新型磁性纳米固体酸催化剂ZrO2/Fe3O4的制备及表征

根据将磁性一材料和固体酸进行组装的设想，成功制备了磁性纳米固体酸催化剂。纳米级样性前体-磁基体(Fe3O4)的磁性、粒子尺寸受到Fe^2^+/Fe^3^+投料比和用于沉淀的NaOH浓度的显著影响；不同复合方法也对磁性固体酸催化剂ZrO2/Fe3O4的酯化催化性能影响显著。XRD，XPS，TEM，比表面积测定，元素组成分析及磁学性能测定等表征结果证实，新型催化剂以磁性材料为核，固体酸催化剂活性组分包覆在其外部形成包覆型的磁性纳米催化剂。该系列催化剂均具有较小的粒子尺寸、较强的磁性及较高的酯化催化活性；并且易于通过磁场进行回收，使用寿命较长。它们对乙酸与正丁醇酯化反应的催化活性随着ZrO2含量增加而提高。催化剂中ZrO2的晶化温度因为Fe3O4的存在而升高，有利于催化剂活性的保持，热处理温度会对催化剂的磁性及催化活性产生影响。     

铬在纳米晶氧化铁中的掺杂研究

Fe^3^+(Cr^3^+)/Fe^2^+混合离子(M^3^+/M^2^+原子比为2:1)共沉淀法制备的Cr~2O~3掺杂量O～14%(质量分数)系列纳米氧化铁,XRDRietveld分析表明全是晶态γ-Fe~2O~3和非晶Fe~2O~3的混合物。非晶丰度范围为21.72%～48.6%。Mossbauer谱分析发现,掺杂量少于2%(质量分数)的氧化铁,晶态和非晶态均是磁性六线谱,大于2%(质量分数)后,另出现强度随掺杂量增加线性递增的超顺磁二线谱。共沉淀过程中,Fe^3^+为主夹杂定量Cr^3^+的Fe^3^+水合配合物网络与Cr^3^+为主夹杂定量Fe^3^+的Cr^3^+水合配合物网络,是形成磁性氧化铁和非晶非磁氧化铁的基础,后者镶嵌在前者中间,阻碍其晶化和晶粒长大,自身形成非晶非磁含铬氧化铁。     

水热法制备掺杂铁离子的TiO2纳米粒子及其兴催化反应研究

以TiCl4为前驱体，采用水热法制备了掺杂铁离子的TiO2纳米粒子，利用XRD对不同条件下制备的产物进行了表征，探讨了反应温度、胶体溶液pH值和反应时间对水热反应的影响。考察了所制备的Fe^2 -TiO2纳米粒子光催化降解罗丹明B的催化性能，实验发现，制备的掺杂0．1％Fe^3 -TiO2纳米粒子与纯TiO2相比，具有更好的催化活性。     

新型二维草酸根桥联配合物 {[Cu(en)~2]~4[KFe(C~2O~4)~3]~4}~n的合成、结构 和磁性

合成了一个新型草酸根桥联的二维配合物{[Cu(en)~2]~4[KFe(C~2O~4)~3]~4}~n,并进行了晶体结构测试和磁性研究。晶体结构分析显示:K^+离子为罕见的八配位环境,2个C~2O~4^2^-和2个或1个K^+离子长程桥联2个Fe^Ⅲ离子,形成一个二维网状的[KFe(C~2O~4)~3]~n^2^n^-骨架,[Cu(en)~2]^2^+单元通过(en)N-H...O(C~2O~4)氢键与[KFe(C~2O~4)~3]~n^2^n^-骨架连接。变温磁化率测量表明:Fe^Ⅲ与Fe^Ⅲ间存在着弱的磁相互作用,J=-0.17cm^-^1。     

溶胶-凝胶法制备Fe掺杂MgF2催化剂及其催化1，1-二氟乙烷(R152a)脱HF反应的性能

通过助剂掺杂的方法解决MgF2催化剂高温失活的问题。采用溶胶-凝胶法制备了一系列Fe^3+掺杂的高比表面MgF2催化剂,并通过N2吸附-脱附测试、X射线衍射(XRD)、能量色散X射线光谱(EDS)和NH3程序升温脱附技术(NH3-TPD)、电子自旋共振(ESR)、X射线光电子能谱(XPS)等对FeF3/MgF2催化剂的物化性质进行了表征。结果表明,一定量(物质的量分数小于20%)的Fe^3+掺杂可以有效地减少MgF2晶粒度,且随着Fe^3+掺杂量的增加,催化剂的比表面积、酸性及1,1-二氟乙烷(R152a,C2H4F2)脱HF反应的催化活性均呈现增加趋势,但当Fe^3+掺杂量超过20%时,催化剂明显失活。     

