油分散性核壳Fe3O4@MnO纳米复合材料的合成及其对氧化环化反应的催化性能（英文）

采用两相种子介导法以锰油酸为前驱体制备了一种新型油溶性核壳结构Fe3O4@MnO纳米复合材料,直径约为15 nm。所制备的具有核壳结构的纳米复合材料是单分散且均匀的。该产物对2-羟基苯乙酮和1,2-二氨基苯的氧化环化反应表现出高且可循环的催化活性。与在环化反应中使用的其他报道的催化剂相比,所制备的Fe3O4@MnO纳米复合材料绿色、廉价且更适合于大规模工业应用。     

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.     

Fe_3O_4@聚吡咯@聚苯胺核壳结构的制备及吸波性能

用聚吡咯(PPy)对溶剂热法制备的Fe_3O_4纳米颗粒进行表面修饰,再用聚苯胺(PANI)调控Fe_3O_4@PPy复合材料的电磁组成,制备出具有核壳结构的Fe_3O_4@PPy@PANI复合吸波材料.当PPy对Fe_3O_4纳米颗粒修饰后,PANI极易包覆在纳米颗粒表面.电磁性能分析结果表明,当苯胺(An)与Fe_3O_4@PPy质量比为1/4时,最小反射损耗值(RLmin)达到-39.2 d B;当An与Fe_3O_4@PPy的质量比为1/2时,反射损耗小于-10d B的频宽达到4.6 GHz.电磁成分比例对复合材料的吸波性能有较大的影响,随着聚苯胺含量的增加,电磁吸收呈现先增加后减小的趋势.     

Fe3O4@SiO2@mTiO2介孔多功能纳米复合颗粒的制备及载药能力

以溶剂热法制备氨基功能化的Fe_3O_4纳米颗粒为磁核,结合溶胶-凝胶法和模板法在其表面先后包覆上致密的SiO_2层和介孔TiO_2层,制备了磁性-发光-微波热转换性-介孔结构为一体的多功能核-壳结构纳米复合颗粒,并对其结构、性能及载药能力进行了研究。XRD分析表明:Fe_3O_4表面包覆上了无定形结构的SiO_2和TiO_2。TEM照片表明:所得的纳米复合颗粒具有明显的核壳结构和完美的球形,构成核的Fe_3O_4颗粒的尺寸在40~50 nm之间,Fe_3O_4@SiO_2@mTiO_2核壳结构纳米复合颗粒的尺寸为60~70 nm,壳层厚度约10 nm,并可观察到壳层中清晰的孔状结构。磁性、荧光光谱和微波热转换特性分析表明:该复合颗粒同时具有良好的发光性、磁性和微波热转换特性。N_2气吸附及药物负载率分析表明,该复合颗粒具有较高的比表面积(640 m~2·g~(-1))和介孔结构(孔径约2.8 nm)并且具有较高的药物负载率。     

核-壳结构磁性金属有机骨架材料Fe3O4@UiO-66-NH2的合成、表征及催化性能

UiO-66-NH_2是以Zr4+为金属,以2-氨基对苯二甲酸为配体制备得到的金属有机骨架材料,它是目前报道中具有较高热稳定性和化学稳定性的材料之一。本文以Fe_3O_4为核,以UiO-66-NH_2为壳,采用层层自组装方法制备了核-壳结构的磁性金属有机骨架材料Fe_3O_4@UiO-66-NH_2。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和氮气吸附等对其进行了表征,并考察了该磁性材料在克脑文盖尔(Knoevenagel)缩合反应中的催化性能。结果表明,该磁性材料Fe_3O_4@UiO-66-NH_2为核-壳结构,壳层厚度约为100 nm,氨基含量为1.70 mmol·g-1。该磁性复合材料具有Fe_3O_4和UiO-66-NH_2的双重功能,既可以磁性分离,又具有UiO-66-NH_2的孔结构和催化性能。由于壳层材料中Lewis酸性位(Zr4+)和碱性基团(-NH_2)的协同催化能力及其壳层的纳米尺寸效应,该磁性材料在Knoevenagel缩合反应中表现出和UiO-66-NH_2纳米粒子相当的催化活性。而且,通过磁性分离实现催化剂的多次循环使用后,其结构没有明显变化。     

