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。     

碱性介质中Fe/N/C催化剂的氧气还原反应催化性能研究

以氧化石墨烯(GO)为碳载体, K₃Fe(CN)₆同时作为N源和Fe源, 经热处理后构建了新型Fe/N/C结构的氧气还原催化剂. 在热处理过程中, 氧化石墨烯上的官能团分解脱离形成活性中心, Fe元素和N元素的同时掺杂是通过氧化石墨烯与K₃Fe(CN)₆之间的相互作用而实现的. 通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)表征证明了这种非贵金属催化剂中N元素和Fe元素的成功掺杂, 在催化剂中N元素主要是以吡啶式氮、吡咯式氮和石墨式氮的形式存在, Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)则与其中的吡啶式氮配位形成Fe-N_x结构. 采用循环伏安法(CV)和旋转圆盘电极(RDE)技术, 研究其在碱性介质中对氧气还原反应(ORR)的电催化性能. 实验结果显示: Fe/N/C催化剂具有良好的ORR电催化活性, 在碱性溶液中的起始电位为-0.15 V, 同时有着良好的稳定性和抗甲醇性能.     

Fe/Ti/Si复合微粒的表面结构与催化活性

利用UV-vis,FT-IR,XRD,XPS,Raman等手段研究了Ti/Si,Fe/Ti,Fe/Ti/Si复合微粒的表面结构与催化活性。研究表明:Ti/Si复合微粒的光催化活性明显高于TiO~2微粒,TiO~2微粒以晶化度较低的锐钛矿相高度分散在SiO~2网络中,粒径约为10nm;并与SiO~2形成Si-O-Ti桥氧结构;提高了TiO~2微晶的热稳定性、比表面积和表面缺陷;有利于吸附降解有机污染物、半导体光生电子-空穴的分离及提高催化剂的光催化活性。Fe/Ti复合微粒具有Ti-O-Fe网络结构,粒径约为12nm,样品呈晶化度较低的锐钛矿和金红石混晶形式,这种结构有利于促进半导体光生电子-空穴的分离与活性.OH基团的生成;并能在半导体TiO~2中形成杂质中间能级,扩大光响应范围及提高半导体的光催化活性。但是,杂质Fe^3^+的掺入促进了TiO~2微粒的晶格畸变,晶粒增大。所研究的复合微粒中,Fe/Ti/Si体系具有最高的光催化活性。这种体系兼有Ti/Si,Fe/Ti复合微粒的优点,包含Si-O-Si,Si-O-Ti,Ti-O-Ti,Ti-O-Fe多种网络结构的Fe~2O~3,Fe~3O~4,FeO多种物种,具有很高的比表面积和表面缺陷;大大提高了半导体的光催化活性。是一种极具有实用价值的新型光催化剂。     

以Fe2O3为原料制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以Fe2O3为铁源原料, 利用热还原法成功地制备了LiFePO4/C复合材料. 用XRD以及SEM对材料的晶体结构以及表面形貌进行了表征. 通过循环伏安和充放电测试研究了材料的电化学性能. 研究结果表明， 于700 ℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1C的倍率下可以得到放电容量144.8 mA·h/g, 在循环160次后, 容量仍保持在141.4 mA·h/g. 这种以廉价的Fe2O3代替目前常用的二价铁盐原料方法, 具有减少LiFePO4合成成本的优点.     

Fe对Pt-Fe/C催化剂电催化氧还原反应活性的影响

制备了用作直接甲醇燃料电池的碳载Pt-Fe(Pt-Fe/C)阴极催化剂, X射线能量色散谱(EDX)、X射线衍射谱和电化学测量的结果表明, 在Pt-Fe/C催化剂中, Fe以3种形式存在. 质量分数大约为20％的Fe进入Pt的晶格, 形成Pt-Fe合金, 质量分数大约为80％的Fe没有进入Pt的晶格而以Fe和Fe2O3的形式单独存在. 该催化剂经酸处理后, 非合金化Fe和Fe2O3被溶解, 而使Pt-Fe/C催化剂的电化学活性比表面积要比未经酸处理前的增加约30％左右, 导致Pt-Fe/C催化剂对氧还原的电催化活性优于未经酸处理前的Pt-Fe/C催化剂. 研究结果表明, Pt-Fe/C催化剂的电化学活性比表面积对氧还原的电催化活性起重要的作用, 另外, 只有与Pt形成合金的Fe能提高Pt对氧还原的电催化活性, 而非合金化的Fe对Pt催化剂对氧还原的电催化活性基本没有影响.     

