Fe2O3/CNT催化湿法H2O2氧化苯酚

通过化学沉积法和热处理得到多壁碳纳米管负载Fe2O3催化剂 Fe2O3/CNT, Fe2O3的负载质量分数约为15.1%,XRD表征显示,负载的Fe2O3存在α和γ这2种晶型。考察了Fe2O3/CNT催化湿式H2O2氧化去除废水中苯酚催化性能,通过苯酚的去除率及反应过程中催化剂活性组分的溶出总量,研究了催化剂制备过程中添加聚乙烯醇对催化剂性能的影响。在苯酚和H2O2初始浓度分别为350和1 500 mg/L、催化剂投加量为1.0 g/L、温度80 ℃条件下,经过240 min的反应,苯酚去除率达100％,COD去除率为86.1％。     

亚微米级Cu0/Fe3O4复合物多相催化过一硫酸盐降解有机污染物

过一硫酸盐催化活化技术因其可产生强氧化性活性氧化物种,可快速氧化降解并矿化有机污染物的优异性能而备受关注.本文成功制备了亚微米级Cu0/Fe3O4复合物,发现其能多相催化过一硫酸盐产生单线态氧降解有机污染物.首先,以CuCl2·2H2O,FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O为铜源和铁源,水合肼为还原剂,采用水热法在180oC反应24 h制备了亚微米级磁性Cu0/Fe3O4复合物.表征结果显示,所制材料为Cu0和Fe3O4的复合物,颗粒大小约为220 nm;单一相Cu0和Fe3O4晶体粒径分别为33.8和106.2 nm,而Cu0/Fe3O4复合物中Cu0和Fe3O4晶体粒径分别减为20.8和31.9 nm.这表明Cu0和Fe3O4复合降低了Cu0和Fe3O4晶体粒径,有利于Cu0和Fe3O4的分散.BET测试结果表明,Cu0/Fe3O4复合物比表面积为4.6 m2/g,与Cu0颗粒的(4.2 m2/g)相当,但远小于Fe3O4的(15.6 m2/g).制备的Cu0/Fe3O4复合物可有效催化过一硫酸盐产生单线态氧降解罗丹明B、亚甲基蓝、金橙II、苯酚和对氯酚.当Cu0/Fe3O4复合物的用量为0.1 g/L,过一硫酸盐浓度为0.5 mmol/L和初始pH为7时,Cu0/Fe3O4复合物可在30 min内完全降解20μmol/L的罗丹明B、亚甲基蓝、金橙II以及0.1 mmol/L的苯酚和对氯酚.对比试验显示,在相同条件下,Cu0和Fe3O4颗粒分别可以降解28%和20%的罗丹明B.这表明Cu0/Fe3O4复合物中的Cu0和Fe3O4晶体在催化过一硫酸盐降解污染物的反应中具有协同作用,这主要来源于Cu0/Fe3O4复合物中Cu0和Fe3O4的晶体粒径变小和更好的分散.采用分光光度法测定了降解反应液中铜和铁离子的溶出量.当Cu0/Fe3O4复合物的用量为0.1 g/L,过一硫酸盐浓度为0.5 mmol/L和初始pH为7时,反应60 min后,降解液中铜和铁离子的浓度分别为0.22和0.1 mg/L,仅占复合物中总铜和总铁量的1.1%和0.2%,表明Cu0/Fe3O4复合物具有较强的化学稳定性.所制Cu0/Fe3O4复合物具有超顺磁性,借助磁场实现快速分离回收,可循环利用五次,表明其优越的催化稳定性.通过加入乙醇和叠氮化钠,考察了Cu0/Fe3O4复合物催化活化过一硫酸盐体系中的活性氧化物种.发现100 mmol/L乙醇的加入对污染物的降解无明显影响,而加入同等量的叠氮化钠可完全抑制污染物的降解,表明Cu0/Fe3O4复合物催化活化过一硫酸盐产生的主要活性氧物种为单线态氧.采用电子顺磁共振谱进一步证实了单线态氧的生成.基于以上研究,Cu0/Fe3O4复合物催化活化过一硫酸盐的机理为Cu0/Fe3O4作为一个电子媒介加速过一硫酸盐和污染物之间的电子转移,从而导致污染物被快速降解.该反应机理不同于常见的金属催化过一硫酸盐产生硫酸根和羟自由基的反应机理.我们推测,电导性优良的Cu0在此催化反应中起着关键性作用.本催化方法可作为一种绿色的氧化技术用于环境污染物的氧化降解处理.     

