Synthesis and characterization of Fe<Subscript>3</Subscript>O<Subscript>4</Subscript>@SiO<Subscript>2</Subscript> magnetic composite nanoparticles by a one-pot process

Fe₃O₄@SiO₂ core–shell composite nanoparticles were successfully prepared by a one-pot process. Tetraethyl-orthosilicate was used as a surfactant to synthesize Fe₃O₄@SiO₂ core–shell structures from prepared Fe₃O₄ nanoparticles. The properties of the Fe₃O₄ and Fe₃O₄@SiO₂ composite nanoparticles were studied by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, and Fourier transform infrared spectroscopy. The prepared Fe₃O₄ particles were approximately 12 nm in size, and the thickness of the SiO₂ coating was approximately 4 nm. The magnetic properties were studied by vibrating sample magnetometry. The results show that the maximum saturation magnetization of the Fe₃O₄@SiO₂ powder (34.85 A·m2·kg–1) was markedly lower than that of the Fe₃O₄ powder (79.55 A·m2·kg–1), which demonstrates that Fe₃O₄ was successfully wrapped by SiO₂. The Fe₃O₄@SiO₂ composite nanoparticles have broad prospects in biomedical applications; thus, our next study will apply them in magnetic resonance imaging.     

具有良好可再生性的新型二氧化硅磁性氧化石墨烯纳米复合材料

Graphene oxide (GO) wrapped Fe₃O₄ nanoparticles (NPs) were prepared by coating the Fe₃O₄ NPs with a SiO₂ layer, and then modifying by amino groups, which interact with the GO nanosheets to form covalent bonding. The SiO₂ coating layer plays a key role in integrating the magnetic nanoparticles with the GO nanosheets. The effect of the amount of SiO₂ on the morphology, structure, adsorption, and regenerability of the composites was studied in detail. An appropriate SiO₂ layer can effectively induce the GO nanosheets to completely wrap the Fe₃O₄ NPs, forming a core-shell Fe₃O₄@SiO₂@GO composite where Fe₃O₄@SiO₂ NPs are firmly encapsulated by GO nanosheets. The optimized Fe₃O₄@SiO₂@GO sample exhibits a high saturated adsorption capacity of 253 mg·g?1 Pb(II) cations from wastewater, and the adsorption process is well fitted by Langmuir adsorption model. Notably, the composite displays excellent regeneration, maintaining a ~90% adsorption capacity for five cycles, while other samples decrease their adsorption capacity rapidly. This work provides a theoretical guidance to improve the regeneration of the GO-based adsorbents.     

改性磁性材料对亚甲基蓝的吸附特性研究

制备了壳聚糖、SiO₂改性Fe₃O₄磁性复合材料,并用于亚甲基蓝的吸附研究.利用FT-IR,XRD,BET和VSM等手段表征了材料的结构和形貌.结果表明,壳聚糖、SiO₂成功修饰在Fe₃O₄磁性材料表面,新制备磁性复合材料具有较大的比表面积和多孔结构,且饱和磁化强度为85.84 emu/g,磁响应明显;新材料对亚甲基蓝的吸附动力学数据与准二级动力学方程拟合较好,等温吸附过程符合Freundlich等温模型.     

动态反应釜制备超顺磁性Fe3O4粒子及其DNA提取

使用动态反应釜制备得到磁性粒子,与静态反应釜相比单次制备量提高20倍;通过扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、振动样品磁强计（VSM）等手段对产物进行表征,证明获得了粒径200 nm左右的单分散Fe₃O₄粒子,并具有超顺磁性;对其表面进行SiO₂包覆,获得具有良好分散性的Fe₃O₄@SiO₂粒子。研究发现Fe₃O₄@SiO₂对DNA提取具有可重复利用性,并且质粒DNA吸附到Fe₃O₄@SiO₂上后可直接加入聚合酶链式反应（PCR）体系作为扩增模板。     

