α-Fe_2O_3,γ-Al_2O_3纳米粒子及其混合体系酸碱性质及对重金属离子的吸附行为

运用自动电位滴定技术分别研究了在纳米α-Fe2O3,γ-Al2O3单一体系及其混合体系中矿物表面的酸碱性质。依据表面配位理论恒电容模式,计算了相应的表面酸碱配位常数。实验和计算结果表明,按照等表面积原则混合α-Fe2O3、γ-Al2O3纳米粒子得到混合体系,其表面化学反应并非是单一体系的简单叠加,而是存在着不同矿物表面间复杂的交互作用。其表面酸碱性质和吸附重金属离子的行为可以用单表面模型拟合,混合体系表面反应平衡模式和相应的酸碱反应平衡常数分别为:≡XOH+H+≡XOH2+lgK1=4.04≡XOH≡XO-+H+lgK2=-9.20根据重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+在α-Fe2O3/γ-Al2O3混合体系表面的吸附行为,计算得出Cu2+、Pb2+、Zn2+在混合体系固体表面的配位反应平衡常数如下:≡XOH+M2+≡XOM++H+lgK=-2.50、-2.25、-3.75(M=Cu、Pb、Zn)     

α-Fe_2O_3空心球的水热法制备及其对苯酚的吸附性能

以铁氰化钾、磷酸二氢铵等为反应物,采用水热法合成了α-Fe2O3空心球,并用XRD,TEM,FESEM(场发射扫描电镜)、UV-Vis和低温氮吸附脱附对其进行了表征。结果表明,α-Fe2O3空心球直径在200～560nm之间,其BET比表面积为80m2·g-1,平均孔径为8.5nm。考察了反应时间、反应物用量和反应温度等对α-Fe2O3空心球形貌和大小的影响,提出了其可能的形成机理。研究了室温下α-Fe2O3空心球吸附苯酚的性能,吸附达平衡时,其吸附苯酚的量达97mg·g-1。     

α-Fe_2O_3的制备及α-Fe_2O_3@SiO_2复合纳米材料的吸附性能

采用不同分子结构的有机含氮化合物作为包裹剂成功制备了具有弱磁性的α-Fe_2O_3纳米颗粒,其形貌可以实现由饼状到不规则长方体及长方体的转变.构成该α-Fe_2O_3纳米颗粒的前驱体α-FeOOH呈现梭形结构,通过一锅法可以在梭形α-FeOOH外面包裹一层介孔二氧化硅,煅烧后制备的α-Fe_2O_3@SiO_2复合纳米材料对水相中的亚甲基蓝有良好的吸附效果,室温下最高去除率达97.3%.针对制备的材料进行了XRD、SEM及磁学性能表征.     

纳米α-Fe_2O_3的XANES研究

选择纳米α -Fe2 O3体系 ,运用X射线近边吸收谱 (XANES)技术对纳米材料进行分析 .结果表明 ,三种尺寸的纳米α -Fe2 O3样品 (颗粒尺寸分别是 3nm ,10nm和 5 5nm)与粗颗粒商品的氧K边XANES谱的不同之处在于 ,纳米样品出现了一个新的吸收B峰 .研究揭示 ,该峰可能是纳米α -Fe2 O3中晶界部分氧的 2p - 4sp杂化所产生的一个新电子跃迁末态造成的 .进一步的研究表明 ,随着纳米α -Fe2 O3的粒子尺寸减小 ,氧的 2p轨道和铁的 3d轨道杂化增加 ,主要体现在 2p -eg 杂化程度加剧 ,使得纳米颗粒中铁周围的氧配位八面体畸变程度加强 .最后 ,通过对 3nm样品在研磨和不研磨两种制样方式获得的氧K边XANES谱分析 ,证实纳米粒子体系中存在特殊的协同作用力     

水热法制备超细α-Fe_2O_3粉体

以FeCl3·6H2O和氨水为原料,通过水热反应及热处理制得超细球形α-Fe2O3粉体,用IR, XRD和TEM对其结构,物相和形貌进行表征.结果表明,当前驱体FeO2H加热到200 ℃时已经完全分解成α-Fe2O3;FeO2H在300 ℃灼烧3 h可得到粒径约为100 nm和15 nm的两种共存的超细球形α-Fe2O3粉体.     