硅磁微粒/聚苯胺复合物的制备及其对染料废水的吸附-降解性能

通过水热法制备碳微球、共沉淀法制备空心Zn Fe2O4和原位聚合法制备Zn Fe2O4/Si O2/PANI复合物,并表征其结构、形貌、组成和性质.结果表明,Si O2对铁氧体的包覆能提高二元复合物对染料废水的降解性能;铁氧体与二氧化硅物质的量比(nZn Fe2O4/nSi O2)为1:3的Zn Fe2O4/Si O2复合物对染料废水具有较好的降解作用;Zn Fe2O4/Si O2/PANI复合物对染料废水的光催化降解活性随苯胺质量分数(wAn)的增加而增大,当wAn为50%时,Zn Fe2O4/Si O2/PANI复合物对染料废水去除率高达98%.样品因具有磁性而回收方便,重复使用性能良好.     

用于生物柴油清洁生产的磁性固体催化剂CaO/MgO/Fe_3O_4

制备了具有磁性和催化活性的双功能催化剂CaO/MgO/Fe3O4,用于催化花生油酯交换制备生物柴油的清洁生产过程。对CaO/MgO/Fe3O4进行了XRD、TEM、FT-IR和磁性等表征分析,探讨了CaO/MgO/Fe3O4催化剂的重复利用性能。结果表明,用Mg(Ac)2溶液等体积浸渍磁性基质Fe3O4,在N2气氛中600℃焙烧2 h,可得到具有磁性的载体5%MgO/Fe3O4;再用Ca(Ac)2溶液等体积浸渍MgO/Fe3O4,并在N2气氛中700℃煅烧,得到具有磁性且催化活性较高的催化剂10%CaO/MgO/Fe3O4。该催化剂具有核壳结构,磁核平均直径约为35 nm。在催化剂用量10%,醇油摩尔比12∶1,反应温度65℃,反应2 h的条件下酯交换转化率可达90%以上。在磁场的吸引下该催化剂能快速与反应体系分离,催化剂回收率达90%。但CaO/MgO/Fe3O4重复利用性能较差,其原因是在搅拌反应过程中催化活性组分逐渐从催化剂上脱落所致。     

Fe_3O_4/CdTe/聚氨酯纳米复合物的制备及其性能研究

由共沉淀法和Stober法制备了伯胺基功能化SiO2稳定的Fe3O4磁性纳米粒子Fe3O4@SiO2-NH2;Fe3O4@SiO2-NH2与二异氰酸酯及咪唑阳离子二醇、聚乙二醇的反应使其表面形成阳离子型聚氨酯稳定层;通过阳离子型聚氨酯与CdTe量子点表面修饰的巯基乙酸间的电荷相互作用,制备得到了Fe3O4/CdTe/聚氨酯纳米复合物.用X射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、透射电子显微镜(TEM)、磁强计(VSM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光发射光谱(PL)表征了该纳米复合物的结构与性能.结果表明,CdTe量子点均匀地分散在Fe3O4@SiO2磁性纳米粒子周围,所得纳米复合物在溶剂中分散均匀,不团聚,且具有超顺磁性,并保持了CdTe量子点的荧光性能.     

磁载光催化剂Fe3O4/C/TiO2的制备及对三氯苯酚的降解

以FeCl3为铁源,葡萄糖为碳源,钛酸四丁酯为钛源,采用水热法制备了磁载光催化剂Fe3O4/C/TiO2,用TEM、EDX、VSM、XRD和IR对Fe3O4/C/TiO2的粒径、形貌和物相等进行了表征。研究了该催化剂对三氯苯酚的降解性能,探讨了其重复使用的可能性,用荧光光谱法推测了可能的反应机理。结果表明该材料结合了光催化与可再生的优点,1 g·L-1 Fe3O4/C/TiO2在18 W紫外灯下,50 min内可将三氯苯酚降解97.9%以上,6次循环使用后降解率仍保持在95.1%,降解过程中有羟基自由基生成。     

磁性Fe3O4/石墨烯Photo-Fenton催化剂的制备及其催化活性

采用共沉淀法制备磁性Fe3O4/GE(石墨烯)催化剂,实现Fe3O4纳米颗粒生长和氧化石墨烯还原同步进行,采用FTIR、XRD、TEM及低温氮吸附-脱附等对Fe3O4/GE纳米催化剂的物相、颗粒粒径及比表面积进行了表征。在H2O2存在条件下,以亚甲基蓝为目标降解物,考察了在模拟太阳光下Fe3O4/GE的催化活性,当氧化石墨烯与Fe3O4的质量比为1∶10时,经过2 h催化反应,在pH=6条件下,对亚甲基蓝的降解率达到98.7%,经过10次循环使用后对染料溶液的降解率仍保持在95.7%以上,明显优于纯的Fe3O4。     

从三聚氰胺制得工业用深度脱硫的绿色纳米催化剂PMoV/Fe3O4/g-C3N4: 合成与表征

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H5PMo10V2O40/Fe3O4/g-C3N4(PMoV/Fe3O4/g-C3N4),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/Fe3O4/g-C3N4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.     