改质钢渣中铁/磷富集相形核与长大行为研究

回收钢渣中的铁（Fe）和磷（P）,不仅可以减轻钢渣堆积带来的环境负担,而且是钢铁工业发展循环经济、实现可持续发展的必由之路。本文旨在通过研究B₂O₃改质钢渣中富铁相（Fe₃O₄）和富磷相（Ca₁₀P₆O₂₅）的结晶动力学规律确定Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体可控生长的温度制度。本研究采用高温激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）在线观测CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体的结晶行为,使用经典的结晶动力学理论计算Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体的形核和长大速率。研究结果表明,CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体在冷却过程中初晶相Fe₃O₄析出温度范围为1300–1150°C,棒状的第二相Ca₁₀P₆O₂₅在1150–1000°C温度区间内析出,且Fe₃O₄相的结晶能力大于Ca₁₀P₆O₂₅相。综合考虑Fe₃O₄相与Ca₁₀P₆O₂₅相的形核与长大速率,最终确定两相选择性结晶长大的最佳温度区间为(1055 ± 25)°C,即在1080–1030°C温度范围内对CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体进行缓慢冷却有利于Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体的结晶长大,从而为后续从渣中选择性分离Fe₃O₄相与Ca₁₀P₆O₂₅相创造了必要条件。     

Fe3O4@CTAC粒子的制备及抗菌性能研究

采用溶剂热法合成了分散性良好的Fe₃O₄粒子,然后将油酸修饰到Fe₃O₄粒子表面,再通过疏水作用进行十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)包覆,得到Fe₃O₄@CTAC粒子。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位和振动样品磁强计(VSM)对Fe₃O₄@CTAC粒子进行了表征,结果表明：Fe₃O₄粒子表面包覆CTAC后粒径无明显变化,并且仍保持良好的单分散性;Fe₃O₄@CTAC粒子具有超顺磁性和良好的磁响应性能;Fe₃O₄@CTAC粒子的Zeta电位较高,分散体系具有较好的稳定性。对Fe₃O₄@CTAC粒子进行了抗菌性能及磁分离去除菌体测试,结果显示：当Fe₃O_...     

CaO–SiO2–Al2O3–4.6wt%MgO–Fe2O3废汽车催化剂熔炼渣系的冶金特性研究

本文系统地研究了废汽车催化剂（SAC）与含铜电镀污泥（CBES）协同熔炼过程中形成的CaO?SiO₂?Al₂O₃?4.6wt%MgO?Fe₂O₃五元渣系的冶金特性。通过傅立叶变换红外吸收光谱、拉曼光谱、FactSage热力学计算和粘度测试研究了该渣系的熔渣结构、熔化温度和粘度特性。实验结果表明,Fe₂O₃含量（3.8wt%?16.6wt%）、CaO/SiO₂质量比（0.5?1.3）和SiO₂/Al₂O₃质量比（1.0?5.0）的提高可以促进硅酸盐网络的解聚,同时以四面体和八面体单元形式存在的大量Fe₂O₃确保了Al3+离子的电荷补偿,使得Al₂O₃仅表现为酸性氧化物。热力学计算和粘度测试结果表明,随着Fe₂O₃含量、CaO/SiO₂比和SiO₂/Al₂O₃比的增加,熔渣中发生硅酸盐网络结构解聚和低熔点相变,促进了熔点和粘度的降低;而进一步增加会导致新的高熔点物相形成,反而导致粘度和熔点回升。根据实验分析,优选的低聚合度、粘度和熔点炉渣组成为:Fe₂O₃含量为10.2wt%?13.4wt%,CaO/SiO₂比为0.7?0.9和SiO₂/Al₂O₃比为3.0?4.0。本研究为SAC和CBES协同熔炼过程中的炉渣设计提供了理论支持。     

Fe3O4/Ag复合纳米颗粒的制备及其抑菌性能研究

首先用水热法制备了Fe₃O₄纳米球,然后以制备的磁性Fe₃O₄纳米粒子为磁核,在高温高压反应釜中与葡萄糖反应,使其表面包覆一层聚糖,利用聚糖的还原性,让包覆后的粒子与AgNO₃反应,制备出Fe₃O₄/Ag纳米复合粒子。用透射电镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）对所制备的材料的形貌和结构进行了表征。通过抑菌实验的测定,结果表明Fe₃O₄/Ag复合材料具有良好的抑菌活性。     

磁性Fe3O4@SiO2粒子的制备及对孔雀石绿的吸附性能

以FeCl₃·6H₂O和FeCl₂·4H₂O为原料,在碱性条件下水解制备磁流体Fe₃O₄,然后通过正硅酸乙酯水解在磁流体外层包覆一层SiO₂.采用静态吸附的方法吸附溶液中的孔雀石绿,考察相关因素对其吸附性能的影响.结果显示,Fe₃O₄@SiO₂粒子对孔雀石绿的吸附在40 min基本达到吸附平衡,pH为7.0时吸附效果最佳.吸附动力学研究表明,吸附过程更符合Lagergren准一级动力学模型.实验数据与Langmuir方程有很好的拟合度,吸附是单分子层吸附.     

