Fe3O4纳米催化剂的制备及其F-T合成性能研究

基于溶剂热合成体系,制备了不同形貌的Fe₃O₄微球和纳米片催化剂,考察了水热合成条件对Fe₃O₄晶粒形貌的影响,并研究了Fe₃O₄纳米催化剂的费托合成(F-T)性能。结果表明,成核和晶体生长速率是控制Fe₃O₄晶体形貌的关键。与传统的沉淀铁催化剂相比,Fe₃O₄纳米催化剂更容易还原和向活性相转变,因此,具有更高的F-T反应活性、低碳烯烃选择性及C₅₊选择性;Fe₃O₄微球催化剂比纳米片催化剂更易维晶粒的稳定,具有更高的反应活性和稳定性。     

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。     

Fe3O4/C的制备与电化学性能研究

应用共沉淀法并以原位聚合苯胺包覆Fe3O4作碳源制备Fe3O4/C的复合材料.XRD、SEM、TEM等测试显示,样品中Fe3O4纳米颗粒(40～80 nm)均匀分散在无定形碳的内部.在50 mA.g-1电流密度下,经过30次循环充放电测试,该材料的容量仍保持在1000 mAh.g-1左右.     

磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4的制备及催化活性

采用超声法将磁基体Fe3O4和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)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、透射电子显微镜(TEM)和磁学性质测量系统(MPMS)对产物进行了表征,并以亚甲基蓝为目标降解物,考察了BiVO4/Fe3O4的可见光催化活性。当BiVO4与Fe3O4质量比为5:1时,BiVO4/Fe3O4的催化活性最高,反应经过5 h,对亚甲基蓝的降解率达到92.0%,而单独使用BiVO4为催化剂,降解率仅为72.5%。这表明Fe3O4不仅起到磁基体的作用,还起到助催化剂的作用。BiVO4/Fe3O4在外加磁场的作用下很容易被分离,撤消外加磁场后,通过搅拌又可重新分散。BiVO4/Fe3O4 3次回收后的降解率仍高于80%。     

费托合成铁基催化剂中Fe3O4含量对CO2选择性的影响

本研究以共沉淀法制备的α-Fe₂O₃催化剂为前驱体，通过调变碳化温度和碳化时间制备了不同物相组成的系列催化剂，采用XRD、M?ssbauer谱、XPS和Raman光谱等技术考察了催化剂体相和表面物相组成，在此基础上研究了不同条件下(不同CO转化率和H₂O分压)催化剂的物相组成与催化剂性能之间的关系，重点探究了费托合成条件下CO₂生成的活性相。结果表明，升高碳化温度和延长碳化时间有利于Fe₃O₄向碳化铁转变。在典型的费托合成条件下，催化剂的活性受到碳化铁含量和积炭程度的共同影响。当H₂O分压较低时，动力学因素限制了水煤气变换(WGS)反应的进行，CO₂选择性仅受CO转化率的影响，Fe₃O₄含量变化对CO₂选择性无明显影响；而在较高的H₂O分压下，随着催化剂中Fe₃O₄含量增加，CO     

Fe3O4/聚苯乙烯纳米复合材料的结构与性能

采用油酸(OA)表面改性的粒径均一的Fe3O4纳米粒子(OA-Fe3O4)与工业化聚苯乙烯(PS)通过溶液共混挥发干燥方法得到了具有超顺磁性的OA-Fe3O4/PS纳米复合材料.透射电子显微镜表征结果表明,在OA-Fe3O4质量分数为1%~10%时,OA-Fe3O4纳米粒子均匀分散在PS聚合物基体中.示差扫描量热分析表明,随着纳米粒子加入量的增加,纳米复合材料的玻璃化转变温度逐渐降低.热失重分析表明,OA-Fe3O4的存在显著提高了PS在空气条件下的热稳定性.流变分析表明,随着纳米粒子加入量的增加(0~10%),复合材料黏度逐渐降低.进一步研究了分子量双峰分布的PS与OA-Fe3O4纳米复合体系的流变行为,结果表明,当PS基体的平均分子量大于临界缠结分子量,且填充的纳米粒子的半径小于双峰分布PS的均方旋转半径时,加入纳米粒子仍然导致体系的复合黏度降低.     