杂多酸K7Fe^3^+P2W17O62H2对硫醇-磷脂杂化双层膜通透性的影响

利用涂抹冷冻法制备了硫醇-磷脂杂化双层膜,采用循环伏安和交流阻抗方法,研究了硫醇-磷脂杂化双层膜与杂多酸K7Fe^3^+P2W17O62H2作用前后通透性的变化,发现该种杂多酸能够诱导硫醇-磷脂杂化双层膜产生一些孔洞,降低了膜电阻,增加了膜电容,也增加了探针Fe(CN)^3-/4-~6与电极的电子传递。同时对产生该现象的机理进行了初步的探讨。     

电活性质点Fe^2^+离子在六氰亚铁钒薄膜中的传输

电活性质点Fe^3^+可穿透六氰亚铁钒薄膜在玻璃碳基体电极表面于较负电位处直接氧化, 也可经VHF膜中氧化还原点位的媒介在较正电位处理膜-溶液界面及膜内部发生催化氧化. 两个过程分别在用VHF修饰过的旋转GC电极上的伏安曲线中产生, 可明确分辨的第一波和第二波. 第一波的极限电流受Fe^2^+离子在溶液中和膜中的扩散速率控制.VHF薄膜对Fe^2^+离子的透过能力, kDm/d, 为10^-^3-10^-^2cm.s^-^1数量级, 随膜厚度增大而减小, 不随溶液中Fe^2^+离子浓度改变.     

杂多阴离子柱撑水滑石的合成、热稳定性、酸碱性研究

采用水溶液中阴离子直接交换法合成了过渡金属单取代Keggin结构杂多阴离子SiW11M(H2O)O39^6^- (M=Mn^2^+, Fe^2^+, Co^2^+, Ni^2^+, Cu^2^+,Zn^2^+)柱撑水滑石。用元素分析、XRD和IR对产物的组成与结构进行了表征。XRD结果给出柱撑产物的底面间距达1.47nm。DTA结合不同温度下焙烧样品的XRD、IR研究表明, 柱撑水滑石在低于250℃时脱除物理吸附水和层间水; 在400~500℃之间脱除层上羟基, 形成一个无定形的混合氧化物状态; 在600℃以上无定形态结晶为晶态氧化物混合物。异丙醇探针反应表明, 柱撑水滑石具有高于水滑石前驱体和相应杂多酸盐的催化活性, 且同时存在酸碱两类催化活性中心, 但酸中心明显较强。     

纳米半导体材料SO2-4/La-α-Fe2O3的表面结构与酒敏特性

对纳米半导体材料SO4^2-/La-α-Fe2O3进行了IR、XPS分析和比表面积测定实验，并制成厚膜型酒敏元件，探索了焙烧温度与灵敏度的关系以及气敏元件的稳定性。结果表明。样品中SO4^2-与La-α-Fe2O3表面的金属离子（Fe^3 或La^3 ）结合构型是无机桥式配位型，SO4^2-的加入使Fe2p3/2电子结合能从710.85eV提高到712.10eV，表面Fe^3 在SO4^2-的作用下显示出更正的电位，从而改变了半导体性质，由p型转变成为n型；在焙烧温度为450℃烧结的SO4^2-／La-α-Fe2O3元件，对酒精的灵敏度最高（S＝35.7）、稳定性好。     

焙烧温度对纳米级SO4^2-／TiO2固体超强酸性能的影响

用锐钛型纳米TiO2制备了纳米级SO4^2-／TiO2固体超强酸，考查了焙烧温度对酸强度、比表面积、红外光谱及其催化活性的影响．结果显示该催化剂在450℃焙烧3h，可以形成纳米级SO4^2-／TiO2固体超强酸的结构，用该催化剂催化乙酸和丁醇酯化反应可使酯化率达到98．4％。     

低温陈化超声波共沉淀制备SO4^2-/ZrO2-La2O3催化剂

低温陈化超声波共沉淀法制得SO4^2-/ZrO2-La2O3前驱体,经H2SO4处理,在不同温度下焙烧得到纳米晶催化剂SO4^2-/ZrO2-La2O3;用Hammett指示剂法测定其酸性．用XRD、BET、TEM、IR和XPS对样品进行表征,其催化活性用醋酸和甘油的酯化反应进行了评价．结果表明经超声波搅拌和低温（-15℃）陈化,650℃焙烧4h得到的固体超强酸表现出较高催化活性．     

过渡元素杂多钨硅酸盐氧化还原性质的研究

本文通过极谱和循环伏安法,结合紫外光谱和X射线光电子能谱,研究了过渡元素钨硅杂多酸盐Kn[SiM(H2O)W11O39](M=Mn^2^+,Fe^3^+,Co^2^+,Ni^2^+,Zn^2^+,Cd^2^+)在溶液中的氧化还原性质,提出了它们的还原机理.杂多阴离子的极谱半波还原电位E1/2的顺序为Ni^2^+>Co^2^+>Zn^2^+>Fe^2^+>Mn^2^+,发现杂多阴离子的E1/2与其组分中的过渡元素的电负性X和过渡金属离子与水合电子反应速率常数的对数logke-分别有线性关系,讨论了过渡元素对杂多阴离子氧化还原性的影响.     