超顺磁性Fe3O4@SiO2空心亚微球的制备及其在质粒DNA分离纯化中的应用

采用溶剂热法合成超顺磁性空心亚微球,然后通过正硅酸乙酯水解-聚合反应,在亚微球表面包覆SiO₂,形成核壳结构Fe₃O₄@SiO₂空心亚微球。以该Fe₃O₄@SiO₂亚微球为分离介质,实现了大肠杆菌（E. coli）质粒DNA的高效、快速分离。     

包裹SiO_2薄层的Fe_3O_4纳米颗粒体系中增强的隧穿磁电阻效应

Fe3O4是一种半金属材料,在金属磁性氧化物当中有着较高的居里温度(858K),因此在自旋电子应用当中有广阔的前景。通过在直径大约200nm的单分散Fe3O4微球外包裹一层绝缘的SiO2壳层而人工引入晶界,再冷压烧结成块状制成样品。与包膜前相比,样品的磁电阻效应大为增强,而且两者磁电阻的行为明显不同,后者在高场下出现一个线性关系,这是由SiO2晶界引起的,相关的探索给出了一条新的提高磁电阻效应的途径。     

掺杂对高磁导率MnZn铁氧体磁特性的影响

研究了CaCO3和Bi2O3掺杂及烧结气氛对高磁导率MnZn铁氧体磁特性及微观结构的影响．研究结果表明,由于CaCO3存在于晶界,合适的CaCO3掺入量会使晶界明显,晶粒均匀,起始磁导率增加．同时由于Ca^2 与Si^4 共同形成高电阻的晶界层,能够改善材料的起始磁导率的频率特性．由于Bi2O3在烧结过程中分布在晶界,掺入Bi2O3促进了晶粒生长．为了减小烧结样品内部和外部氧含量的差别,必须通过控制烧结气氛,保证Zn^2 尽可能少挥发,同时防止Fe和Mn离子变价,从而避免起始磁导率下降．     

蒸汽相水解法制备磁性光催化剂Fe_3O_4/SiO_2/TiO_2及其光催化性能

采用蒸汽相水解法,以Fe3O4纳米磁性颗粒为磁核,在其表面包覆一层SiO2来阻止光腐蚀,然后将锐钛矿相纳米氧化钛沉积在Fe3O4/SiO2颗粒表面,从而制得核壳结构的Fe3O4/SiO2/TiO2磁性复合光催化材料。用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)、探针式震动磁强计等手段对所制备的产物的结构、形貌、磁强度性能进行表征。以300W汞灯为光源,用亚甲基蓝和酸性红模拟污水中的有机染料来评价复合光催化剂的性能。结果表明,磁性纳米微球中TiO2的含量越大,其光催化性能越好,含TiO2质量分数50%的F3O4/SiO2/TiO2磁性纳米微球可在180min内降解亚甲基蓝模拟染料废水,降解率达99%,在80min内降解酸性模拟染料废水,降解率达98%。     

Fe-Al_2O_3纳米颗粒膜的巨磁电阻效应及微结构

采用磁控溅射方法在玻璃基片上制备了一系列的 Fe- Al2 O3 颗粒膜样品 ,对样品的巨磁电阻效应 (GMR)和磁性能进行了测量 ,并用高分辨电镜 (HRTEM)对膜中 Fe颗粒的微结构进行观察 .结果表明 :磁电阻 MR随 Fe含量而变化 ,在体积分数为 47%时获得最大值 4.0 % .45 % Fe-Al2 O3 颗粒膜的室温磁性表现为超顺磁性 ,磁电阻 MR与 - (M/Ms) 2 成正比 ,相关常数 A≈ 0 .0 3 6 .HRTEM观察表明 ,当 Fe颗粒尺寸约小于 1 nm时 ,Fe颗粒为非晶态 ,而大于该尺寸时则为晶态 .在 Fe- Al2 O3 颗粒膜体系中存在与隧道相关的 GMR,GMR的起因可归于传输电子的自旋相关的散射     

