功能化Fe3O4磁性纳米材料的制备及在水中污染物处理中的应用

Fe₃O₄磁性纳米粒子是目前应用最为广泛的磁性纳米材料，相比于其他材料而言，其制备过程简单、化学稳定性好、储存方便、成本低廉，且容易实现磁性分离。Fe₃O₄磁性纳米粒子表面容易被修饰大量的含氧官能团，使其易于和其他基团连接，因此具有极大的功能化潜力。经过功能化的Fe₃O₄磁性纳米粒子具有很高的饱和磁化率以及极好的超顺磁性，从而被广泛用作水体处理过程中吸附剂、催化剂等的基质材料。本文综述了近年来具有代表性的功能化Fe₃O₄磁性纳米材料，列举了一系列功能化Fe₃O₄磁性纳米材料的制备方法以及它们在去除水体中的有机物、重金属离子、染料、抗生素等污染物方面的应用，并对磁性纳米材料在实际应用中面临的问题进行了总结和分析。     

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。     

离子型磁性COFs负载GOx实现纳米酶与天然酶的级联反应

【目的】一锅反应中将天然酶的高选择性与纳米酶的高稳定性相结合，已成为一种提高生物催化级联多样性/复杂性和多酶系统稳定性的理想解决方案。【方法】设计合成了一种离子型磁性Fe₃O₄@EB-COFs材料，在静电作用诱导下制备了葡萄糖氧化酶(GOx)-磁性共价有机框架材料(GOx/Fe₃O₄@EB-COFs)。【结果】Fe₃O₄@EB-COFs扮演了纳米酶与载体材料的角色，且所得复合材料可用于葡萄糖浓度的比色测定。酸性条件下，GOx/Fe₃O₄@EB-COFs展现出极好的催化葡萄糖氧化与2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)氧化的级联反应。动力学研究表明，反应遵循Lineweaver-Burk方程，说明构建纳米酶与天然酶的级联反应时仍呈现了生物催化的特点。在磁性Fe₃O₄的加持下，GOx/Fe₃O₄@EB-COF...     

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_...     

Fe3O4纳米粒子添加剂对成形润滑油摩擦性能的影响

利用纳米级Fe₃O₄作为成形润滑油的添加剂,采用表面活性剂对纳米粒子进行表面改性,利用超声分散器使Fe₃O₄纳米粒子均匀稳定地分散在润滑油溶液中。利用四球摩擦磨损试验机对配制出的纳米润滑液进行摩擦性能测试。研究结果表明,不同粒径的纳米粒子对润滑剂的油膜强度影响较大,采用20 nm Fe₃O₄粒子配制润滑剂时,可有效提高润滑剂的油膜强度;当纳米粒子质量分数达到8%时,摩擦系数有较大程度的降低,磨斑直径减小。这表明一定质量分数与尺寸的Fe₃O₄纳米粒子可有效提高润滑油的摩擦性能。     

BiOBr/Fe3O4@硅藻土复合磁性材料的光催化性能

采用水热法制备了Fe₃O₄纳米粉体、硅藻土负载纳米Fe₃O₄二元催化剂(Fe₃O₄@D),并与BiOBr粉体进行了复合,成功合成了BiOBr/Fe₃O₄@D复合纳米粉体。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等仪器对3种催化剂进行了表征,并用制得的催化剂光降解罗丹明B(RhB)。结果表明,3种催化剂均被成功合成;在3种催化剂中,Fe₃O₄粉体呈球状,且BiOBr/Fe₃O₄@D直径处于纳米级;在光催化降解RhB的试验中,BiOBr/Fe₃O₄@D复合纳米粉体的催化性能最好。进一步考察了BiOBr/Fe₃O₄@D三元催化剂的投加量、PMS质量浓度、初始pH等因素对其光催化性能的影响。结...     