新型磁性纳米粒的制备及分离手性物的初步研究

制备了一种新型的手性磁纳米复合物(Fe3O4/SiO2/CMCD),并初步研究了其手性拆分能力。正硅酸乙酯与制备的Fe3O4磁纳米粒反应制得Fe3O4/SiO2;通过羧甲基-β-环糊精(CM-β-CD)手性选择剂对Fe3O4/SiO2修饰制得Fe3O4/SiO2/CMCD。采用傅立叶变换红外光谱、透射电子显微镜和振动样品磁强计对手性磁性纳米材料进行结构表征,表明磁性纳米复合物呈球形。同时将制得的手性磁纳米复合物应用于拆分外消旋体DL-色氨酸和酪氨酸,显示其具有较好的手性识别能力。     

硫/石墨烯气凝胶的绿色可控制备及锂硫电池性能

以氧化石墨烯(GO)为碳前驱体,H2O2作为绿色氧化剂,H2S为还原剂和硫源,水热法制备了硫含量可控的硫/石墨烯气凝胶.通过调控加入到GO溶液中H2O2的用量使复合物中硫的质量分数在64％～ 84％间变动.将硫/石墨烯气凝胶用于锂硫电池正极材料,硫质量分数为70％的复合物表现了较好的锂硫电池性能,在0.1 A/g的电流...     

聚(苯胺-吡咯)共聚物/Fe3O4网状纳米纤维复合物的制备及吸波性能

在十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）存在下,将苯胺（An）与吡咯（Py）两种单体在Fe3O4磁流体中原位化学氧化共聚制备了PAn-co-PPy/Fe3O4网状纳米纤维复合材料。通过改变CTAB的浓度、An/Py单体的配比及Fe3O4磁流体的用量获得了形态和电磁性能可调控的纳米纤维复合物。采用SEM、TEM、XRD、TG、电导和磁性能测试对复合物进行了表征,通过矢量网络分析仪获得了试样在2-18 GHz范围的复介电常数和复磁导率,经计算获取相应的微波反射损耗曲线。结果表明共聚复合物具有比单一的聚合物、共聚物、PAn/Fe3O4及PPy/Fe3O4更优越的微波吸收性能,样品（含Fe3O412.4 wt%）在9.0 GHz处具有最大的反射损耗为 -36.5 dB,损耗超过 -10 dB的频带宽度达4.7 GHz。     

血红蛋白-Fe3O4-CaCO3三维生物纳米复合材料的特性及在生物传感中的应用

通过层层自组装的方法,在中性条件下利用静电作用将Fe3O4纳米粒子组装到修饰了高分子聚电解质的CaCO3多孔微米球上。该复合材料具有好的生物相容性、导电性、磁性和稳定性。将血红蛋白酶固定到该复合材料上,进而制备得到血红蛋白(Hb)-Fe3O4-CaO3复合物修饰玻碳电极,并在该修饰电极上实现了Hb与电极之间的直接电化学。该生物传感器对H2O2的还原具有较好的响应,线性范围为3.0×10-6~5.3×10-5 mol/L,检测限为8.9×10-7 mol/L。     

基于聚乙烯醇/Fe2O3纳米颗粒的纤维素酶固定化

以聚乙烯醇/Fe2O3磁性纳米颗粒为纤维素酶固定化载体, 通过反复冻融的方法成功地实现了纤维素酶固定化. 采用透射电镜、红外光谱仪、振动样品磁强度计对固定化酶复合体进行了表征, 结果显示, 固定化酶复合体为大小约1 μm的微凝胶团, 内含10 nm左右的Fe2O3纳米颗粒. 研究影响固定化因素后发现, 当pH为6, 固定化时间为11 h, 纤维素酶/PVA质量比为4, PVA/Fe质量比为50时, 固定化纤维素酶效果最好. 通过该方法固定后酶活回收率达42%, 酶水解效率显著提高, 经过5次反应后的固定化酶相对酶活力保留50%以上. 因此, 基于聚乙烯醇/Fe2O3纳米颗粒的纤维素酶固定有利于酶的循环使用并显著提高酶的使用效率, 是一种有效固定化纤维素酶的新方法.     