石墨烯-Fe@Fe3O4纳米复合材料的制备及其电磁性能研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨,通过高温热膨胀剥离氧化石墨获得多层石墨烯,最后由羰基铁热分解法原位制备多层石墨烯-Fe@Fe3O4纳米复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)以及矢量网络分析仪等对该复合材料的结构、形貌、电磁参数等进行了表征和测试。结果表明,石墨烯片层上附着了尺寸小于50 nm的球形Fe@Fe3O4颗粒;反射率损耗(RL)计算结果表明:以金属为衬底,当复合材料厚度为1.5 mm时,在10～16GHz范围内反射损耗均在-10 dB以下;当厚度为3 mm时,材料的反射损耗在4.3 GHz处达最大值,约为-25 dB。     

LaPO4∶Eu3+—Fe3O4光-磁复合材料的合成与性能研究

采用2步水热法合成了LaPO4∶Eu3+-Fe3O4复合材料.在LaPO4∶Eu3+-Fe3O4复合材料中,LaPO4∶Eu3+为单斜晶相,呈纳米棒状,纳米棒的直径和长度分别为20~100nm和0.2~1μm;Fe3O4为正交晶相、呈20~30nm的颗粒状,Fe3O4粒子紧紧附着在LaPO4∶Eu3+纳米棒的表面;样品的磁性和发光性质研究表明所合成的LaPO4∶Eu3+—Fe3O4复合材料既具有发光性质又具有磁性.     

柠檬酸盐改性Fe3O4水溶液分散性研究

四氧化三铁(Fe3O4)的水溶液分散性是影响其在生物医学中使用效果的关键因素。以FeSO4和乙二醇为原料,通过柠檬酸根离子改性,采用水热法合成了水溶液分散性良好的Fe3O4粒子。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)分析等测试手段对制备的Fe3O4的物相、形貌、尺寸、表面吸附官能团进行了表征。研究了柠檬酸盐对样品形貌、尺寸、结晶性和水溶液分散性的影响。与未改性的Fe3O4相比,柠檬酸盐改性后的Fe3O4粒子表现出优异的水溶液分散性。     

硅纳米管负载的钌基催化剂费-托合成催化性能研究

以模板法合成的硅纳米管（SNT）为载体,用浆态浸渍法制备了钌基催化剂,采用氮气物理吸附、透射电子显微镜（TEM）、X射线粉末衍射（XRD）和氢气程序升温还原（H₂-TPR）等手段对其进行了表征。在固定床反应器上（503K,1.0MPa）考察了该催化剂的费-托合成反应活性及产物选择性,并与用商业二氧化硅为载体制备的催化剂上的反应结果进行了比较。结果表明,SNT和SiO₂负载的氧化钌在623K可被H₂完全还原;SNT负载的钌基催化剂上,钌氧化物颗粒较小、分散性好,还原后钌颗粒被较好地分散在硅纳米管上,且几乎所有的钌颗粒都分布在管内。与以SiO₂为载体的催化剂相比,以硅纳米管为载体的钌基催化剂具有较高的费-托合成活性。     

单分散磁性Fe3O4纳米粒子修饰石墨烯的制备及应用

通过油相热分解法在石墨烯(Gr)的表面修饰单分散的Fe3O4纳米颗粒,然后将二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)通过多巴胺(DPA)化学键合到到Gr复合物表面,制备了新型磁性纳米复合材料Gr@Fe3O4-DPA-DTPA,采用X射线衍射、透射电镜、振动样品磁强计、傅里叶红外、拉曼和紫外光谱等技术对该材料进行了表征。结果表明,材料对水中的芳香族化合物和重金属离子具有很强的吸附能力,对水中的萘和Cu2+的吸附容量分别达到207.9和72.2mg/g。     

