Fe_3O_4/P(NaUA-St-BA)核-壳纳米磁性复合粒子的合成与表征

以表面包敷有反应型的表面活性剂NaUA(十一烯酸钠)的Fe3O4磁性胶体粒子为种子,运用无皂乳液聚合方法原位制备出Fe3O4P(NaUAStBA)核壳纳米磁性复合粒子.Fe3O4磁性胶体粒子的粒径为10nm左右.IR和TG结果分析表明,苯乙烯、丙烯酸酯和NaUA在Fe3O4粒子的表面发生了聚合反应,形成P(NaUAStBA);TEM和激光粒度分析仪测试结果显示,Fe3O4P(NaUAStBA)复合粒子具有核壳结构而且粒子分布均匀、平均粒径60nm;TG测试的结果表明,NaUA在Fe3O4粒子的包覆率为13.83%,P(NaUAStBA)共聚物的包覆率71.85%;振动样品磁强仪(VSM)测试的磁滞回线则表明由无皂乳液聚合得到的Fe3O4P(NaUAStBA)复合粒子具有超顺磁性,可避免磁性微球在磁场中的团聚.另外,合成的磁性胶乳可稳定存放数月.     

经Fe(NO3)3处理的Fe3O4纳米微粒分析

Fe3O4纳米微粒是一种制备磁性液体的重要组成部分。但Fe3O4纳米微粒不稳定,极易氧化成γ-Fe2O3,其磁化强度也会明显降低[1-2]。铁氧体还易为酸溶解,化学反应式为:MFe2O4 8H M2 2Fe3 4H2O式中M为Fe、Co、Mn等二价金属。在Massart法制备酸性离子型磁性液体的方法中,采用了Fe(NO     

控制自由基聚合制备Fe3O4/SiO2/P(AA-MMA-St)磁性复合微球

用原硅酸乙酯对Fe3O4纳米粒子进行表面改性得到Fe3O4/SiO2磁流体.在Fe3O4/SiO2磁流体存在下,以1,1-二苯基乙烯(DPE)为自由基聚合控制剂,利用乳液聚合法制备了Fe3O4/SiO2/P(AA-MMA-St)核-壳磁性复合微球.用红外光谱(FTIR)、振动样品磁强计(VSM)、透射电镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)、示差扫描量热仪(DSC)对所制备的磁流体、磁性高分子复合微球的结构、形态、性能进行了表征.研究发现,原硅酸乙酯水解后能在Fe3O4表面形成硅膜保护层从而避免Fe3O4的酸蚀,使Fe3O4/SiO2/P(AA-MMA-St)复合微球的比饱和磁化强度比同样条件下制备的Fe3O4/P(AA-MMA-St)微球提高了28%;DPE能有效控制自由基在Fe3O4/SiO2磁流体表面均匀地引发单体聚合,得到平均粒径为422 nm,无机粒子含量为40%,比饱和磁化强度为34.850 emu/g,表面羧基含量为0.176 mmol/g的磁性复合微球.     

PVP-b-PLA 修饰 Fe3O4 磁性纳米粒子的制备与表征

通过硅烷偶联剂与Fe3O4磁性纳米粒子偶合在其表面引入C C端基,进一步与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)加成聚合制备含端羟基PVP包裹的磁体,再引发丙交酯(LA)开环聚合制得PVP-b-PLA修饰的Fe3O4纳米粒子.通过XRD、GPC、FTIR、SEM、TG、DSC和激光粒度仪等,对产物进行分析和表征,结果表明,纳米Fe3O4与PVP以及PVP与PLA之间均为化学键联,PVP和PLA是以嵌段共聚物的形式存在且两者之间存在明显的微相分离,纳米Fe3O4表面聚合物包覆率为35%,厚度约13 nm.此外,该PVP-b-PLA包覆的磁性纳米粒子比饱和磁化强度为53 emu/g,与未包覆相比下降约25%.     