氨基化磁性Fe_3O_4@Cu_3(BTC)_2材料的合成及其在Knoevenagel缩合中的催化性能（英文）

金属有机骨架材料具有大比表面积、高孔隙率、热稳定性好、规整且可调控的孔结构、易于功能化的骨架金属离子和有机配体等优点,是制备多相催化剂的重要材料之一.虽然减小金属有机骨架材料等多孔材料的粒径可以提高反应物的传质效率,从而提高其催化活性;但是,纳米尺寸催化剂的分离和回收困难.将磁性纳米粒子和金属有机骨架材料结合制备具有核-壳结构的磁性金属有机骨架材料是解决上述问题的有效方法.此类材料兼具磁性材料和金属有机骨架材料的双重优势,既可以磁性分离,又具有金属有机骨架材料的催化活性.而且,厚度可控的壳层材料表现出与纳米催化剂相当甚至更好的催化活性.我们采用逐层自组装方法制备了核-壳结构的磁性Fe_3O_4@Cu_3(BTC)_2复合材料,并对材料进行氨基化修饰,制备了基于金属有机骨架材料的磁性多相碱催化剂.采用粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附等方法对材料的组成和结构进行了表征,并考察了材料在Knoevenagel缩合反应中的催化性能.首先采用粉末XRD表征材料的晶体结构.在复合材料Fe_3O_4@Cu_3(BTC)_2的XRD谱中,同时出现了Fe_3O_4和Cu_3(BTC)_2的特征衍射峰.采用氨基配体修饰后,材料的XRD谱没有明显变化,说明修饰后的材料保持了Fe_3O_4@Cu_3(BTC)_2的晶体结构.透射电镜结果表明,包裹25次得到的磁性复合材料Fe_3O_4@Cu_3(BTC)_2是以Fe_3O_4为核心,以Cu_3(BTC)_2为壳的核-壳结构,壳层厚度大约为200 nm.氨基修饰后,材料的透射电镜图相对修饰前无明显变化.扫描电镜结果表明,合成的Fe_3O_4为球形结构,粒径为100–600 nm.采用Cu_3(BTC)_2进行包裹后,在Fe_3O_4表面生长了由Cu_3(BTC)_2纳米颗粒组成的壳层.采用氨基配体修饰后,材料的形貌无明显改变.进一步采用氮气吸附表征材料的孔结构并测定材料的比表面积和孔体积.结果表明,由于大比表面的Cu_3(BTC)_2的引入,复合材料Fe_3O_4@Cu_3(BTC)_2的比表面积增大为462 m~2/g,孔体积为0.38 cm~3/g.氨基修饰后,材料的比表面积和孔体积都有较大程度的降低,说明配体分子占据了壳层材料Cu_3(BTC)_2中的纳米孔道.采用苯甲醛和氰基乙酸乙酯的Knoevenagel缩合反应作为模型,考察了材料的催化活性.研究发现,Fe_3O_4对此反应几乎没有活性,Fe_3O_4@Cu_3(BTC)_2给出了中等的催化活性.在材料上引入氨基后,由于氨基和Cu_3(BTC)_2上的Lewis酸性位点的协同效应,在很大程度了提高了材料的催化活性.溶剂效应实验结果表明,反应溶剂对材料的活性和选择性具有较大影响,极性或质子性溶剂有利于反应的进行.多相催化剂的循环稳定性是其重要评价指标之一.热过滤实验结果表明,滤液中无催化活性,反应中的催化活性来源于固体材料,此催化反应为多相催化.随后考察了材料的循环稳定性.虽然氨基化Fe_3O_4@Cu_3(BTC)_2材料在溶剂DMSO中表现出最高的催化活性,但XRD和电镜表征结果表明,材料在DMSO中结构遭到破坏,因此循环过程中催化剂的活性损失严重.然后考察了氨基化材料在乙醇中的循环稳定性,发现材料在乙醇中表现出较好的循环稳定性.通过简单磁性分离进行催化剂的分离和回收,催化剂循环使用3次而没有明显的活力损失.而且,XRD和电镜表征结果显示,催化剂的结构在反应过程中没有遭到明显破坏.     

