,难以回收利用的问题,具有一定的实用性。     

四硫化三铁纳米粒子的制备及应用

近些年来磁性Fe3S4纳米粒子由于其独特的物理化学性质,如量子尺寸效应、电磁学特性,在环境治理、能源储存、催化剂、生物医学应用等方面展示出了其巨大的潜力。本文总结了近10年来国内外Fe3S4纳米粒子的制备方法及对比了不同合成方法的优缺点,主要包括：共沉淀法、水热法(溶剂热法)、热分解法和模板法。并且综述了Fe3S4纳米材料在环境治理、能源储存、生物医学等方面的应用。最后,分析了Fe3S4纳米材料在制备中存在的一些问题,并对其的发展方向进行了展望。     

Pd/Fe_3O_4-C催化剂对甲醇、乙醇和丙醇氧化的电催化活性（英文）

制备对醇氧化反应具有优异电活性的钯催化剂是醇燃料电池研究的重要内容.本文用硼氢化钠还原法制备了钯纳米颗粒,然后沉积在Fe_3O_4/C复合物表面,得到了不同Fe_3O_4负载量的Pd/Fe_3O_4-C催化剂.透射电镜(TEM)检测显示,钯纳米颗粒均匀地分散在Fe_3O_4/C表面.对制备好的Pd/Fe_3O_4-C催化剂进行了循环伏安法(CV)、计时电流(CA)和电化学阻抗谱(EIS)的测试,研究了其在碱性介质中对C1-C3醇类(甲醇、乙醇和丙醇)氧化的电催化活性.结果表明,所制备的不同Fe_3O_4负载量的Pd/Fe_3O_4(2%)-C、Pd/Fe_3O_4(5%)-C、Pd/Fe_3O_4(10%)-C和Pd/C催化剂中,Pd/Fe_3O_4(5%)-C催化剂表现出最高的醇氧化电流密度.依据循环伏安(CV)数据,Pd/Fe_3O_4(5%)-C催化剂对甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇氧化的阳极峰电流密度分别是Pd/C催化剂的1.7、1.4、1.7和1.3倍.Pd/Fe_3O_4(5%)-C催化剂对乙醇氧化的电荷传递电阻也远低于Pd/C催化剂.制备的所有催化剂对C1-C3醇类电氧化的电流密度大小排序如下:正丙醇乙醇甲醇异丙醇.此外,碳粉中Fe_3O_4纳米颗粒的存在提高了钯纳米颗粒的电化学稳定性.     

高分子单链键接Fe_3O_4制备Janus复合纳米颗粒

采用溶剂热法制备油酸保护的Fe_3O_4纳米颗粒,通过硅烷配体交换在颗粒表面引入氨基.基于氨基快速淬灭阳离子活性种,将阳离子聚合制备的活性高分子链如聚(4-氯甲基苯乙烯)键接到氨基改性的Fe_3O_4纳米颗粒表面,制备高分子链/Fe_3O_4复合纳米颗粒.分子量决定键接活性高分子链数目.当高分子流体力学尺寸大于纳米颗粒直径时,空间排斥效应保证单根高分子链键接到Fe_3O_4纳米颗粒(10 nm),得到呈降落伞结构的复合Janus纳米颗粒,高分子链分布在Fe_3O_4颗粒一侧.当高分子链尺寸较小时,多根高分子链键接到纳米颗粒表面.研究了该复合Janus纳米颗粒双亲特性.作为固体乳化剂可容易乳化水/油体系得到稳定乳液.该Janus纳米颗粒在油水界面通过自组装可得到单层薄膜.     

Fe3O4@YVO4:Eu纳米荧光磁流体显现粘性表面上印痕的研究

利用共沉淀法合成聚乙二醇修饰的磁性Fe_3O_4纳米材料,随后使用柠檬酸对其进行表面改性,采用水热法在纳米Fe_3O_4上包覆YVO_4∶Eu纳米颗粒,最终制成纳米Fe_3O_4@YVO_4∶Eu磁流体。利用XRD、TEM和FS表征纳米材料的微观形貌、结构和荧光光谱,利用痕迹检验学的分析方法对印痕的显现效果进行评价。实验结果表明,制备的Fe_3O_4@YVO_4∶Eu平均粒径为40nm,在波长为254nm的激发光下,Fe_3O_4@YVO_4∶Eu纳米材料的发射光谱中出现Eu~(3+)离子的特征发射峰。磁流体中的纳米Fe_3O_4@YVO_4∶Eu可在外加磁场下聚集,并对粘性表面上的印痕进行靶向吸附,因此,采用Fe_3O_4@YVO_4∶Eu纳米荧光磁流体大幅提升了粘性表面潜在印痕的显现效果,克服了传统方法显现清晰度不高、反差不强的缺点,清晰显现了粘性表面上的印痕,在公安技术领域具有广阔的应用前景。     