Pt/Au/Fe3O4的制备及其电化学性能

以制得的纳米Fe₃O₄颗粒作为载体,用还原法将还原出的Au与Pt分别负载到Fe₃O₄颗粒表面,制得纳米Pt/Au/Fe₃O₄复合材料。对Pt/Au/Fe₃O₄进行紫外可见光吸收光谱、透射电子显微镜、X射线衍射及光电子能谱等物理表征,结果表明,Au与Pt均匀地沉积到了Fe₃O₄纳米颗粒表面。对纳米Pt/Au/Fe₃O₄复合材料进行循环伏安扫描,当H₂PtCl₆的加入量达到8 mL时,Pt/Au/Fe₃O₄催化性能最佳;正扫电流峰i_p与扫描速率的平方根v^1/2线性相关,Pt/Au/Fe₃O₄催化氧化甲醇的过程受扩散控制;对催化剂进行201次循环伏安扫描,催化剂仍然能保持较好的催化性能且稳定性良好。因此,所合成催化剂Pt/Au/Fe₃O₄是一种具有良好化学稳定性的阳极催化剂材料。     

单相Co_2C的制备及其费-托合成催化性能研究

采用CO与金属钴在温度280℃,压力2 MPa的条件下反应48 h后制备得到单相Co_2C催化剂。通过XRD、H2-TPR、TEM和XAS对催化剂的结构和组成进行表征并考察了单相Co_2C催化剂在费-托合成反应中的稳定性与催化性能。结果表明,随着费-托合成反应的进行,Co_2C催化剂的活性缓慢上升,同时伴随着产物中甲烷的选择性逐渐降低,C5+的选择性逐渐升高。对比反应前后催化剂发现,反应后的催化剂为Co_2C和少量金属Co的混合相,表明在费-托合成反应条件下,单相Co_2C会发生部分分解,生成的金属Co会导致CO的转化率和产物的选择性发生变化。     

g-C3N4/Fe3O4/BiOI磁性材料的制备及其可见光助芬顿催化性能

采用共沉淀-回流法制成g-C₃N₄/Fe₃O₄/BiOI磁性复合材料作为异相光助芬顿(Fenton)催化剂。运用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和N₂吸附-脱附等手段分别对催化剂的形貌、结构、组成、磁性和比表面积等进行了表征，并以罗丹明B(RhB)为模型污染物考察了材料的可见光催化性能。实验结果表明，当BiOI的负载质量为50%时，在可见光照射下，复合材料具有最好的光催化性能，180 min内对RhB的降解效率可达到99.20%。较高的光催化性能归因于所制备材料对RhB较强的吸附、强烈的可见光响应以及异质结构促进了光生载流子的分离。进一步在光催化体系中加入适量的H₂O₂后，可极大提高三元复合材料可见光助Fenton降解RhB的效率，30 min内即可达到98.44%,这得益于体系中发生Fenton反应产生较多具有强氧化性的羟基自由基，同时光生电子可加速Fe³⁺     

Fe3O4纳米晶的简单调控合成、表征及磁性能

采用醋酸铵作保护剂在200℃下制备了单分散的400 nm粒径的Fe3O4空心纳米球.通过改变实验条件,对产品的形貌、内部结构和粒径进行了调控合成,得到了粒径范围在100～200 nm的实心纳米球和片形结构的Fe3O4纳米材料.采用SEM、TEM和XRD等对样品进行了表征.结果表明,所得尖晶石型Fe3O4纳米晶粒径均匀,分散度好.利用振动样品磁场计检测了不同形貌样品的磁性能.结果显示,Fe3O4纳米空心球的饱和磁化强度和矫顽力均大于Fe3O4纳米片的对应值.     