Fe_2O_3的制备及其电化学性能研究

分别采用高温热分解法(A)和熔盐法(B)制备了锂离子电池负极材料Fe2O3A和Fe2O3B,其结构与形貌经XRD和SEM表征。分析结果表明,Fe2O3A为三方晶相,呈片状结构团聚而成的类球形颗粒;Fe2O3B随着制备温度的升高,从立方相转变为三方相。充放电测试结果表明,于550℃制备的Fe2O3A和Fe2O3B初始容量分别高达1 312.1 mAh.g-1和1 412.2 mAh.g-1。采用交流阻抗图谱和循环伏安对其充放电过程的界面特性进行分析,发现随着充放电的进行,Fe2O3界面形成SEI膜。     

水分压对铁基费托合成催化剂还原动力学的影响

 利用恒温还原和程序升温还原技术研究了水分压对铁基费托合成催化剂还原路径、还原机理和表观活化能的影响. 程序升温还原结果表明, 水分压对催化剂的还原路径没有明显的影响, 催化剂均首先由 α-Fe2O3 还原为 Fe3O4, 然后超顺磁态 Fe3O4 先还原为 FeO, 再还原为 α-Fe, 而顺磁态 Fe3O4 则直接还原为 α-Fe. 恒温还原结果表明, 催化剂在 2.5%H2O-97.5%H2 气氛中还原时, 还原过程达到平衡时的还原程度随还原温度的升高而增加. 利用 Hancock-Sharp 方法分析了恒温还原过程的动力学模型. 结果表明, 还原温度较低时, 催化剂在 2.5%H2O-97.5%H2 气氛中还原时受内扩散模型控制; 还原温度较高时则受晶相形成与生长模型控制. 利用 Kissinger 方法计算了还原过程的活化能, 发现随着水分压的增加, 表观活化能呈增大的趋势. 水分压对 Fe3O4 还原为 α-Fe 过程的影响大于其对 α-Fe2O3 还原为 Fe3O4 过程的影响.     

A rapid and operator-safe powder approach for latent fingerprint detection using hydrophilic Fe3O4@SiO2-CdTe nanoparticles

A new kind of bifunctional magnetic-fluorescent nanoparticles(NPs)with abundant carboxyls on the surface has been prepared by covalently combining glutathiose(GSH)-modified CdTe quantum dots(QDs)with Fe_3O_4@SiO_2NPs.The silica-coated Fe_3O_4NPs were functionalized with amino groups by(3-aminopropyl)triethoxysilane to provide Fe_3O_4@SiO_2-NH_2NPs,which was then chemically conjugated with GSH-modified CdTe QDs to form bifunctional magnetic-fluorescent NPs,Fe_3O_4@SiO_2-NH-CO-CdTe-QDs NPs.The properties and morphologies of Fe_3O_4@SiO_2-NH-CO-CdTe-QDs NPs were investigated by FTIR,X-ray diffraction,transmission electron microscopy(TEM),absorption and fluorescence spectroscopy and vibrating sample magnetometry.TEM images display that Fe_3O_4@SiO_2-NH-CO-CdTe-QDsNPs possess spherical core-shell structure with a uniform size about 50 nm.The bifunctional NPs were found to exhibit good magnetic and strong fluorescent properties favorable for their application in the detection of latent fingerprints.Furthermore,the carboxyls on the surface of NPs have good absorptions with water in air and the residues of fingerprints so as to not only avoid dust flying to protect the health of operators,but also improve the efficiency of detection.     