草酸在α-Fe_2O_3上吸附的磁性研究

α—Fe_2O_3是多种工业催化剂的主要成分,有反铁磁结构的特殊性.张和Matijevie的实验曾经发现,草酸在均匀α-Fe_2O_3胶体粒子上的吸附随温度的升高而增加,这可能暗示着草酸从物理吸附向化学吸附的过渡.考虑到磁学测量需要更为明显的表面效应,我们制备了较小的α-Fe_2O_3粒子,并测定其吸附草酸前后的磁化率变化。     

葡萄糖在Ti/NanoTiO_2-ZrO_2修饰电极上电催化氧化

在无水乙醇和乙酰丙酮混合溶液中,电解Ti金属制得前驱体Ti(OCH2CH3)4-y(acac)y,再加入ZrCl4,将上述溶液直接水解、干燥后,在450℃煅烧2 h,粉体通过X射线衍射(XRD)分析表明:纳米TiO2-ZrO2粉体呈单分散结构。扫描电子显微镜(SEM)测试表明,颗粒平均尺寸为30~40 nm。通过溶胶-凝胶法制得高活性的Ti/NanoTiO2-ZrO2修饰电极,采用循环伏安研究发现,Ti/NanoTiO2-ZrO2电极对葡萄糖氧化具有高催化活性。在NaBr电解液中,Br-在Ti/NanoTiO2-ZrO2电极表面氧化为Br2,Br2间接电氧化葡萄糖。     

α-Fe_2O_3掺杂对In_2O_3电导和气敏性能的影响

用化学共沉淀法制备了α－Ｆｅ２Ｏ３掺杂的Ｉｎ２Ｏ３纳米晶微粉,研究了α－Ｆｅ２Ｏ３掺杂对Ｉｎ２Ｏ３电导和气敏性能的影响．结果表明,α－Ｆｅ２Ｏ３和 Ｉｎ２Ｏ３间可形成有限固溶体Ｉｎ２－ｘＦｅｘＯ３（０≤ｘ≤０．４０）;Ｆｅ３＋对 Ｉｎ２Ｏ３晶格中Ｉｎ３＋格位的部分取代,大大增强了阴阳离子间的结合力,导致材料中氧空位Ｖｏｘ数骤降、自由电子的浓度变稀和电导下降．ｎ（Ｆｅ３＋）：ｎ（Ｉｎ３＋）＝５：５的共沉淀粉于 ８００℃下灼烧 ４ ｈ所得的 α－Ｆｅ２Ｏ３掺杂Ｉｎ２Ｏ３传感器元件,对 ４５μｍｏｌ·Ｌ－１Ｃ２Ｈ５ＯＨ的灵敏度达５４．０,为相同浓度干扰气体汽油的８倍多．     

Au Nanowires-MWCNTs修饰电极对葡萄糖的催化氧化

通过油胺(Oleylamine)还原法制备了金纳米线(Au nanowires),将其与酸化处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)通过层层组装制备了Au nanowires-MWCNTs复合结构修饰的玻碳电极(Au nanowires-MWCNTs/GCE).电化学研究结果表明,与单纯Au nanowires或MWCNTs修饰电极相比,Au nanowires-MWCNTs/GCE对葡萄糖表现出更优良的电催化性能.以Au nanowires-MWCNTs/GCE为阳极,电沉积Pt膜电极(Pt/GCE)为阴极,构建了葡萄糖/O2燃料电池.测试结果表明,构建的燃料电池的开路电位(OCP)为0.57 V,在0.44 V下最大功率密度(Pmax)为0.28 m W/cm2.     

铁蛋白表面修饰及其应用

铁蛋白是一种广泛存在的储铁蛋白,具有纳米尺寸的水合氧化铁内核和笼形结构的蛋白质外壳。通过对铁蛋白壳的修饰或核的改造已成功构建出多功能肿瘤诊断和药物输送系统。近年来对铁蛋白的修饰研究主要集中在:(1)通过对铁蛋白内表面的修饰使铁蛋白壳内包裹上特定药物或者促进纳米材料的合成;(2)通过对铁蛋白外表面的修饰与PEG或抗体连接以扩展新的功能;(3)通过铁蛋白外表面或亚基间接触面的修饰控制铁蛋白的自组装。目前从铁蛋白修饰角度来阐明铁蛋白应用的研究较少。本文综述了近年来铁蛋白表面修饰的研究进展,介绍了铁蛋白表面化学修饰和生物修饰的方法,并进一步阐述了经修饰后铁蛋白纳米材料在生物医学、诊断学、纳米电子学等领域的应用。最后探讨了目前铁蛋白表面修饰研究方向及需解决的问题,提出了将铁蛋白生物修饰和化学修饰两种方法相结合是未来发展方向之一。本工作旨在为铁蛋白的进一步开发利用提供一些可能的思路。     