Fe3O4@mMoO3介孔多功能纳米载体的制备及其微波响应药物传递

以氨基功能化的Fe_3O_4纳米颗粒为磁核,结合直接沉淀法和模板法在其表面包覆上介孔MoO_3层,制备磁性-微波热转换性-介孔结构于一体的多功能核-壳结构复合纳米载体Fe_3O_4@mMoO_3,并对其结构、载药及微波控制靶向给药性进行研究。TEM图表明所得的复合纳米载体具有明显的核壳结构,完美的球形,且壳层中有清晰的孔状结构。磁性和微波热转换特性分析表明,该复合载体兼具良好的磁性和微波热转换特性,可实现药物的靶向可控给药。以布洛芬(IBU)为模型药物,对该复合纳米载体的药物负载能力和微波响应可控释放性进行研究,结果表明,在持续微波辐射90 s时IBU的释放率达到90%,远远高于仅搅拌时的释放率。     

Fe_3O_4@HKUST-1-C_(18)的制备及用于环境水样中多环芳烃的分析

利用水热法合成Fe_3O_4纳米粒子,并通过层层自组装的方法合成以Fe_3O_4为核、金属-有机骨架(MOFs)为壳的多功能核-壳磁性微球Fe_3O_4@HKUST-1;最后利用Cu2+与-SH之间的配位作用,对磁性微球的壳层进行长链烷基修饰,得到Fe_3O_4@HKUST-1-C_(18)。通过FT-IR,XRD,SEM,TEM等手段对Fe_3O_4@HKUST-1-C_(18)进行表征,并以该复合材料为磁固相萃取吸附剂用于环境水样中的多环芳烃的富集。同时本文还优化了吸附剂用量、萃取时间、离子强度等,在最佳条件下,方法定量限为0.031~0.49μg/L,回收率为68.3%~109.6%。     

纳米Fe3O4@壳聚糖材料的制备及吸附性能的研究

以废弃的虾壳为原料制备壳聚糖,以壳聚糖为壳、磁性Fe_3O_4为核、液体石蜡为分散剂、T-80为乳化剂、戊二醛为交联剂制备了纳米Fe_3O_4@壳聚糖材料。利用扫描电镜、热重分析仪、红外光谱仪、X射线衍射仪对其进行了表征。结果显示,纳米Fe_3O_4@壳聚糖材料为表面光滑的球形结构,直径约75.82nm,壳聚糖和Fe_3O_4的质量比为2∶1。吸附动力学实验研究表明,纳米Fe_3O_4@壳聚糖材料对Cu~(2+)吸附符合准二级动力学,以化学吸附为主,平衡吸附容量为17.32mg/g。吸附等温线实验研究表明,吸附符合Freundlic模型,纳米Fe_3O_4@壳聚糖材料与Cu~(2+)之间的交互作用强烈,最大吸附容量为213.68mg/g。     

Fe_3O_4@ZnO@YVO_4:Eu~(3+)磁-光-吸波多功能复合纳米颗粒的制备及其性能研究

结合溶剂热法和沉淀法以氨基功能化的Fe_3O_4纳米颗粒为磁核,在其表面先后包覆上ZnO层和YVO_4:Eu~(3+)发光层,制得集磁性-发光性-微波热转换性能于一体的Fe_3O_4@ZnO@YVO_4:Eu~(3+)多功能复合纳米颗粒,并对其结构和性能进行了研究.X射线衍射(XRD)分析表明,Fe_3O_4表面成功包覆上了六方晶系红锌矿ZnO和四方相YVO_4.透射电子显微镜(TEM)照片表明,所得的复合纳米颗粒具有明显的核壳结构和球形形貌,构成核的Fe_3O_4纳米颗粒的尺寸在30~40 nm,Fe_3O_4@ZnO@YVO_4:Eu~(3+)多功能复合纳米颗粒的尺寸约为50~60 nm,壳层厚度约为10 nm.磁性、荧光光谱和微波热转换特性分析表明,该复合纳米颗粒同时具有良好的发光性、较强磁性和独特的微波热转换特性,在药物传输与可控释放领域具有潜在的应用价值.     