多壁碳纳米管负载Fe3O4磁性纳米粒子表面吸附增强过氧化酶的催化活性

采用共沉淀法制备了Fe3O4磁性纳米粒子,将其负载于氨基吡啶修饰多壁碳纳米管(MWCNT-AP)上,得到具有良好的分散性和超顺磁性的Fe3O4/MWCNT-AP复合物.通过傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)和磁滞回线测量等方法对Fe3O4/MWCNT-AP复合物进行了表征.扫描电镜(TEM)结果表明:Fe3O4磁性纳米粒子多集中于碳纳米管MWCNT-AP的端部,形成的复合物在极性溶剂中具有良好的分散性和超顺磁性;辣根过氧化酶(HRP)可通过物理作用吸附于Fe3O4/MWCNT-AP复合物表面.酸性条件下(pH 4.0),Fe3O4/MWCNT-AP复合物使HRP的最大反应速率(Vmax)提高了3倍.     

表面引发原子转移自由基聚合方法合成Fe3O4/PMMA复合纳米微粒

采用表面引发原子转移自由基聚合方法合成了核壳结构的磁性高分子纳米微粒. 作为聚合反应引发剂的3-氯丙酸, 首先与油酸修饰的Fe3O4纳米微粒表面的部分油酸置换, 然后在Fe3O4纳米微粒表面引发甲基丙烯酸甲酯聚合, 合成的纳米复合材料用TEM, FTIR, XRD和DSC表征. 磁性测试结果表明, 所制备的磁性高分子纳米微粒仍具有超顺磁性, 但由于聚合物的存在, 其饱和磁化强度降低.     

亲水性含环氧基磁性聚合物微球的制备与性能表征

选择甲酰胺作磁性Fe3O4微晶的分散剂,通过设计反相悬浮聚合体系,合成了粒径分布窄、球状亲水性含环氧基磁性聚合物(MGM).利用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和低温N2吸附以及化学分析方法对聚合物进行了性能表征.结果表明,合成的MGM呈球形,且粒度分布较窄,粒径为0.13~0.28 mm的粒子占91%;甲酰胺分散Fe3O4,微晶表面的亲水性进一步增强,单体甲基丙烯酸缩水甘油酯和N,N′-亚甲基双丙烯酰胺交联共聚生成的胶粒能够包埋Fe3O4微晶形成胶核,胶核聚集形成均匀、稳定的MGM微球.MGM中Fe3O4含量为6.17%时,比饱和磁化强度σs达6.5 emu/g;其比表面积、平均孔径和孔容分别为117.6 m2/g,15.6 nm和0.46 cm3/g,表面环氧基团含量为0.53 mmol/g.MGM借助自身的活性环氧基团在十分温和的条件下共价偶联青霉素酰化酶(penicillin G acylase EC 3.5.1.11,简称PGA),制备的固定化酶在37℃下催化水解青霉素G钾生成6-氨基青霉烷酸(6-APA)的表观活性达502IU/g,并且在使用过程中没有出现磁聚集现象.     

聚丙烯酰胺修饰Fe_3O_4磁性纳米粒子的制备与表征

首先通过化学处理在Fe3O4磁性纳米粒子表面引入Si—H键,然后通过选择性的硅氢加成反应制备了一个端基带溴的磁性引发剂,并利用原子转移自由基聚合(ATRP)技术,在该磁性引发剂表面接枝了聚丙烯酰胺高分子,该聚丙烯酰胺高分子展现出分子量高度可控性和窄的分子量分布.经聚丙烯酰胺修饰后Fe3O4磁性纳米粒子的比饱和磁化强度为58.5 emu.g-1,与未修饰纳米Fe3O4相比下降约20%.     

不同温度下生成的过渡金属表面氧化物的热稳定性研究

不久前本文作者等首次观察到金属钴表面氧化物的热稳定性与其氧化温度密切相关。研究对象包括多晶钴片和蒸镀的钴薄膜。它们无论是被纯氧氧化或是被空气氧化,其结果相同:室温表面氧化钴在真空中300℃加热时很容易被还原成金属钴,而对250℃形成的表面氧化钴作同样的真空热处理则不能被还原成金属钴,鉴于该现象在多相催化、金属氧化和腐蚀,电子学表面器件等研究领域中的意义,本文用X射线光电子能谱(XPS)等方法研究     