TPR法对Co-Fe-Cu/SiO_2催化剂中各组分之间相互作用的研究

本文采用程序升温还原法（ＴＰＲ）对Ｃｏ与Ｈ２合成低碳烃催化剂Ｃｏ－Ｆｅ－Ｃｕ／ＳｉＯ２各组分之间的相互作用进行了研究,结果表明钴与铁的混合使钴、铁的氧化物的还原温度明显降低,少量铜的掺入使其还原温度进一步降低,正是由于Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ之间的强相互作用才使得Ｃｏ－Ｆｅ－Ｃｕ／ＳｉＯ２对ＣＯ与Ｈ２反应生成低碳烃显示出很高的催化活性和选择性     

Fe3O4/SiO2磁性微球的制备研究

报道了Fe3O4/SiO2纳米复合材料的可控合成方法.研究并探讨了乙醇-水体系配比及氨水和硅酸四乙酯的用量对纳米粒子形貌的影响,利用柠檬酸作分散剂,控制反应条件对Fe3O4纳米粒子进行表面修饰改性后,又对其进行SiO2包覆.然后运用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、红外（IR）对合成的纳米微粒的粒径、结构进行了表征.实验结果表明,产物为粒径均匀的单分散Fe3O4/SiO2复合纳米粒子,平均粒度约为100 nm.     

硅源加入方式对Fe3O4/SiO2核壳结构制备的影响及磁性能研究

表面包覆惰性层是解决四氧化三铁(Fe3O4)粒子团聚、易氧化、亲水性差等问题的一种有效方法,但惰性层的引入一般会导致包覆后样品磁性能下降,从而限制了Fe3O4的应用.以正硅酸乙酯(TEOS)和氨水为原料,制备了具有良好磁响应性的Fe3O4/SiO2核壳结构.样品的结构、形貌、尺寸和表面吸附官能团采用X-ray粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和红外光谱(FTIR)等测试手段进行了表征.研究发现,TEOS加入方式影响SiO2层生长过程,从而影响包覆的均匀程度.Fe3O4/SiO2核壳结构表现出顺磁性和良好的磁响应性(52emu/g).     

New insights into the effects of silicon content on the oxidation process in silicon-containing steels

Simultaneous thermal analysis (STA) was used to investigate the effects of silicon content on the oxidation kinetics of silicon- containing steels under an atmosphere and heating procedures similar to those used in industrial reheating furnaces for the production of hot-rolled strips. Our results show that when the heating temperature was greater than the melting point of Fe₂SiO₄, the oxidation rates of steels with different silicon contents were the same; the total mass gain decreased with increasing silicon content, whereas it increased with increasing oxygen content. The oxidation rates for steels with different silicon contents were constant with respect to time under isothermal conditions. In addition, the starting oxidation temperature, the intense oxidation temperature, and the finishing oxidation temperature increased with increasing silicon content; the intense oxidation temperature had no correlation with the melting of Fe₂SiO₄. Moreover, the silicon distributed in two forms: as Fe₂SiO₄ at the interface between the innermost layer of oxide scale and the iron matrix, and as particles containing silicon in grains and grain boundaries in the iron matrix.     

新疆柯柯亚一带晚石炭世硅质岩成因分析

新疆柯柯亚一带晚石炭世硅质岩分布极为广泛,通过野外地质填图及矿产调查过程中的详细观察和硅质岩岩石学特征分析,并根据硅质岩具有低SiO2、K2O、P2O5及HREE;高Al2O5、FeO、MgO、K2O＋Na2O、TiO2、∑EEE;SiO2／Al2O3、SiO2／（Na2O＋K2O）值分别为11～25和37～74;Fe／Ti值小于20、（Fe＋Mn）／Ti值小于15、Si／（Si＋Al＋Fe）值小于0．9等特征,认为这些硅质岩为火山成因。而且Th／Sc、Th／U和δCe等值及稀土配分曲线和TiO2-Al2O3图解也明确指示了硅质岩属火山成因类型。