磁性UiO-66复合材料的合成及其对水体中硝基酚有机分子的吸附性能

以溶剂热法制备了Fe_3O_4@SiO_2-PSS@UiO-66结构的磁性多孔复合材料,并利用XRD,TEM,SEM,IR,TG,VSM和N2吸附-脱附对样品的结构和形貌进行测试表征。研究结果表明:磁性UiO-66复合材料是以球型Fe_3O_4为核,MOF为壳的核-壳结构,其表面的MOF层由多个立方多晶堆积组装而成,且具有良好的超顺磁性。进一步研究了Fe_3O_4@SiO_2-PSS@UiO-66对2-硝基-1,3-苯二酚的吸附性能。探讨了吸附时间,吸附量和2-硝基-1,3-苯二酚初始浓度在吸附过程中的影响,结果表明:当吸附时间为12h,吸附剂的用量为5 mg,2-硝基-1,3-苯二酚浓度为400 mg·L~(-1)时,最大吸附量为161.36 mg·g~(-1)。另外,磁性UiO-66复合材料对2-硝基-1,3-苯二酚高的吸附性能可能是由于UiO-66与2-硝基-1,3-苯二酚之间的静电作用以及二者之间苯环的π-π作用。     

Fe_3O_4/Au磁性纳米复合材料的制备和性能

以聚乙烯亚胺修饰的纳米Fe_3O_4(Fe_3O_4/PEI)为磁性组分,采用化学还原法制备得到Fe_3O_4/Au磁性纳米复合材料(Fe_3O_4/Au),对其形貌和尺寸、磁学性质和分散稳定性进行表征,并研究了借助3-巯基丙酸在磁粒表面偶联模型靶分子精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽(RGD)的效果。结果表明,Fe_3O_4/Au由纳米Au粒和Fe_3O_4/PEI构成,当进行二次还原反应后,产物中Au粒的数量和尺寸均增大,Fe_3O_4/Au的平均水力学粒径增大、饱和磁化强度则减小,但磁响应性和分散稳定性保持良好。偶联反应显示1 mg Fe_3O_4/Au可以固定约61.9μg RGD,所得磁粒的粒径分布仍较窄。这些特征和性能显示Fe_3O_4/Au有望应用于生物分离与检测、靶向药物输运等领域。     

空心结构磁性固体碱催化剂Fe3O4@LDO的制备与性能

基于水滑石类化合物的复合氧化物(LDO)是一类性能优异的固体碱催化剂,对其进行改性和功能化引起了越来越多的关注。本文将空心结构和Fe_3O_4引入到镁铝复合氧化物中,制备了一种空心结构磁性固体碱催化剂Fe_3O_4@LDO。这种空心结构磁性固体碱催化剂粒子具有以镁铝复合氧化物为壳层,空心Fe_3O_4为核的核壳结构。由于其独特的空心结构,Fe_3O_4@LDO粒子的悬浊液具有良好的稳定性,将其应用于催化Knoevenagel缩合反应,达到平衡后苯甲醛的转化率约为62%,显示出较好的催化性能。同时,Fe_3O_4@LDO粒子具有较强的磁性,非常方便分离与回收,是一种性能优良的磁性固体碱催化剂。     

Fe3O4@Au核-壳纳米复合材料的制备及对农药福美双的SERS检测研究

首先采用热分解法制备了Fe₃O₄纳米材料, 再将其作为磁性核, 分别采用种子沉积法和种子介导生长法制备了Fe₃O₄-Au核-卫星纳米复合材料和Fe₃O₄@Au核-壳纳米复合材料, 并对其形貌和性能进行了表征分析. 结果表明, 所制备的Fe₃O₄-Au核-卫星和Fe₃O₄@Au核-壳纳米复合材料粒径均匀, Au纳米颗粒均匀沉积/包覆在Fe₃O₄纳米材料表面, 且样品均具有良好的磁响应性. 使用4-氨基苯硫酚(4-ATP)作为拉曼探针分子, 对比了这两种纳米复合材料作为SERS基底时的拉曼信号增强效果. 结果显示, Fe₃O₄@Au核-壳纳米复合材料是更优秀的SERS基底, 且该SERS基底具有良好的信号再现性. 最后, 使用Fe₃O₄@Au核-壳纳米复合材料作为SERS基底, 成功地在苹果皮上检测出残留福美双的SERS信号.     