费-托合成Fe1-xO基熔铁催化剂的研究

 采用高温熔融法制备了用于费-托合成的Fe1-xO基熔铁催化剂,考察了其在n(H2)/n(CO)=2,温度573 K,压力1.4 MPa和空速为12?600 h-1下的催化性能. 结果表明,与Fe3O4基熔铁催化剂相比,Fe1-xO基熔铁催化剂具有较高的催化F-T合成反应的活性、较低的WGS反应选择性和较强的加氢能力. XRD结果表明,经F-T反应后的熔铁催化剂存在Fe5C2和Fe3O4两种物相,但Fe1-xO基熔铁催化剂中Fe5C2的晶粒尺寸小于Fe3O4基熔铁催化剂中Fe5C2的晶粒尺寸.     

磁性Fe3O4微粒表面有机改性

在分散聚合法制备复合磁性微球过程中,采用硅烷偶联剂KH 570对磁性Fe3O4微粒进行表面改性.红外光谱(FTIR)、光电子能谱(XPS)分析结果表明,偶联剂与磁性微粒表面以化学键形式结合.改性后,Fe3O4微粒与单体及其聚合物之间具有良好的亲和性,采用改性后的磁性微粒可以显著改善磁性微球的性能指标.     

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.     

核壳结构碳化钨/碳化钨铁复合材料的制备与电催化活性

以铁黄为载体,偏钨酸铵为钨源,将直接包覆与原位还原碳化技术相结合制备了碳化钨/碳化钨铁复合材料.经X射线衍射(XRD)分析和透射电子显微镜(TEM)观察,复合材料的主要物相为碳化钨铁(Fe3W3C)、碳化钨(WC)和碳化二钨(W2C),且构成了以Fe3W3C为核、WC和W2C为壳的核壳结构.采用三电极体系循环伏安法测试了复合材料在酸性、中性和碱性体系中对甲醇的电催化氧化活性.结果表明,与颗粒状碳化钨和介孔空心球状碳化钨相比,复合材料的电催化活性有了明显的提高;进一步研究发现,复合材料的电催化活性不仅受到体系性质的影响,还与其物相组成和微结构相关.上述结果说明,通过控制复合材料的物相组成及微结构,以及反应体系的性质可实现对其电催化活性的调控;同时表明,核壳结构是提高碳化钨催化材料活性的有效途径之一.     

单分散双相可溶四氧化三铁纳米微粒的多醇法制备及磁性

以具有生物相容性的三嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯为表面活性剂,利用多醇合成法制备了Fe3O4纳米微粒;采用X射线粉末衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪及透射电子显微镜分析了Fe3O4纳米微粒的晶体结构、化学结构及显微结构,采用振动样品磁强计测定了其磁性能.结果表明,所制得的Fe3O4磁性纳米微粒结晶度高,在室温下显示近似超顺磁性.采用Langevin方程对Fe3O4纳米微粒的磁滞回线进行拟合,结果显示其为磁性单畴.此外,Fe3O4磁性纳米微粒在无机和有机溶剂中均具有很好的分散性,显示出广阔的应用前景.     

热响应性磁性复合微粒的制备及性质

滴定水解法制备的Fe3O4磁流体,与单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和α-甲基丙烯酸(MAA),在一定的条件下沉降聚合,制备了Fe3O4/P(NIPAM-MAA)复合微粒.对其形态及性能进行研究表明,复合微粒呈现核壳结构的规则球形,溶胀态和收缩态的平均粒径分别为334.7nm和141.5nm.复合颗粒中的Fe3O4颗粒质量分数为1.9%,当外磁场为104Oe时,复合微粒的饱和磁化强度(Ms)为0.6306emu/g.分散在水溶液中的复合微粒在30℃～36℃之间发生了体积相转变,表现出温度敏感性.在低pH溶液中的体积相转变十分显著,随pH逐渐增大,其体积相转变温度(VPTT)显示向高温迁移.     

超顺磁性高分子微球的制备与表征

用化学共沉淀方法制备了Fe3O4纳米微粒,并用油酸(十八烯酸)和十二烷基苯磺酸钠为双层表面活性剂进行表面修饰,制备了稳定的水分散性纳米Fe3O4可聚合磁流体.在Fe3O4磁流体存在下,将苯乙烯与甲基丙烯酸通过乳液聚合方法制备了磁性高分子微球.透射电镜研究表明,Fe3O4微粒的平均粒径在10nm左右,乳液聚合形成的磁性高分子微球的粒径平均约为130nm;用超导量子干涉仪对微粒及高分子微球进行了磁性表征,结果表明,合成的Fe3O4纳米微粒以及磁性高分子微球均具有超顺磁性.同时,还用红外光谱及X射线衍射表征了磁性高分子微球的化学成分和晶体结构.用热失重方法测得磁性高分子微球中磁性物质的含量为23.6%.     