纳米Fe_3O_4催化剂在稠油水热裂解降黏中的应用

通过高温热解法和低温双相回流法制备了四种不同尺寸的纳米Fe_3O_4催化剂,并将其应用于辽河油田稠油水热裂解降黏实验中。结果表明,制备过程中加入重烷基苯磺酸钠(HABS)表面活性剂能够有效提高Fe_3O_4催化剂在稠油水热裂解体系中的分散性,以高温热解法制备出的HABS修饰的9 nm Fe_3O_4催化剂降黏效果最佳。当稠油量为250 g时,按m(稠油)∶m(催化剂)∶m(油层水)质量比为100∶0.3∶30加入催化剂和油层水,加入0.75 g正作为己烷供氢体,在240℃下反应24 h,辽河油田稠油黏度从86200 mPa·s下降到2065 mPa·s,降黏率高达到97.6%。反应机理分析显示,纳米Fe_3O_4催化剂攻击稠油长链上键能最低C-S键,使其断键,重组分转化为轻组分。     

棒状CuFe_4O_x的可控合成及其异戊醇脱氢反应的催化性能（英文）

利用液相沉淀法可控合成了均匀的棒状CuFe_4O_x催化剂。通过原位X射线粉末衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(TEM)及程序升温还原(TPR)等手段表征其晶相结构、形貌和还原性能。通过还原棒状CuFe_4O_x获得Cu~0/Fe_3O_4纳米棒,原位X射线光电子能谱(XPS)用于确定Cu~0/Fe_3O_4表面的相组成。通过液相沉淀法制备棒状CuFe_4O_x,在120℃保持3 h后加入Na2CO3溶液至pH等于9时所得棒状形貌最为规整。以异戊醇脱氢反应作为探针反应,比较了Cu~0/Fe_3O_4纳米棒和Cu~0/Fe_3O_4纳米颗粒的催化反应性能,发现Cu~0/Fe_3O_4纳米棒比Cu~0/Fe_3O_4纳米粒子具有更好的活性和稳定性,表明棒状Fe_3O_4担载的Cu纳米粒子具有更好的结构稳定性。     

Fe_3O_4/mSiO_2/P(IBA-co-AA)磁性复合粒子的制备及其负载阿霉素体外药效的研究

通过多步反应制备了一种p H响应性磁性介孔二氧化硅纳米复合粒子Fe_3O_4/m Si O_2/聚(丙烯酸异丁酯-co-丙烯酸)(Fe_3O_4/m Si O_2/P(IBA-co-AA)).纳米复合粒子由包覆介孔二氧化硅的Fe_3O_4核和聚(丙烯酸异丁酯-co-丙烯酸)的p H响应性外壳组成.利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)对其结构、物相和性能进行了表征。以抗癌药物阿霉素(DOX)为模型药物,研究了Fe_3O_4/m Si O_2/P(IBA-co-AA)磁性纳米复合粒子在模拟人体环境中的控释行为.选择SMCC7211肝癌细胞为模型细胞,用MTT法研究载药粒子的细胞毒性,并评价载药纳米粒子在细胞中的抗癌效果.结果表明:Fe_3O_4/m Si O_2/P(IBA-co-AA)可作为包载阿霉素的一种新型纳米材料,载药颗粒具有良好的p H响应性,可以有效释放DOX药物来抑制癌细胞的增殖.     

氧化铁负载铂纳米簇催化卤代硝基苯本体氢化性质研究

复相金属催化剂中的载体效应研究具有重要意义。我们以结构不同的氧化铁载体吸附"非保护型"Pt金属纳米簇制备了具有相同Pt纳米簇的Pt/Fe_3O_4、Pt/γ-Fe_2O_3和Pt/α-Fe_2O_3催化剂,考察了其在无溶剂条件下(本体条件)催化邻氯硝基苯(o-CNB)选择性氢化反应的性能,发现三种铂/氧化铁催化剂的催化选择性远高于商购铂/碳催化剂,Pt/γ-Fe_2O_3和Pt/α-Fe_2O_3的催化选择性明显高于Pt/Fe_3O_4,而Pt/Fe_3O_4的催化活性较Pt/α-Fe_2O_3高50%。铂/氧化铁对不同卤代硝基苯的本体选择性氢化反应表现出优良的催化性能,相应卤代苯胺产物的选择性均可达到99%以上。考察了温度、氢气压力对Pt/Fe_3O_4催化o-CNB本体氢化性能的影响。本工作为理解氧化铁负载金属纳米簇催化剂的特殊催化性质,进而发展高效金属纳米簇基催化体系提供了新的基础。     