超顺磁Fe_3O_4@PDA核-壳结构纳米粒子的制备及表征

利用多元醇高温热解法和溶液氧化法制备超顺磁四氧化三铁聚多巴胺核-壳结构纳米粒子(Fe_3O_4@PDA)。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、动态光散射(DLS)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG)等对Fe_3O_4@PDA的结构、形貌和组成进行表征。采用综合物性测试系统(PPMS)对样品的磁性能进行表征。结果表明:Fe_3O_4@PDA的尺寸可以通过氨水与多巴胺的物质的量之比和反应时间进行调控;当Fe_3O_4@PDA中Fe_3O_4的质量分数约为5%时,具有超顺磁性,磁饱和强度为3.8emu/g,比理论值高出36%。     

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。     

Fe_3O_4/g-C_3N_4复合催化剂增强芬顿/光-芬顿和类过氧化酶反应的活性及稳定性(英文)

石墨相的氮化碳(g-C_3N_4)已被广泛用于光催化、水分解、光子检测器、电池、以及光电阴极.与其他光催化材料相比,g-C_3N_4具有价格低廉,易制备,无毒无污染等优点.此外,C_3N_4具有适宜的带隙(2.7 eV),能有效地吸收可见光.有关C_3N_4的光催化研究很多,但是其降解效率受限于电子空穴对的快速复合.因此,为了提高C_3N_4光催化反应效率,需要对其进行改性.磁铁矿(Fe_3O_4)广泛用于光催化和芬顿/光-芬顿反应.Fe_3O_4晶体具有反式尖晶石结构,其中Fe~(2+)和Fe~(3+)同时存在.研究表明,磁铁矿在酸性条件下催化效果显著,然而,它的比表面积小,随着反应时间的推移,铁离子会溶出,不利于有机物降解反应.因此,近来许多研究着重于磁铁矿复合物的制备,以提高磁铁矿的稳定性及催化性能.本文通过惰性氛围高温焙烧三聚氰胺制备了g-C_3N_4,再通过氯化铁和乙酸钠在乙醇中于180°C溶剂热反应,制备Fe_3O_4纳米粒子,最后通过静电自组装过程制备出Fe_3O_4/g-C_3N_4纳米复合材料.利用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子光谱(XPS)等手段验证其组成和结构.XRD结果表明,Fe_3O_4/g-C_3N_4复合材料中可以清晰看到Fe_3O_4和g-C_3N_4的衍射峰,说明这两种材料的晶相得以保持.SEM和TEM结果表明,Fe_3O_4纳米颗粒很好地附着在g-C_3N_4薄片上.XPS结果表明,氮化碳中存在典型的三种N峰;此外还存在铁的两种价态.光-芬顿活性测试中,相同条件下,Fe_3O_4/g-C_3N_4在60 min内将罗丹明B(RhB)几乎降解完全,而单组份的Fe_3O_4或g-C_3N_4对RhB的降解小于50%.可见,复合后的Fe_3O_4/g-C_3N_4光催化性能得到很大提升.单g-C_3N_4本身由于快速的电子空穴复合以及对双氧水的弱亲和力,因而对Rh B降解效果差.单独的Fe_3O_4由于在中性或者碱性条件下反而会抑制光催化芬顿活性.对于制备的Fe_3O_4/g-C_3N_4复合材料,具有以下优点:(1)电子在Fe~(3+)和g-C_3N_4的LUMO轨道上的转移降低了电子-空穴对的复合;(2)Fe_3O_4均匀分布在g-C_3N_4上,对于H_2O_2的吸附提供了有利的高比表面积;(3)Fe_3O_4和g-C_3N_4之间的界面相互作用使得Fe_3O_4的稳定性提高.通过降解RhB的动力学研究,得到反应速率为0.02 min~(–1),属准一级反应.分析检测结果表明,光-芬顿反应后,RhB分子被彻底矿化降解,没有中间产物生成,最终降解为CO_2和水.同时,通过对辣根过氧化物酶(HRP)模拟催化进行测试,以3,3',5,5'-四甲基联苯胺盐酸盐(TMB)作为基质,同时添加双氧水和Fe_3O_4/g-C_3N_4,在pH值为4.5条件下,TMB可以被有效氧化.实验表明,Fe_3O_4/g-C_3N_4添加量为25 mg/ml时,对TMB氧化性能最佳.复合催化剂还用于多巴胺的催化氧化反应.结果表明,多巴胺的氧化反应速率常数为1.21 min~(–1),属一级动力学反应.总之,复合材料提高了Rh B的光催化降解活性和稳定性;对TMB和HRP亲和性好,表现出高的类过氧化酶反应活性;有效的多巴胺氧化反应表明其有望用于生物基氧化反应中.实验结果表明,本文发展的Fe_3O_4/g-C_3N_4复合材料为其他类型复合材料的制备与应用提供了新的思路.     