α-Fe_2O_3在LiOH水溶液中的锂化行为

用循环伏安和红外光谱法对α－Ｆｅ_２Ｏ_３在室温ＬｉＯＨ溶液中的锂化行为进行研究．采用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、电感偶合等离子体光源的原子发射光谱（ＩＣＰ）对α－Ｆｅ_２Ｏ_３电极在第一、二次循环中不同时段进行了跟踪分析测量．实验结果揭示： α－Ｆｅ_２Ｏ_３能进行少量锂化;大量的α－Ｆｅ_２Ｏ_３在第一次放电和充电后反应生成Ｆｅ_３Ｏ_４;之后,Ｆｅ_３Ｏ_４的锂化行为不可避免地为Ｆｅ的析出、氧化反应所限制,但在用ＫＯＨ作电解质溶液的对比实验时发现：α－Ｆｅ_２Ｏ_３在ＬｉＯＨ溶液中的充放电行为与它在ＫＯＨ溶液中是不同的,主要表现为,１）在ＬｉＯＨ溶液中,锂化和Ｆｅ析出、氧化反应协调的结果是其充放电曲线平台高度比在同碱度 ＫＯＨ溶液中降低了 １００ ｍＶ左右, ２）与 Ｋ~（＋）对比, Ｌｉ~（＋）的插入反应促进了α－Ｆｅ_２Ｏ_３到Ｆｅ_３Ｏ_４的转化．     

α-Fe_2O_3液相合成及应用的研究型实验设计

结合前期的研究成果,设计了一个以α-Fe_2O_3的合成、表征及催化性能研究为主线的研究型实验,学生在教师的引导下查阅文献,设计实验方案,运用多种实验技术表征产品。学生通过对实验数据和表征结果的分析,确定各因素对实验结果的影响,从而优化实验方案,最后以科研论文的形式撰写实验报告,并且通过答辩进行讨论交流。该实验模式的实施有利于高素质人才的培养。     

α-Fe_2O_3形貌对Au/α-Fe_2O_3催化一氧化碳氧化反应性能的影响（英文）

负载型纳米金催化剂由于其独特的化学性质在一系列氧化反应中受到广泛关注.其中,一氧化碳氧化不仅在实际应用领域(如汽车尾气处理)发挥重要作用,而且作为一种理想的模型反应用以深入研究和理解催化剂的构效关系.为了获得高效的纳米金催化剂,我们需要把金负载到载体上,载体不仅为金的分散提供必要的表面,而且还会和金产生相互作用,这种金属-载体相互作用对金的氧化态,金颗粒大小及其热稳定性均有重要影响.金属氧化物是负载金最常用的载体.为了提高纳米金催化剂的性能,需要调变金属氧化物的性质.常用的策略是调控金属氧化物的组成、晶相以及晶粒大小.此外,对金属氧化物的形貌进行精细调控也是一种重要的方法,因为具有不同形貌的氧化物可能会暴露出不同的晶面,而且可能具有不同的缺陷位点.α-Fe_2 O_3是一种热稳定性强而且对环境友好的载体,可是有关其形貌对负载金催化剂在一氧化碳氧化反应中性能影响的研究尚不充分.因此,本文采用水热法合成了具有纳米球和纳米棒两种形貌的氧化铁,并采用沉积-沉淀的方法将金纳米颗粒负载于其表面.高分辨透射电镜照片显示,和氧化铁纳米球(α-Fe_2 O_3(S))相比,氧化铁纳米棒(α-Fe_2 O_3(R))的表面更为粗糙,具有更多的缺陷位点.Au和α-Fe_2 O_3(R)之间有更强的金属载体相互作用,导致纳米棒氧化铁上的金纳米颗粒更小而且多呈半球形.相比之下,纳米球氧化铁上的金纳米颗粒较大,多呈球形,且分布不均匀.反应结果表明, Au/α-Fe_2 O_3(R)具有更高的一氧化碳氧化活性.对反应后的催化剂进行表征发现, Au/α-Fe_2 O_3(R)上金颗粒烧结程度较低,平均粒径从1.5增至2.4 nm,而Au/α-Fe_2 O_3(S)上金颗粒烧结较为严重,平均粒径从2.0 nm增加到4.0 nm.氢气程序升温还原结果表明, Au/α-Fe_2 O_3(R)具有更强的还原性,这也促进了其催化活性的提高.     