MMgF4(M=Ca,Sr, Ba)体系中Eu和Tb的电荷迁移

于不同气流中, 合成了MMgF4:xEu,yTb复合氟化物磷光体。该体系中Eu^3^+和Eu^2^+共存。Tb的存在影响Eu的价态存在形式。ESR测试表明, 随Tb的掺入浓度增加, Eu^2^+的浓度呈规律性变化。随Eu的掺入, 样品的XPS谱中出现了四价铽的Tb3d5/2特征伴峰。认为Eu^3^+和Tb^3^+之间存在电荷迁移平衡。即Eu^3^++Tb^3^+=Eu^2^++Tb^4^+。通过半定量手段研究了SrMgF4中这一衡的平衡常数。     

不同直径改性PAN纳米纤维膜与Fe3+的配位反应及其配合物对有机染料降解的催化性能

使用静电纺丝技术和偕胺肟反应制备了三种不同直径的改性聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,然后将它们作为配体分别与Fe3+进行配位反应制备改性PAN纳米纤维膜铁配合物,重点研究了三种改性PAN纳米纤维膜与Fe3+配位反应的动力学特性及其温度和Fe3+初始浓度的影响.最后将其作为非均相Fenton反应催化剂应用于染料降解反应中,考察了改性PAN纳米纤维膜直径对其催化活性的影响.结果表明,在所涉及的温度和浓度范围内,改性PAN纳米纤维膜与Fe3+之间配位反应不仅符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,而且可理想地使用Lagergren准二级动力学方程进行描述,反应速率常数随着Fe3+初始浓度的增加而逐渐降低.在相同反应条件下,较小直径的纤维膜更容易与Fe3+发生配位反应,且反应速率常数和Fe3+配合量均随着纤维直径的降低而增大.不同直径改性PAN纳米纤维膜铁配合物在暗态条件下对染料的氧化降解反应表现出很好的催化活性,且在辐射光下其催化活性得到加强.改性PAN纳米纤维膜铁配合物的催化作用受到纤维直径的显著影响,由中等直径纳米纤维构成的配合物表现出最高的催化活性.     

β-CD与间羧基苯磺酰氯及Fe^3^+构筑氧化还原酶

用β-CD与间羧基苯磺酰氯及三氯化铁反应, 制得了双(6-氧-间羧基苯磺酰基)-β-CD.Fe^3^+配合物, 以此配合物作催化剂, 将苯甲醇高速率氧化成苯甲醛和苯甲酸, 其反应速率是三氯化铁的1.4×10^4倍。     

硅烷化处理的纳米ZSM-5的结构表征及催化性能

采用多次浸渍法和化学反应沉积法对纳米HZSM-5分子筛外表面进行了硅烷化处理,考察了改性后纳米ZSM-5对甲苯歧化的催化活性.采用改进的Hammett指示剂法和吡啶吸附红外光谱研究了催化剂的酸性位,采用X射线衍射和29Si MASNMR对催化剂的结构进行了表征.研究结果表明,硅烷化处理降低了纳米ZSM-5酸性位的浓度,从而降低了纳米ZSM-5的催化活性.硅烷化处理还减少了纳米ZSM-5中Si的Q4物种,降低了纳米ZSM-5的相对结晶度,同时硅烷化处理产生了脱铝作用.骨架铝含量的减少导致催化剂的酸性位减少,催化活性降低.     

Fe/Ti/Si复合纳米微粒光催化降解NO-2

采用溶胶－凝胶法制备了Ti/Si和不同浓度Fe^3 掺杂的Fe/Ti/Si复合纳米粉末,并利用XRD、BET、UV－vis等技术手段研究了Ti/Si复合微粒的表面结构形态变化,以及对污染物NO2^-光催化降解的影响。研究表明,Fe/Ti/Si复合微粒的催化活性高于Ti/Si体系,并且Fe/Ti/Si[ω（Fe^3 )=1.5%,m(Ti):m(Si)=2:1]具有最佳活性,样品呈晶化度较低的锐钛矿结构。Fe^3 掺杂导致晶粒的增大,稳定性降低,大大提高了半导体的光催化活性,有利于对低浓度NO2^-的光催化降解。     