介孔结构Fe/N/C作为质子交换膜燃料电池氧还原催化剂

燃料电池具有高效、低排放等优势,非常有希望作为未来电动汽车的能源转化装置.目前,燃料电池的商业化受制于昂贵的铂基催化剂,特别是动力学迟缓的阴极氧还原反应(ORR)铂催化剂. Fe/N/C被认为是最有潜力的ORR非贵金属催化剂,但其活性仍远低于Pt催化剂,必须依靠增加载量来弥补其与Pt催化剂的活性差距.然而,较厚的催化层(~100mm)会降低阴极传质速率.因此,改善Fe/N/C阴极的传质是提高电池性能的重要途径.
　　本文选择高N含量的2-氨基苯并咪唑(ABI)为氮源,通过水热聚合包覆在碳黑表面,然后掺入FeCl3,经高温热解/酸洗制备了Fe/N/C-ABI催化剂,并与基于间苯二胺的微孔型Fe/N/C催化剂(Fe/N/C-PmPDA)进行比较. Ar等温吸附-脱附结果表明, Fe/N/C-ABI催化剂具有较高的比表面积(662 m2/g)和丰富的双级孔结构(微孔和介孔);透射电镜表征显示Fe/N/C-ABI催化剂具有中空结构,介孔孔径大约为10–25 nm.而Fe/N/C-PmPDA催化剂具有相当的比表面积(656 m2/g),但以微孔为主,基本不含介孔.旋转环圆盘电极(RRDE)测试表明,在0.1 mol/L H2SO4溶液中, Fe/N/C-ABI催化剂的起始还原电位为0.92 V,在0.8 V电位下质量电流密度可达9.21 A/g;而Fe/N/C-PmPDA催化剂具有相近的起始电位,但具有更高的催化活性,质量电流密度为13.4 A/g.氢氧燃料电池(PEMFC)系统测试结果表明, Fe/N/C-ABI催化剂在1个背压和80oC测试条件下的最大功率密度达710 mW/cm2,高于Fe/N/C-PmPDA催化剂(616 mW/cm2).燃料电池与RRDE测试活性顺序的差异归结于Fe/N/C-ABI的中空球状结构. PEMFC工作时阴极会产生大量的水,很容易堵塞氧气传输通道. Fe/N/C-ABI的介孔结构可以作为水的产生和排除的缓存空间,也有利于提高O2传质,从而提高燃料电池性能.本文为具有高传质速率的Fe/N/C催化剂研制提供了一种新思路.     

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.     

P掺杂Pd3Fe1/C催化剂及其电催化氧还原活性

采用化学镀技术制备了P掺杂的Pd3Fe1/C,并考察了其对氧还原的电催化性能.结果表明,制得催化剂的Pd分散性高、粒径分布均匀;P的掺杂降低了Pd3Fe1/C催化剂的Pd-Fe颗粒粒径,提高了Pd3Fe1/C上氧还原的活性,且一定程度上改善了Pd3Fe1/C催化剂的稳定性.当Fe/P摩尔比为1/10时,催化剂的性能最佳...     

铁的添加方式对Cu-Mn/ZrO2合成低碳醇催化剂的影响

采用浸渍和共沉淀两种方法制备了Fe/Cu/Mn/ZrO2催化剂,考察了Fe的添加方式对催化剂反应性能的影响,发现添加方式的不同使催化剂的整体性能有较大的改变,在温和条件下,浸渍法制备的催化剂醇的时空收率可达0.26g/mL*h,其中C2+OH的选择性约为22%,产物以直链醇为主,催化剂的活性和选择性均高于同等Fe浓度的共沉淀催化剂.用EXAFS研究了催化剂的表面状况,发现浸渍法制备催化剂促进了Cu的高度分散,从而提高了催化剂的催化性能.     

葡聚糖免疫磁性毫微粒的制备及作为复合靶向载体研究

用共沉淀法制备出具有超顺磁性的葡聚糖磁性毫微粒.研究了制备过程中葡聚糖浓度、铁盐用量、搅拌速度、氨水浓度和Fe～(3+)/Fe～(2+)摩尔比对葡聚糖磁性毫微粒有效粒径的影响.抗人乳腺癌单抗与高碘酸钠氧化的葡聚糖磁性毫微粒反应形成葡聚糖免疫磁性毫微粒,并对它的磁化率、形态和抗体保留活性等性质进行了研究.通过放射免疫实验考察葡聚糖免疫磁性毫微粒体外结合肿瘤抗原的能力,同时研究了放射性标记的葡聚糖免疫磁性毫微粒在动物体内的磁性和抗体导向能力.     