磁性Fe_3O_4@YVO_4:Eu纳米荧光材料的合成及其显现潜指纹性能的研究

采用水热法合成Fe_3O_4@YVO_4:Eu磁性纳米荧光材料,利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和荧光光谱仪(FS)对合成的材料进行微观形貌、结构和荧光光谱表征。合成的Fe_3O_4@YVO_4:Eu磁性纳米荧光材料具有核壳结构,平均粒径为40nm。随n(Fe_3O_4):n(YVO_4:Eu)的减小,发射光谱中Eu~(3+)离子的特征发射峰有所增强,材料的磁性有所减弱。结果表明,使用制备的Fe_3O_4@YVO_4:Eu磁性纳米材料显现潜指纹,具有背景干扰低、清晰度高、适用性强、环境污染小等特点,在公安技术领域应用前景广阔。     

从三聚氰胺制得工业用深度脱硫的绿色纳米催化剂PMoV/Fe_3O_4/g-C_3N_4:合成与表征（英文）

采用简便的化学浸渍法制备了新型磁性可分离的纳米复合物H_5PMo_(10)V_2O_(40)/Fe_3O_4/g-C_3N_4(PMoV/Fe_3O_4/g-C_3N_4),并进行了详细的表征,采用电位滴定法测定了催化剂酸性.该PMoV/Fe_3O_4/g-C_3N_4纳米复合物在硫化物选择氧化为砜或亚砜的反应中表现出较高的催化活性;考察了在优化反应条件下,它在含硫(包括二苯并噻吩DBT)模拟油或真实石油的催化氧化反应中的催化性能;特别考察了各种含氮化合物,以及1-环和2-环芳香烃作为共溶剂对DBT脱硫效果的影响.采用外加磁场即可方便地将该催化剂从反应混合物中分离和回收.选取最好的萃取剂,通过简单的倾滤就可很容易地将剩余反应物从产物中分离出来.该纳米催化剂具有高催化活性,且容易重复使用,至少可以重复使用4次而未见催化活性明显下降.     

两种形貌纳米Fe_2O_3对TKX-50热分解的催化性能研究（英文）

作为固体推进剂的重要组分,单质炸药有助于提升固体推进剂能量特性,且其热分解性能显著影响推进剂的燃烧特性。1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐(TKX-50)兼具高能和低感度(摩擦和冲击感度)的特性,在固体推进剂领域中具有较好的应用前景。纳米催化剂的添加可显著调节单质含能材料的热分解性能,进而影响推进剂的燃烧性能。而目前纳米级催化剂较少被用于TKX-50热分解的研究中,且未涉及催化剂形貌影响TKX-50热分解性能的相关研究。基于Fe_2O_3对TKX-50热分解较好的催化性能,通过溶剂热法合成了两种形貌(球形和管状)的纳米Fe_2O_3颗粒,并通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等对其形貌、组成和结构进行表征。XRD、FTIR和XPS证实了Fe_2O_3的成功制备,SEM和TEM图显示球形Fe_2O_3样品由110 nm的Fe_2O_3颗粒团聚而成;管状Fe_2O_3表现出中空结构,平均直径为120 nm,长为200 nm。采用热重分析(TG)和差示扫描量热分析(DSC)研究了管状和球形Fe_2O_3对TKX-50热分解的催化性能,并通过等转化率法计算了热分解活化能。结果表明,两种形貌的Fe_2O_3均可有效促进TKX-50热分解,而管状Fe_2O_3的催化效果更佳,可显著降低TKX-50的分解峰温和活化能。管状Fe_2O_3更好的催化性能来自于其中空结构可提供更多的催化活性位点,有助于TKX-50的热分解。     