层状纳米光催化复合材料H0.8Fe0.8Ti1.2O4/TiO2的合成及性质

用固相合成法制备出K0.8Fe0.8Ti1.2O4,并用离子交换反应制备出H0.8Fe0.8Ti1.2O4;通过C3H7NH2层间膨胀,TiO2粒子的插入和紫外光分解等反应,合成出一种新的层状光催化纳米复合材料-H0.8Fe0.8Ti1.2O4/TiO2.X射线衍射和漫反射等表征结果表明 该样品的层间高度为0.47nm,禁带能隙为2.18和2.88eV.用(>400 nm的光照射30 min,0.4 g样品可使甲基橙溶液(20 mg/L)的降解率达到22.1%.而同样条件下标准TiO2(P-25)仅为6.2%,表明所研制的层状纳米复合材料具有较高的光催化活性.     

氧化铁(Ⅲ)还原动力学研究

氧化铁是制造磁性材料、涂料和催化剂的基本原料,用途广泛。许多工业过程如钢铁冶炼以及催化剂活化均与其价态和还原行为密切相关。因此,研究其还原动力学,不仅具有理论意义,而且有很重要的应用价值。金属氧化物包括氧化铁的还原反应,前人已作了不少研究,然而有些基本问题还不够明确,或存在分歧意见。本文通过等温和程序升温还原实验,考察了α-Fe_2O_3和γ-Fe_2O_3的还原行为,对动力学模型和还原机制加以探讨。     

微波水热改性制备S_2O_8~(2-)/Fe_2O_3-SiO_2固体酸及催化性能

对共沉淀法得到的Fe2O3-SiO2混合氧化物前驱物进行微波水热改性处理,经浸渍(NH4)2S2O8后再焙烧得S2O82-/Fe2O3-SiO2固体酸催化剂。用XRD、TEM、N2气吸附/脱附及化学分析方法对其进行了表征,用乙酸/丁醇酯化催化反应评估固体酸的催化性能,并与通常条件下制得的催化剂进行了比较。结果显示,引入SiO2会延迟Fe2O3晶体的形成与长大;对前驱物用250W的微波水热改性处理1.5h,制得的固体酸具有适中的比表面积、均匀的孔径分布,含硫量为6.02%,比表面积为37.1m2/g。该固体酸对乙酸丁醇酯化反应有很高的催化活性,催化酯化反应3h,乙酸的转化率高达97.7%。     

Fe_3O_4(111),(110)和(001)表面结构的密度泛函理论研究(英文)

使用密度泛函理论对Fe3O4(111),(110)和(001)的表面结构及稳定性进行了研究。Fe3O4(111)表面有六种不同的终结形式,其中以四面体或八面体铁层终结的结构最稳定。对于(110)和(001)表面而言,分别有两种终结,且能量相近。计算结果与实验结果非常吻合并且合理解释了实验结果的争议性和复杂性。表面自由能的计算表明,(111)表面在热力学上不如(110)和(001)表面稳定,它的形成应该是动力学控制过程。     

SO2-4/ZrO2/Fe3O4/Al2O3磁性固体超强酸的制备与表征

用化学共沉淀法制备了一系列SO2-4/ZrO2/Fe3O4/Al2O3磁性固体超强酸, 利用XRD、IR、TG-DSC、VSM、TEM及HRTEM等手段对样品结构进行了表征. 结果表明, 引入一定量的Fe3O4和Al2O3有利于四方晶相ZrO2(t)结构的稳定；Fe3O4超细粒子的引入, 使固体超强酸具备了超顺磁性；HRTEM 结果显示ZrO2晶体生长趋向于ZrO2(t)的[101]方向,其(101)晶面间距为d(101)=0.29 nm, 与XRD 衍射结果一致. Hammett 指示剂测得样品SZA-20-200-800酸强度(H0<-13.8)最强, 酸性大于浓硫酸(H0=-11.9).     