基于Fe3O4@MoS2-Au纳米复合材料修饰电极的多巴胺电化学传感研究

通过将金纳米粒子(AuNPs)电沉积在Fe₃O₄@MoS₂修饰的电极上制备了一种新型的电化学传感器,该修饰材料是以二硫化钼(MoS₂)为基底,采用一锅法将四氧化三铁微粒(Fe₃O₄ NPs)负载在MoS₂上。Fe₃O₄@MoS₂纳米复合材料独特的化学结构和较高的比表面积能有效促进AuNPs的后续吸附,有效增强检测多巴胺的灵敏度。AuNPs与Fe₃O₄@MoS₂纳米复合材料之间的协同作用还弥补了MoS₂电导率的不足,提高了传感器的灵敏度和稳定性。本文成功开发了一种灵敏度高,选择性好的多巴胺(DA)检测方法,能够准确检测DA的有效线性范围为15μmol/L～750μmol/L,检出限为8μmol/L (S/N=3)。运用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)实现了对人体血清样品中多...     

Fe3O4/GO/ZnO材料的制备及其对盐酸土霉素吸附研究

首先采用工艺较为简单的溶剂热法制备Fe₃O₄材料,对其进一步修饰后可得到Fe₃O₄/GO复合材料,最后通过化学共沉淀法制备得到具有磁性的纳米材料Fe₃O₄/GO/ZnO,并将该材料用于盐酸土霉素的吸附研究中。考察了盐酸土霉素的起始浓度、pH以及吸附剂的用量等因素对盐酸土霉素吸附效果的影响,还考察了纳米材料的再生循环次数及最大吸附量。结果表明：盐酸土霉素起始浓度为18 mg/L,pH值为3,材料用量为0.003 2 g等最佳条件下,该材料的最大吸附量达到191.93 mg/g,前再生3次吸附量保持在150 mg/g左右,故制备的Fe₃O₄/GO/ZnO磁性纳米材料对盐酸土霉素具有较好的吸附能力和稳定性。     

水相合成磁性Fe3O4纳米颗粒

采用化学共沉淀法制备Fe₃O₄纳米粒子, 选择NH₃·H₂O作为沉淀剂, 并与Fe²⁺和Fe³⁺的混合溶液同时同速滴加到由氨水和硝酸氨组成的缓冲溶液中, 制得了磁性Fe₃O₄纳米粒子. 考察了磁性纳米粒子合成的一些影响因素, 并用透射电镜(TEM)、 X射线粉末衍射(XRD)、 红外光谱等方法对其性质进行了初步表征.     

超顺磁性Fe3O4微粒的尺寸调控与磁性回收

以乙二醇为溶剂,通过温和的溶剂热法制备了具有不同颗粒尺寸大小的Fe₃O₄微米粒子.研究发现,通过调节反应体系中水、聚乙二醇-20000和铁离子的浓度,能有效控制Fe₃O₄的成核与生长,从而能实现对Fe₃O₄在较大颗粒尺寸范围内的有效调控.另外,相比小尺寸的Fe₃O₄,较大颗粒尺寸的超顺磁性粒子表现出更优良的磁性回收性能.由此可见,Fe₃O₄颗粒尺寸的有效调控对拓展其在纳米材料磁性回收中的应用具有非常重要的意义     

Fe3O4负载纳米零价铁类Fenton法去除水中2,4-二氯苯酚

2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)广泛用于工农业和医药等生产过程中,其泄漏和排放对水体、土壤及人类环境造成严重危害.文中首先用共沉淀法和液相还原法制成Fe₃O₄负载纳米零价铁(nZVI)复合材料(Fe₃O₄@n ZVI),然后将其用作类Fenton技术的催化剂,用于水中2,4-DCP的去除.考察了Fe₃O₄负载量、溶液pH值、H₂O₂浓度、Fe₃O₄@nZVI投加量、污染物浓度、温度等因素对2,4-DCP去除率的影响,并进行了动力学拟合分析;另外,还研究了Fe₃O₄@n ZVI的可回收利用性能.结果表明,在Fe₃O₄与n ZVI摩尔比为1∶1时,降低反应体系p H值、提高H₂O₂浓度、增加Fe₃O₄     