碱土金属修饰Al_2O_3的表面热稳定性

采用浸渍法添加不同碱土金属元素对γAl2O3进行改性.通过BET、XRD等手段研究考察了在1373K空气中经不同时间处理γAl2O3的相变和烧结情况比较了各样品烧结后比表面积的差异.结果表明碱土金属的引入(尤其是Sr、Ca)有效地抑制了氧化铝比表面积的损失和α相变.并对Al2O3的烧结动力学进行了研究探讨研究表明铝酸盐的生成并不是稳定氧化铝的根本原因碱土金属的高温稳定作用主要是分散态的碱土金属氧化物抑制氧化铝焙烧过程中最初1h内的烧结和α相变引起的比表面积损失.     

α-Fe_2O_3-MgO复合氧化物的制备和气敏性能

用化学共沉淀法制备了 α-Fe2 O3-Mg O复合金属氧化物纳米晶微粉 .并对其相组成 ,电导和气敏性能作了研究 .结果表明 ,镁铁摩尔比 n(Mg2 )∶ n(Fe3 ) =1∶ 2、5 0 0℃下热处理 4h可得纯相尖晶石型复合金属氧化物 Mg Fe2 O4;电导测量显示 ,该材料呈 n型半导体导电行为 . 60 0℃下热处理 4h所得纳米晶微粉制作的元件在 2 2 7℃工作温度下对 C2 H5OH有较高灵敏度和良好的选择性 .     

氧化铁磁性纳米粒子的制备、表面修饰及在分离和分析中的应用

氧化铁磁性纳米粒子通过表面化学修饰得到无机、有机或聚合物壳包覆在其表面。其中的壳结构既具有生物适应性,又具有可键合生物分子如细胞、蛋白质、酶、抗体和核酸的活性基团,而核具有磁性特性。本文总结了氧化铁磁性纳米粒子的制备方法,介绍了其表面化学修饰及在分离和分析应用的最新进展。     

钴卟啉修饰碳纤维束葡萄糖酶微电极的研究

生物电化学传感器的微型化研究是目前生物传感器研究中的一个很活跃的方向。我们曾用钴卟啉修饰碳纤维柱电极,并以它为基底制成了葡萄糖微传感器。为加强电极的抗折断能力,本文把约1千支碳纤维(φ9μm)做成碳纤维束盘微电极,在其表面修饰四苯基钴卟啉后,以其为基底制成了葡萄糖酶电极。将其用于流动注射分析,可以大大提高线性响应上限。     

纳米铜/石墨烯-壳聚糖复合膜修饰电极及其对葡萄糖的直接测定

以石墨烯-壳聚糖复合膜修饰玻碳电极,并在此复合膜上电沉积纳米铜,用于葡萄糖的无酶检测。以扫描电镜、傅立叶红外光谱及电化学交流阻抗谱对该复合膜微观形态进行表征,以循环伏安法、计时电流法对该电极的电化学行为进行研究。实验结果表明,在0.1 mol/L Na OH溶液中修饰电极对葡萄糖具有良好的催化氧化作用,该电极对葡萄糖的检测线性范围为5.6×10-5~1.2×10-3mol/L,检出限(S/N=3)为2.3×10-5mol/L。该修饰电极对样品的检测具有良好的稳定性、重现性。     

共吸附剂修饰TiO2电极及其在染料敏化太阳电池中的应用

在染料敏化太阳电池中, 引入共吸附剂通常有抑制染料聚集和提高电池性能的作用. 通过光谱电化学、线性伏安扫描和电化学阻抗谱(EIS)研究了几种以单羧酸基为吸附基团的共吸附剂对纳米TiO₂薄膜的修饰作用. 结果表明本实验中的共吸附剂均能使TiO₂平带电势负移, 并抑制TiO₂导带电子的复合, 其中胆酸类共吸附剂表现出较好的暗电流抑制性能. 适当浓度共吸附剂的引入能够提高N719染料敏化太阳电池的开路电压、填充因子和光电转换效率.