Sulfonic acid-functionalized core-shell Fe_3O_4@carbon microspheres as magnetically recyclable solid acid catalysts

Green and recyclable solid acid catalysts are in urgent demand as a substitute for conventional liquid mineral acids.In this work,a series of novel sulfonic acid-functionalized core-shell Fe_3 O_4@carbon microspheres(Fe_3 O_4@C-SO_3 H) have been designed and synthesized as an efficient and recyclable heterogeneous acid catalyst.For the synthesis,core-shell Fe_3 O_4@RF(resorcinol-formaldehyde) microspheres with tunable shell thickness were achieved by interfacial polymerization on magnetic Fe_3 O_4 microspheres.After high-temperature carbonization,the microspheres were eventually treated by surface sulfonation,re sulting in Fe_3 O_4@C-x-SO_3 H(x stands for carbonization temperature) microspheres with abundant surface SO_3 H groups.The obtained microspheres possess uniform core-shell structure,partially-graphitized carbon skeletons,superparamagnetic property,high magnetization saturation value of 10.6 emu/g,and rich SO_3 H groups.The surface acid amounts can be adju sted in the range of 0.59-1.04 mmol/g via sulfonation treatment of carbon shells with different graphitization degrees.The magnetic Fe_3 O_4@C-x-SO_3 H microspheres were utilized as a solid acid catalyst for the acetalization reaction between benzaldehyde and ethylene glycol,demonstrating high selectivity(97%) to benzaldehyde ethylene glycol acetal.More importantly,by applying an external magnetic field,the catalysts can be easily separated from the heterogeneous reaction solutions,which later show well preserved catalytic activity even after 9 cycles,revealing good recyclability and high stability.     

铁酸铋的水热合成及其光催化性能

以Fe(NO_3)_3·9H_2O和Bi(NO_3)_3·5H_2O为原料,NaOH为矿化剂,用水热法合成了柱状晶体Bi_2Fe_4O_9,其结构和催化性能经XRD,SEM和UV-Vis表征.结果表明,Bi_2Fe_4O_9截面边长约500 nm,长约2μm～3μm,分散均匀.Bi_2Fe_4O_9在可见光区域有较强吸收,对甲基橙降解效果较好.     

CeZrYLaO对Fe基整体式稀薄甲烷催化燃烧性能的影响

采用共沉淀法制备了高性能低铈储氧材料Ce_0.35Zr_0.55Y_0.07La_0.03O_1.95(OSM,储氧材料)和胶溶法制备了耐高温、高比表面的La-Al₂O₃并以它们为载体,制备了一系列整体式铁基催化剂。考察了该系列催化剂对甲烷稀薄燃烧的催化性能,并用低温N₂吸附-脱附,储氧能力(oxygen storage capacity,OSC),XRD,XPS和H₂-TPR等测试手段对载体和催化剂进行了表征。活性测试结果表明所制得的整体式催化剂Fe/OSM+La-Al₂O₃可在50 000 h^-1的高空速条件下使含量为1%的甲烷在474 ℃起燃,565 ℃完全转化;低温氮吸附-脱附测试结果表明,所制得的Ce_0.35Zr_0.55Y_0.07La_0.03O_1.95经1 050 ℃焙烧5 h后的BET比表面积达33 m²·g^-1,孔容为0.14 mL·g^-1;La-Al₂O₃经1 050 ℃焙烧5 h后的BET比表面积达125 m²·g^-1,孔容为0.46 mL·g^-1,是优良的催化剂载体;OSC测试结果表明,加入储氧材料(oxygen storage material(OSM))能增加催化剂的储氧性能,有利于催化活性的提高;XRD测试结果表明,OSM以均一固溶体存在;XPS测试结果表明,Fe₂O₃与OSM载体之间的相互作用最强;H₂-TPR测试结果表明,加入OSM能增加催化剂的还原性能,从而提高了催化活性。