钙钛矿型LaCoO3—δ和La1—xSrxCoO3—δ纳米粒子的XPS表征

采用ＸＰＳ等手段对ＬａＣｏＯ３－δ和Ｌａ１－ｘＳｒｘＣｏＯ３－δ纳米粒子进行了表征。结果显示,随ＬａＣｏＯ３－δ纳米粒子粒径的减小,一方面表面钴浓度增加,另一方面,表面ＣｏＯ键的离子性增强和表面氧空位浓度增加。此二者共同导致ＬａＣｏＯ３－δ对一氧化碳氧化的催化活性随其粒径减小而明显增大。ＬａＣｏＯ３－δ纳米粒子中镧被锶部分取代后,其表面结构发生了变化,并导致对一氧化碳氧化的催化活性显著提高     

可见光响应Fe3+-聚酰亚胺网络的合成及光诱导自由基聚合

将清洁、安全的太阳能(尤其是可见光)转化为化学能以合成高分子材料,一直是光催化领域的研究热点和难点.其关键问题是发展新型光催化材料,提升其在高分子合成环境下的光催化活性及稳定性.由于共轭微孔聚合物网络的独特优点,例如光电性能易调控、比表面积高以及结构相对稳定等,在光催化领域应用日益广泛.与其它共轭微孔聚合物网络相比,聚酰亚胺网络具有更高的光稳定性和耐化学腐蚀能力;同时,可用于合成聚酰亚胺网络的单体丰富,合成方法可靠,易于从分子层面调控其光电活性,提升其光催化活性.由于以上优点,基于聚酰亚胺网络的光催化体系在光诱导合成高分子材料领域展现出良好的应用前景.然而在实际应用中,聚酰亚胺网络却面临光催化活性不足的困扰.为解决此问题,本研究组曾设计,合成了以4,4',4'-三氨基三苯胺为核的聚酰亚胺网络,利用4,4',4'-三氨基三苯胺的给电子能力,促进聚酰亚胺网络中光生电子/空穴对的分离,有效提升了聚酰亚胺网络在可见光作用下对水相中有机污染物的光降解效率.在已有工作的基础上,本文设计、合成出一种新型聚酰亚胺网络,并通过配位作用,在聚酰亚胺网络网络中引入Fe^3+离子掺杂,提升其光催化性能,在有机环境中实现可见光诱导自由基聚合.首先,以三聚氰胺为电子给体单元,以1,4,5,8-萘四甲酸二酐为电子受体单元,通过酰亚胺缩聚反应构建出含电子给体-受体交替结构的聚酰亚胺网络(MPI);然后,通过浸渍法将Fe^3+离子引入到MPI网络内,制备出Fe^3+-聚酰亚胺网络(Fe@MPI).通过傅里叶变换红外光谱,粉末X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱对Fe@MPI的结构进行表征.结果显示,Fe^3+主要通过配位键的形式与MPI网络结合.同时,结合XRD谱图与扫描电子显微镜和透射电子显微镜结果可见,Fe^3+并非以氧化物或其它铁盐的形式简单地沉积在聚酰亚胺网络上,而是以Fe^3+-MPI配位作用均匀分布在MPI网络内.此外,XRD及氮气吸附实验结果表明,引入Fe^3+会破坏MPI网络的有序程度,导致复合材料的结晶度下降,但并不影响其多孔结构.通过紫外漫反射光谱和光电流谱对Fe@MPI的光吸收能力和光生电子/空穴对分离能力进行表征,结果显示,MPI网络与Fe^3+配位后,其光谱响应范围可拓宽至1250 nm,而其光电流响应强度也较纯MPI提升了3.5倍,表明引入Fe^3+配位可有效促进光生电子/空穴对的分离.基于其优异的光电性能,我们以Fe@MPI为光催化剂,在30℃下实现了甲基丙烯酸甲酯的可见光诱导自由基聚合,制备出分子量可达31.3×10^4 g mol^-1的聚甲基丙烯酸甲酯.同时,与MPI和FeCl3相比,Fe@MPI在相同条件下具有更高的催化效率,与其光电性能相吻合.最后,催化剂回收、循环实验表明,Fe@MPI易于回收,且具有良好的结构和性能稳定性:四次循环实验后,其结构和光催化活性均可基本保持不变.     

亚硫酸自由基阴离子和全氟烷基亚磺酸钠引发全氟烷基碘对烯键加成

以Ce^4^+-NaHSO3存在的体系中, 全氟烷基碘与烯烃于50-70℃发生加成反应, 得到相应的加成物, 在Fe^3^+-NaHSO3引发下, 或全氟烷基亚磺酸钠存在下也能引发同样的加成反应. 在全氟烷基亚碘酸钠存在下, 于30℃的反应中没有发现全氟烷基亚碘酸钠的全氟烷基与烯烃的加成物形成.