核壳结构Fe_3O_4@UiO-66-NH_2磁性纳米复合材料的合成及其催化Knoevenagel缩合反应性能（英文）

金属有机骨架(MOF)材料是由过渡金属离子与有机配体通过配位键连接构成的高度有序的超分子化合物.这类材料比表面积大,孔隙率高,热稳定性好,而且具有规整可调控的孔结构、易于功能化的骨架金属离子和有机配体,在多相催化领域具有潜在应用前景.将纳米尺寸的MOF材料等多孔材料作为催化剂,可以提高反应传质效率,从而提高催化反应活性,但纳米MOF催化剂的分离和回收困难.将磁性纳米粒子和MOF材料组装成核壳结构的磁性MOF材料,不仅可简化催化剂的分离回收,而且通过控制壳层材料的厚度可以实现催化剂的高活性和高选择性.我们曾将磁核Fe_3O_4纳米粒子交替放入含有一种MOF材料前体的DMF溶液中,采用层层组装法制备了磁性Fe_3O_4@UiO-66-NH_2纳米复合材料.经过十步组装后的材料的透射电镜(TEM)结果证实为核壳结构.但未出现明显的UiO-66-NH_2的X射线衍射(XRD)特征峰,说明壳层材料UiO-66-NH_2的结晶度较低;同时由于其孔结构的破坏或堵塞,在反应中出现明显失活.本文进一步改进自组装方法制备了核壳结构的磁性Fe_3O_4@UiO-66-NH_2纳米复合材料,用XRD、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、TEM、扫描电镜(SEM)和氮气吸附等方法对材料的组成和结构进行了表征,并考察了其在Knoevenagel缩合反应中的催化性能.结果表明,所制材料是以Fe_3O_4为核,以UiO-66-NH_2为壳的核-壳结构材料.经三次组装后出现了一系列UiO-66-NH_2的XRD特征峰,说明采用新方法制备的复合材料中壳层材料UiO-66-NH_2结晶度高,晶体结构规整.N_2吸附-脱附结果表明,材料具有较高的比表面积和孔容.该复合材料在Knoevenagel缩合反应中表现出与纳米UiO-66-NH_2相当或更好的催化活性和选择性,而且因壳层材料的孔道限阈效应而对底物表现出尺寸选择性.由于材料结晶度和晶体结构规整度的提高,催化剂稳定性更好,通过简单磁性分离即可分离和回收催化剂,循环使用4次而未出现明显失活.相对于本课题组之前报道的Fe_3O_4@CuBTC-NH_2,Fe_3O_4@IRMOF-3和Fe_3O_4@UiO-66-NH_2材料,本文所制的Fe_3O_4@UiO-66-NH_2是一类结构更加稳定的高效固体碱催化剂.     

ATP适体接枝Fe_3O_4纳米粒子的制备及化学发光酶检测应用

制备了油酸修饰的Fe_3O_4纳米粒子,利用盐酸多巴胺对其表面进行氨基化改性,制得水分散性良好的Fe_3O_4纳米粒子,用X射线衍射、透射电镜、傅里叶变换红外光谱仪、振动样品磁强计和紫外-可见吸收光谱进行表征。随后,将氨基修饰的三磷酸腺苷(ATP)适体接枝到Fe_3O_4纳米粒子上,结合荧光素酶化学发光法进行ATP的定量检测,并应用于市售酸奶中乳酸菌ATP含量的检测,其灵敏度高、重现性好。各项实验结果表明所制备的Fe_3O_4纳米粒子是一种分散性好、易分离的载体,其粒径均一、稳定、磁性强、与适体结合性能好,拓展了Fe_3O_4纳米粒子在分析检测领域的应用。     

磁性碳基上金纳米颗粒的原位生长及其催化应用

我们提出了一种绿色、新型的,用于原位生长均一的Au纳米粒子的方法,在还原氧化石墨烯纳米片表面使用聚乙烯亚胺和3,4-二羟基苯甲醛作为连接剂将还原的金纳米粒子和强耦合的Fe_3O_4纳米粒子组装,得到了Au/Fe_3O_4/PEI/rGO纳米复合材料,其能在水溶液中高效地催化NaBH_4还原降解工业污水中的常见污染物4-硝基苯酚,而且具有很好的催化剂稳定性,10个催化循环之后仍对4-硝基苯酚保持有92%以上的催化降解率。另外,Au/Fe_3O_4/PEI/rGO催化剂可以用磁铁进行分离,方便其回收再利用和对产物进行纯化。这些特征使这种复合纳米材料可以作为一种新型,高效的催化剂可能在环境保护、工业催化和新能源领域有一定的应用前景。     