铂钯修饰聚N-乙酰苯胺膜电极对甲酸的电催化氧化

由电化学方法在石墨电极表面制备了规整多孔的纳米结构聚N-乙酰苯胺(PAANI)膜,并以其为载体制备了Pt-Pd/PAANI/C二元金属微粒修饰的聚合物复合膜电极.SEM和XRD研究结果表明,Pt、Pd微粒在PAANI膜中均匀分散,有效地改善了催化剂中贵金属的分散度和电极的结构.在0.5mol/L H2SO4+0.5mol/LHCOOH溶液中的循环伏安结果表明,Pt-Pd/PAANI/C电极在酸性溶液中电催化氧化甲酸的性能明显优于直接电沉积的Pt-Pd/C电极,且表现出较高的稳定性.     

介孔结构Fe/N/C作为质子交换膜燃料电池氧还原催化剂（英文）

燃料电池具有高效、低排放等优势,非常有希望作为未来电动汽车的能源转化装置.目前,燃料电池的商业化受制于昂贵的铂基催化剂,特别是动力学迟缓的阴极氧还原反应(ORR)铂催化剂.Fe/N/C被认为是最有潜力的ORR非贵金属催化剂,但其活性仍远低于Pt催化剂,必须依靠增加载量来弥补其与Pt催化剂的活性差距.然而,较厚的催化层(~100μm)会降低阴极传质速率.因此,改善Fe/N/C阴极的传质是提高电池性能的重要途径.本文选择高N含量的2-氨基苯并咪唑(ABI)为氮源,通过水热聚合包覆在碳黑表面,然后掺入FeCl_3,经高温热解/酸洗制备了Fe/N/C-ABI催化剂,并与基于间苯二胺的微孔型Fe/N/C催化剂(Fe/N/C-Pm PDA)进行比较.Ar等温吸附-脱附结果表明,Fe/N/C-ABI催化剂具有较高的比表面积(662 m2/g)和丰富的双级孔结构(微孔和介孔);透射电镜表征显示Fe/N/C-ABI催化剂具有中空结构,介孔孔径大约为10–25 nm.而Fe/N/C-Pm PDA催化剂具有相当的比表面积(656 m2/g),但以微孔为主,基本不含介孔.旋转环圆盘电极(RRDE)测试表明,在0.1 mol/L H2SO4溶液中,Fe/N/C-ABI催化剂的起始还原电位为0.92 V,在0.8 V电位下质量电流密度可达9.21 A/g;而Fe/N/C-Pm PDA催化剂具有相近的起始电位,但具有更高的催化活性,质量电流密度为13.4 A/g.氢氧燃料电池(PEMFC)系统测试结果表明,Fe/N/C-ABI催化剂在1个背压和80 oC测试条件下的最大功率密度达710 m W/cm2,高于Fe/N/C-Pm PDA催化剂(616 m W/cm2).燃料电池与RRDE测试活性顺序的差异归结于Fe/N/C-ABI的中空球状结构.PEMFC工作时阴极会产生大量的水,很容易堵塞氧气传输通道.Fe/N/C-ABI的介孔结构可以作为水的产生和排除的缓存空间,也有利于提高O_2传质,从而提高燃料电池性能.本文为具有高传质速率的Fe/N/C催化剂研制提供了一种新思路.     

错位堆叠限域和微孔缺陷固定协同生长高密度原子级FeⅡ-N4氧还原活性位点(英文)

聚合物电解质膜燃料电池(PEMFCs)具有高能量密度、高功率密度以及零排放等优点,被认为是一种高效、实用的发电装置.然而,PEMFCs阴极氧还原反应(ORR)的动力学缓慢,需要使用大量的铂(Pt)催化剂,其成本高、资源有限,因此,开发用于ORR的高性能、低成本的非贵金属催化剂(NPMCs)尤为重要.在NPMCs中,过渡金属(Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Mn等)-氮-碳复合材料,尤其是Fe-N_x-C,被认为是一类非常有前景的代Pt催化剂.但此类催化剂存在催化活性低、电化学稳定性差等问题.为了获得高性能的NPMCs,催化剂创新性的设计和合成受到高度关注.研究表明,在惰性气氛下高温热解含Fe、N和C的化学物质是制备Fe-N_x-C催化剂的有效途径.在高温热解过程中,形成的吡啶-N可进一步键合Fe原子形成Fe-N₄物种,Fe-N₄已被证实是高ORR活性的催化位点.然而,高温热解制备Fe-N_x-C催化剂时,有两个主要问题制约催化剂性能的提高:一方面,原子Fe可以转化为聚集形态的Fe基纳米...