纳米Fe2O3和Fe3O4的制备及其催化高氯酸铵热分解性能的研究——一个仪器分析综合实验

介绍一个仪器分析综合实验——纳米Fe_2O_3和Fe_3O_4的制备及其催化高氯酸铵热分解性能的研究。采用水热法合成纳米Fe_3O_4,进而煅烧得到纳米Fe_2O_3。使用X射线粉末衍射(XRD)对制得的样品结构进行表征,通过透射电镜(TEM)可以发现其为球形颗粒,粒径在10–20 nm范围内。将制得的纳米Fe_2O_3和纳米Fe_3O_4按不同比例加入高氯酸铵(AP)中,通过对混合物进行热分析(TG-DSC),发现纳米Fe_2O_3和纳米Fe_3O_4可以明显促进AP的分解,且Fe_2O_3的催化效果优于Fe_3O_4的催化效果,并对催化机理进行了简单讨论。通过该实验,可以让学生学习水热反应的方法,掌握利用XRD、热分析等多种手段对化合物结构及性能进行表征的技能。     

磁性纳米复合物的制备及对铜离子(Ⅱ)的传感检测

采用化学共沉淀法合成硅包覆的磁性纳米粒子Fe_3O_4@SiO_2,进一步通过六亚甲基二异氰酸酯将吡哆酰肼分子(Pyh)接枝到Fe_3O_4@SiO_2表面,制得功能化的磁性纳米复合物(Fe_3O_4@SiO_2-Pyh)。通过傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、X射线衍射等技术手段对其结构、形貌和磁性能进行了表征。Fe_3O_4@SiO_2-Pyh粒子具有规则的核壳结构,粒径分布在50~55 nm,壳层厚度约为15 nm。Fe_3O_4@SiO_2-Pyh结构中含有酰腙类活性基团—CO—NH—N=CH—,能与Cu~(2+)形成稳定的配合物,在此基础上采用紫外可见吸收光谱特性建立了测定Cu~(2+)的分析方法,线性范围为3.4×10~(-7)~4.5×10~(-6)mol/L,检出限为1.03×10~(-7)mol/L。此外,利用Fe_3O_4@SiO_2-Pyh良好的磁响应,通过外部磁场能够有效地除去水中过量的铜离子,在环境领域具有潜在的应用价值。     

氨基化修饰介孔Fe3O4@SiO2@mSiO2磁性核壳复合微球的可控制备及吸附性能

以水热法制备的高磁饱和强度Fe_3O_4纳米颗粒为核,正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用改进的St觟ber法,制备介孔SiO_2包覆Fe_3O_4磁性核壳复合微球。利用XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附、FTIR和VSM对制备样品的物相结构、形貌和磁性能进行了测试表征。研究结果表明,制备的复合材料呈球形,粒径分布均一,材料的比表面积和磁饱和强度分别为413 m2·g-1和68.93emu·g-1。研究了TEOS的添加量对复合微球形貌的影响,随着TEOS添加量的增加,SiO_2壳层增厚,复合粒子形貌均匀,饱和磁化强度有所下降,仍具有良好的超顺磁性。在此基础上,通过接枝法在复合微球的表面接枝-NH2,制备了一种新型磁性纳米吸附剂(Fe_3O_4@SiO_2@m SiO_2-NH2),进而研究了其对水中重金属离子Cr(Ⅵ)的吸附性能。通过动力学拟合,Fe_3O_4@SiO_2@m SiO_2-NH2对Cr(Ⅵ)的吸附过程是准二级动力学模型占主导地位,探究了该材料对Cr(Ⅵ)的吸附过程和吸附机理。结果表明,其吸附机理及吸附容量与Cr(Ⅵ)的离子形态及-NH2有关,并通过吸附剂与吸附质之间的电子共用或静电吸附实现。