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。     

纳米Fe3O4/氟碳树脂磁场诱导自组装抗反射薄膜的制备及表征

为了获得高度取向的阵列材料,以水热合成的纳米Fe₃O₄磁性颗粒为功能物质,氟碳树脂为薄膜基体,在磁场作用下定向生长成具有磁性针状阵列结构的自组装抗反射薄膜,并考察不同Fe₃O₄含量对磁性阵列结构的影响;利用体视显微镜和扫描电镜（SEM）对薄膜表面结构进行了表征;采用紫外可见近红外分光光度计（UV/Vis/NIR）来表征自组装薄膜的反射率。结果表明:随着Fe₃O₄含量的增加,阵列高度逐渐增高;当粉体质量分数为10%时,阵列的间距为300～600μm,阵列中单个针状结构中间的直径约为100μm;薄膜表面的阵列结构对于反射率的降低有明显效果     

纺锤状磁性碳酸钙复合材料的制备及其表征

为了探索制备磁性碳酸钙复合材料的新途径,以Ca(OH)₂和CO₂为原料,乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)为晶型控制剂,通过在高压反应釜中添加Fe₃O₄纳米粒子,碳化制备了分散均匀、形貌为中空纺锤状的磁性碳酸钙复合材料CaCO₃-Fe₃O₄,采用SEM、XRD、VSM、XPS、TEM等表征方法探究了反应温度、EDTA-2Na添加量等对CaCO₃-Fe₃O₄形貌和性能的影响。结果表明：纺锤状磁性CaCO₃-Fe₃O₄的最佳制备条件为反应温度为120℃、Ca(OH)₂的质量分数为2%、EDTA-2Na用量为Ca(OH)₂质量的8%、反应时间为2 h、Fe₃O₄与CaCO₃的物质的量比为1∶10,所制...     

BiOBr/ZnFe2O4磁性纳米复合材料的制备与其光催化性能的研究

利用水热法分别合成了BiOBr、ZnFe₂O₄纳米晶体和BiOBr/ZnFe₂O₄磁性纳米复合材料.通过X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)分析了三种样品的结构和微观形态.分别以其为光催化剂,通过紫外-可见分光光度计(UV-3600)对有机污染物四环素(TC)的催化降解过程进行了记录,对三种样品的催化性能进行对比研究,并利用振动样品磁强计(VSM)对其磁学性能进行分析.结果表明,三种催化剂均能够有效降解有机污染物TC,BiOBr/ZnFe₂O₄磁性纳米复合材料的催化性能最强,并且可以进行磁回收,循环5次后仍保持优异的光催化性能.这项研究为光催化剂的性能优化提供了独特的思路,并在有机废水的处理方面具有广泛的应用前景.     

金属有机框架衍生的Co3O4/SnO2复合材料制备及其光催化性能

金属有机框架(metal-organic framework,MOF)材料ZIF-67衍生Co₃O₄十二面体纳米块在室温下与SnO₂复合,制备出立方体Co₃O₄/SnO₂复合光催化剂.煅烧后形成的Co₃O₄/SnO₂材料禁带宽度明显降低,荧光淬灭明显,说明Co₃O₄的加入拓展了SnO₂的光响应范围至可见光甚至红外光区域,同时促进了光催化反应过程中光生载流子的分离.以罗丹明B(Rhodamine B,Rh B)为目标反应物,在可见光下考察了MOF衍生的Co₃O₄/SnO₂的光催化降解活性,发现Co₃O₄/SnO₂在60 min内可以降解89.6%的Rh B,分别是纯SnO₂和纯...     