超声法制备Au/Fe_3O_4及其催化还原4-硝基苯酚性能

通过简易的超声法以及原位还原法成功制备出了负载型可再生Au/Fe_3O_4催化剂。利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为有机桥键,将Au固定在Fe_3O_4的表面,得到单分散磁性Au/Fe_3O_4。Au0在氨基的作用下不会团聚,因此具有较高的催化活性及稳定性。XRD、HRTEM、EDS和XPS等测试结果表明Au/Fe_3O_4已被成功制备。将其用于催化还原4-硝基苯酚得到4-氨基苯酚,表现出较高的催化活性,速率常数可达0.225 6 min~(-1)。重复性实验表明该催化剂具有良好的稳定性,反应9个循环之后,催化还原反应的转化率仍可达到94%。     

磁性纳米吸附剂对GST-tagged蛋白的分离纯化

本文以Fe_3O_4/半胱氨酸(以Fe_3O_4/Cys)为载体,通过在其表面修饰功能化的谷胱甘肽(GSH)基团,得到Fe_3O_4/Cys-GSH纳米吸附剂,可直接应用于谷胱甘肽S-转移酶标记(GST-tagged)融合蛋白的亲和分离.实验结果表明,制备的Fe_3O_4/Cys-GSH纳米吸附剂对GST-tagged融合蛋白具有特异性、普适性、重复利用性能,可实现对目标蛋白的快速、高效分离,具有潜在的市场应用价值.     

Fe_3O_4/TiO_2@生物碳骨架复合材料的一步法制备及UV-Fenton催化性能

以玉米秸秆为生物模板,经铁盐和钛盐溶液浸渍后煅烧,制备了新型Fe_3O_4/TiO_2分层介孔玉米秸秆碳骨架复合材料(Fe_3O_4/TiO_2@MSC),并研究了其多相UV-Fenton体系降解四环素的效能.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、N2吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对合成的催化剂进行了表征.结果表明,Fe_3O_4/TiO_2@MSC保留了玉米秸秆的分级多孔形态,纳米Fe_3O_4和TiO_2在MSC表面生长,秸秆碳作为骨架提高了纳米Fe_3O_4的分散性,防止其团聚,提高了催化剂的稳定性,并且能够增加材料的比表面积和活性点位,进而增强对UV-Fenton体系的催化活性. TiO_2光催化和多相Fenton体系的协同作用促进了Fe(Ⅲ)向Fe(Ⅱ)转化.催化性能研究结果表明,在相同条件下,Fe_3O_4/TiO_2@MSC催化的多相UV-Fenton体系盐酸四环素(TCH)降解效率在反应40 min后达到99. 8%,远高于Fe_3O_4@MSC+H2O_2(30%),UV+H2O_2(73%)、UV+Fe_3O_4@MSC+H2O_2(89. 1%)和UV+Fe_3O_4/TiO_2+H2O_2(89. 2%)体系,并且该体系在中性甚至碱性条件下均能达到满意的TCH去除效果.     

纳米NCS在电化学能量转换和储存中的制备和应用

镍-钴双金属硫化物(NiCo_2S_4)具有典型的AB_2O_4尖晶石结构,NiCo_2S_4的电导率比NiCo_2O_4电导率高两个数量级,在室温下的电导率高达1.25×10~6S·m~(-1)。此外,NiCo_2S_4可提供比相应的单组分硫化物更有效的氧化还原反应,由于其独特的纳米结构和电化学性能,具有很大的应用潜力。本文系统地综述了不同结构纳米NiCo_2S_4的制备及其在电化学能量转换和储存中的应用,介绍了NiCo_2S_4纳米材料的形貌特征、物化特性以及合成方法。预处理条件、制备方法和生长基体都会对NiCo_2S_4纳米结构的形貌和性能产生影响,不同纳米结构(如纳米针、纳米线、纳米棒、纳米管、纳米盒、纳米片、纳米板和层次结构)的NiCo_2S_4可通过多种方法制得(如水热法和溶剂热法、低温合成法、阴离子交换法、蒸气转换法、电沉积方法、共沉淀法和自组装等),其中最常用的是水热和溶剂热法,因为它们成本低、易于处理且适合大规模制造。同时,总结了NiCo_2S_4纳米材料在电催化、超级电容器和锂离子电池领域中的应用现状;分析和比较其不同纳米结构的制备工艺、方法和应用,希望能促进NiCo_2S_4纳米材料在电化学能量转换和储存领域的发展;最后提出NiCo_2S_4纳米材料的发展及应用方向。