还原氧化石墨烯封装核壳多孔Fe3O4锂离子电池阳极材料

首先,将葡萄糖和尿素按1∶1的质量比进行混合,作为多孔造孔剂,以水热法和煅烧法制备多孔结构的前驱体Fe₂O₃。随后,通过碳热还原的方法在制备碳包覆核壳结构的同时将Fe₂O₃还原成Fe₃O₄。最后,通过溶剂热法使用还原氧化石墨烯(rGO)对核壳多孔Fe₃O₄(CP-Fe₃O₄@C)进行封装,形成三维层状复合材料,记为rGO-CP-Fe₃O₄@C。具有三维网络传输结构的rGO-CP-Fe₃O₄@C在0.3 A·g^-1的电流密度下循环200圈之后的比容量为839 mAh·g^-1。值得关注的是,rGO-CP-Fe₃O₄@C在6 A·g^-1的大电流密度下充放电的比容量能够达到165 m...     

鸡蛋壳负载Co3O4催化剂制备及其N2O分解性能研究

采用废弃的鸡蛋壳作载体,沉积沉淀法制备了一系列不同Co₃O₄含量Co₃O₄/鸡蛋壳催化剂,并在连续流动微反装置上考察了N₂O分解性能。结果表明,当Co₃O₄质量分数为20%时,催化剂表现出优异的N₂O分解性能。在空速10000 h^-1和N₂O含量0.1%的条件下,400℃可实现N₂O完全转化;其比活性约为Co₃O₄催化剂的4.3倍(反应温度为440℃);同时,该催化剂对原料气中3%O₂、3.3%H₂O和/或2.0×10^-4 NO表现出较强的耐受性和较高的稳定性。分析催化剂的多种表征结果发现,CaCO₃作为鸡蛋壳的主要成分,与活性组分Co3O4紧密结合,两者的强相互作用导致20%Co₃O_4...     

磁性Fe3O4纳米晶的电化学制备及在线混凝过程研究

以铁片和碳纤维为电极,采用电化学法实现了磁性Fe3O4纳米晶混凝剂的快速制备、在线混凝和磁性过滤的预处理过程.采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对磁性Fe3O4纳米晶进行了表征.结果表明,所制备的磁性Fe3O4纳米晶具有均匀的晶体尺寸,粒子尺寸分布在30~100 nm之间.利用Fe3O4纳米晶对高浊度高岭土悬浊液进行了混凝研究,并在外加磁场的作用下实现了絮凝体和水体的快速分离.结果证实电化学法磁混凝技术能够快速高效去除污水浊度,省去了机械过滤过程.理论研究结果表明,磁性Fe3O4纳米晶去除浊度的过程是电荷中和与沉淀卷扫共同作用的结果,而电荷中和过程发生是由于电化学制备Fe3O4纳米晶时表面电荷种类的均一性.     

Ce0.67Zr0.33O2对CH4燃烧催化剂Fe2O3/Al2O3的改性作用

固定n(Ce)/n(Zr)比为0.67/0.33, 用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体. 采用这些固溶体作载体, 以Fe2O3为活性组分, 用浸渍法制备了一系列催化剂. BET结果显示, 将适量Ce0.67Zr0.33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积. TPR结果显示, 载体中引入适量的Ce0.67Zr0.33O2可以改善催化剂的氧化还原性能. XRD结果表明, Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况, 老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化. 特别是当载体中m(Ce0.67Zr0.33O2)∶m(Al2O3)的值为1∶2时, Fe2O3/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能.     

Chitosan/Fe3O4/SiO2复合纳米粒子的制备及催化特性研究

功能型复合纳米材料的设计与合成具有重要的意义.基于反相微乳液法,合成了Chitosan/Fe3O4/SiO2复合纳米粒子,并应用TEM、磁滞回线、SEM能谱、XRD和zeta电位等方法表征了复合纳米粒子.此外,还研究了复合纳米粒子的电化学发光催化特性,研究结果显示:包埋于SiO2壳层中的Fe3O4可基于复合于其中的Chitosan凝胶所提供的纳米通道,而展现出一定的催化过氧化氢氧化鲁米诺的特性.