铁精粉制备α-Fe2O3纳米粒子及其机理

采用商业磁铁矿铁精粉(Fe₃O₄),设计了提纯和制备工艺，成功制备出质量分数为99.5%以上、分散性良好的α-Fe₂O₃纳米粒子，对其提纯、制备工艺及机理进行了深入研究.结果表明：w_NaOH对除硅效果影响显著，当w_NaOH为39%时，可使原料矿粉中w_SiO2由1.11%降至0.032%,得到较纯铁精粉；随烧结温度的升高，α-Fe₂O₃颗粒的结晶度、形貌特征及磁性能随之发生变化；当烧结温度为670℃时，α-Fe₂O₃颗粒综合性能最佳，颗粒结晶度较高、分散性较好，具有亚铁磁性；通过对氢氧化铁沉淀物加热搅拌时间的控制，可有效调控α-Fe₂O₃的晶粒尺寸；当搅拌时间为60 min时，获得分散性好、平均粒径仅为35.3 nm的α-Fe₂O₃纳米粒子.     

原位制备核壳结构CoFe2O4@多孔碳球吸波性能研究

CoFe₂O₄具有良好的化学稳定性和磁损耗,可用于制备具有独特结构的电磁波吸收复合材料。在本研究中,通过原位制备将CoFe₂O₄磁性粒子引入中空多孔碳中,制备了具有核壳结构的CoFe₂O₄@碳空心球。本文研究了微观组织与电磁波吸收性能的关系。研究结果表明:通过构建多孔结构并调整多孔碳和CoFe₂O₄的比例,可以有效地协调磁损耗和介电损耗。CoFe₂O₄@多孔碳复合材料的最小吸收在5.8 GHz时达到?29.7 dB。此外,有效吸收带宽为3.7 GHz在厚度为2.5 mm。复合材料的微波吸收性能的提升是由于在材料引入多孔核壳结构和CoFe₂O₄磁性粒子。多孔结构与核壳结构之间的协调有利于提高复合材料衰减系数,并实现良好的阻抗匹配。同时,多孔核–壳结构增强了电磁波在多次散射和反射;并提供了大的固体–空界面和CoFe₂O₄–碳界面来诱导界面极化,增强电磁波极化损耗。此外,CoFe₂O₄磁性粒子的引入增强了自然共振、交换共振和涡流损耗的磁损耗。     

PEDOT:PSS/Fe3O4复合薄膜的制备及其超电容性能研究

以价格低廉的Fe₃O₄纳米颗粒为填料,聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)为基材制备复合材料,并采用高氯酸(HClO₄)对其进行后处理,获得PEDOT:PSS/Fe₃O₄柔性自支撑薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、X射线电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)对复合薄膜进行形貌和结构表征,并采用循环伏安(CV)和恒电流充放电(GCD)对其进行电化学性能分析。结果表明：经酸处理的PEDOT:PSS/Fe₃O₄复合薄膜表面粗糙,电化学性能得到较大提升,且倍率性能较好。在1 A/g时,放电比电容可达106 F/g,远远超出PEDOT:PSS原始膜和未处理的PEDOT:PSS/Fe₃O₄复合薄膜;在10 A/g时,放电比电容能够保持在81 F/g。     

通过Al2O3纳米流体润滑实现板带钢热轧过程的防氧化

板带钢热轧过程的氧化损失造成了极高的能源和材料损耗,是近年来的研究热点。而本文研究发现,将Al₂O₃纳米流体应用于板带钢热轧过程,能够在起到润滑作用的同时同步实现对带钢表面的氧化抑制作用,进一步通过板带钢热轧实验和分子动力学（MD）模拟研究了其作用机理。首先,Al₂O₃纳米粒子的加入显著提高了润滑剂的润滑性能,使轧后带钢的表面形貌最佳、粗糙度最低、表面缺陷最少。此外,钢板表面生成的氧化皮也变薄,铁氧化物中Fe₂O₃的比例显著变低。同时,轧后带钢表面有纳米粒子沉积,形成了厚度约193 nm的保护层。保护层主要由Al₂O₃和烧结的有机分子组成,阻止了钢板基体与空气的直接接触,从而实现了氧化抑制作用。分子动力学模拟结果表明,Al₂O₃层可以同时通过物理吸附和穿透阻隔效应阻挡了O₂和H₂O分子向金属基体的扩散。