铜物种对Cu/Fe_2O_3水煤气变换反应催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了系列铜负载量不同的Cu/Fe2O3水煤气变换(WGS)催化剂,并考察了铜负载量对催化剂结构和水煤气变换反应性能的影响.结果表明,Cu/Fe2O3催化剂呈现出良好的水煤气反应性能,当CuO质量分数为20%时,催化剂的WGS性能最优,250°C时CO转化率高达97.2%,同时热稳定性也最好.运用X射线粉末衍射(XRD)、N2物理吸脱附和H2程序升温还原(H2-TPR)等手段对Cu/Fe2O3催化剂的物相、织构特征及还原性能进行了表征,结果表明,CuFe2O4物种的存在极大地改善了催化剂的还原性能和WGS反应活性.这是由于CuFe2O4特殊的尖晶石结构有利于Cu微晶的稳定;同时,CuFe2O4在低温下即被还原为单质铜,有利于促进催化剂体系中电子的转移.此外,通过(NH4)2CO3溶液处理,研究了独立相CuO对Cu/Fe2O3催化剂WGS反应性能的影响,结果发现,独立相CuO的存在,有利于H原子在各组分传递,从而促进催化剂的CuFe2O4的还原,改善Cu/Fe2O3催化剂的WGS反应性能.     

聚苯胺/ZnFe_2O_4纳米复合物的制备与表征

以Fe(NO3)3·9H2O和Zn(NO3)2·6H2O为原料,采用改进的柠檬酸盐前驱物法合成了片状ZnFe2O4,进一步通过原位聚合反应得到了聚苯胺(PANI)/ZnFe2O4纳米复合物。利用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外光谱以及荧光光谱等测试技术对其进行了表征。实验结果表明,通过原位聚合反应PANI沉积在片状ZnFe2O4表面。X射线粉末衍射和红外光谱进一步证实了PANI/ZnFe2O4纳米复合物的生成。ZnFe2O4的引入提高了PANI的荧光发光性能和热稳定性。     

超声波诱导紫外光协同法降解苯酚

采用功率350W、40kHz超声波器和紫外光同时对水中的苯酚进行降解,考察了样品苯酚溶液的pH及浓度、加入6%H2O2和0.001mol/LFe2 (FeSO4)的量、超声波超声功率、紫外光照射的时间、紫外-超声联用降解的时间等条件的影响。结果表明,在苯酚的最佳降解条件(紫外-超声联用下作用60min,pH3～4,加入6%的H2O24mL和0.001mol/L的Fe2 (FeSO4)1.6mL)下,苯酚的降解率达91.8%,证明超声波诱导紫外光协同法是一种降解苯酚的有效方法。     

磁性光催化剂BiVO_4/Fe_3O_4降解亚甲基蓝的研究

本文用超声法将磁基体Fe3O4与BiVO4复合,制备了易于固液分离的磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4,采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段对样品的结构和形貌进行表征。以亚甲基蓝为降解对象,考察了BiVO4/Fe3O4的可见光催化活性,并研究了光催化体系中光催化剂用量、亚甲基蓝初始浓度、溶液的pH值、电子受体的存在对光催化过程的影响。结果表明,催化剂的最佳用量为2.0g/L,亚甲基蓝最佳初始浓度为10mg/L,溶液的最佳pH值为11,加入电子受体K2S2O8时,亚甲基蓝几乎完全降解。催化剂回收后连续使用3次,降解率仍然大于80%。     

超疏水磁性Fe3O4/聚多巴胺复合纳米颗粒及其油/水分离

借助于多巴胺在Fe3O4纳米颗粒表面自聚合形成聚多巴胺薄膜制备出Fe3O4/聚多巴胺(Fe3O4/PD)复合纳米颗粒,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪对样品的形貌、结构及成分进行分析.所制备的颗粒经1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷化学修饰后表现出超疏水性.有趣的是,超疏水性的Fe3O4/PD纳米颗粒包裹在水滴表面能形成磁性液珠,该液珠(4μL)在亲水性玻璃表面上的接触角高达164°、滚动角为8°.这些磁性液珠具有良好的机械稳定性和强度,同时研究了外部磁场驱动液珠在平面、曲面、油相中运动.结果表明,磁性液珠能够有效应用于操作微流体装置中的液体输送.水滴在Fe3O4/PD纳米颗粒构成表面的接触角超过150°,而油滴则接近0°,因此,在磁场存在下,这些颗粒能用于吸收油水混合物中的油滴而实现油水分离.此外,回收的Fe3O4/PD纳米颗粒保持着超疏水性且能再次利用.     

硬脂酸法制备SO42-/Fe2O3-SiO2固体酸及其催化性能的初步探讨

首次用硬脂酸法制备了Fe2O3-SiO2混合氧化物,经浸渍H2SO4后再焙烧得SO2-4/Fe2O3-SiO2固体酸催化剂.用TEM,XRD,N2吸附/脱附和TG-DTA等手段对其进行了表征,结果显示制得的Fe2O3-SiO2混合氧化物具有多孔结构.且随着Si含量的增大,其比表面积明显增大,但孔径减小.用乙酸/丁醇酯化催化反应评估了该固体酸的催化性能.     

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.