磁性Fe_3O_4/α-Fe_2O_3核壳材料降解水中亚甲基蓝

以Fe_3O_4为核,以α-Fe_2O_3为壳层,合成出一种核壳结构的Fe_3O_4/α-Fe_2O_3纳米复合材料.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X-射线衍射仪(XRD)等表征手段对核壳材料的形貌、组成及结构等进行了表征,并将其应用于亚甲基蓝溶液的降解.结果表明:核壳结构的Fe_3O_4/α-Fe_2O_3纳米粒子粒径约为50~80nm.当H_2O_2用量为0.23mol/L,Fe_3O_4/α-Fe_2O_3投加量为5g/L,pH值为2,亚甲基蓝溶液初始质量浓度为5.0mg/L,60min内亚甲基蓝的降解可达98.7%.Fe_3O_4/α-Fe_2O_3纳米粒子经过3次循环使用后,对亚甲基蓝仍具有较好的降解能力.     

Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化降解罗丹明B

为了使g-C_3N_4光生电子和空穴容易复合,改善可见光响应低等缺点,该实验中采用溶胶-凝胶法将g-C_3N_4和α-Fe_2O_3进行复合形成g-C_3N_4异质结光催化剂,再采用光沉积法将Ag沉积在α-Fe_2O_3/g-C_3N_4上,构建Z型机制Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4催化剂材料,改善光生电荷的分离和传输能力及可见光响应,进一步增强其光催化降解污染物活性.最后通过XRD、FT-IR、XPS、SEM、TEM、紫外-可见漫反射光谱表征光催化剂结构和性能,并以染料罗丹明B溶液模拟废水,研究催化剂的降解动力学特性,通过活性基团捕获实验探究光催化机制.实验结果表明:(1)α-Fe_2O_3和g-C_3N_4复合形成异质结,当α-Fe_2O_3负载量为3%时,α-Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化性能比纯的g-C_3N_4有了明显的提高,光催化性能降解罗丹明B达到79%.(2)Ag负载在α-Fe_2O_3/g-C_3N_4,当Ag的负载量为3%时,在可见光下3.5 h能够对罗丹明B达到95%以上的降解.(3)Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4增强的光催化剂性归因于α-Fe_2O_3和g-C_3N_4形成异质结以及Ag加入后形成Z型异质结结构.     

超细Co-γ-Fe_2O_3磁粉的研制

应用TEM、XPS、XRD等分析技术,研究了包钴过程中各种因素对钴改性γ-Fe_2O_3磁粉的微观结构以及磁性能的影响。结果表明,钴铁氧体的形成是Co-γ-Fe_2O_3磁粉磁性能提高的主要原因。包少量钴(钴含量<1%),可使原磁粉的矫顽力提高约6.37kA/m。     

柠檬酸溶胶-凝胶法制备钡铁氧体晶相变化的研究

采用柠檬酸溶胶-凝胶法制得钡铁氧体磁性粉末,借助热质量分析(TGA)、红外光谱(FT-IR)、X线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)测试手段研究了不同柠檬酸添加量对煅烧产物晶型的影响。结果表明:当柠檬酸与金属硝酸盐摩尔配比n(CA)/n(MN)≤1.2时,钡铁氧体晶相为W型,当n(CA)/n(MN)=2时,晶相转变为M型;随着柠檬酸量的增加,燃烧产物的晶化温度升高;过量柠檬酸添加改变了中间产物Fe的存在形式,促使γ-Fe_2O_3转化为热稳定性好的α-Fe_2O_3,进而使得W型钡铁氧体的成型温度升高,出现M晶型钡铁氧体。     

α-Fe_2O_3/ZnFe_2O_4复合薄膜光生电荷分离与光电性质研究

采用溶胶-凝胶法分别制备出α-Fe_2O_3和Zn Fe2O_4两种胶体,在ITO透明导电玻璃上制备成不同厚度配比的α-Fe_2O_3/ZnFe_2O_4异质结.XRD检测结果表明,复合薄膜两种组分都达到了良好的结晶状态;而且,各复合薄膜体系都呈现出了异质结复合结构的光吸收特性,但光吸收性质差异不明显.稳态表面光电压谱测试结果表明,两组分的厚度分别在1.3μm(α-Fe_2O_3)和1.8μm(ZnFe_2O_4)时达到最佳光伏响应强度.在正的外电场诱导下,组分厚度分别为1.3μm(α-Fe_2O_3)和1.8μm(Zn Fe_2O_4)的复合薄膜具有更为优越的光伏响应特性.     

两类异质结构中光生电荷分离效率与光电性质

首先制备Cu4Bi4S9纳米带与石墨烯不同比例复合体系(CBS-graphene),其中石墨烯质量分数分别为:0.4%,0.8%,1.2%,1.6%,2.0%和2.4%.以α-Fe_2O_3为电子受主,CBS和CBS-graphene为电子施主,制备成α-Fe_2O_3/CBS、α-Fe_2O_3/CBS-graphene两类异质结构及体相异质结太阳能电池.XRD检测结果表明,异质结两组分都达到了良好的结晶状态;而且,两类复合体系都呈现出了复合结构的光吸收特性,但光吸收性质无明显差异.对于CBS-graphene,随着石墨烯含量逐步增加其光伏性质逐渐增强,当石墨烯质量分数为1.6%时达到最佳光伏响应强度,此后其光伏性质逐渐减弱.稳态和电场诱导表面光电压谱表明两类异质结都具有优越的光伏性质,但α-Fe_2O_3/CBS-graphene呈现出明显优于α-Fe_2O_3/CBS的光伏响应.基于石墨烯质量分数为1.6%,α-Fe_2O_3/CBS和α-Fe_2O_3/CBS-graphene两类体相异质结太阳能电池最高光电转换效率分别为3.1%和6.8%.从异质结厚度、能级匹配、石墨烯导电网络以及优越的电子传输特性几个方面,详细讨论了光生电荷分离的影响因素及光生电荷传输动力学.     

超细α-FeOOH表面包敷剂的作用机制

研究了包敷磷酸盐和稀土氧化物对α-FeOOH分散性、γ-Fe_2O_3热稳定性和磁性能的影响规律。结果发现,包敷磷酸盐能明显提高γ-Fe_2O_3磁性能。此类包敷剂的作用效应为六偏磷酸钠>高聚磷酸钠>焦磷酸钠。La_2O_3可阻止γ-Fe_2O_3烧结和相变,该作册源于La~(3+)在γ-Fe_2O_3晶格母体的填隙和La_2O_3与γ-Fe_2O_3间的界面化学作用。     

基于黄铁矿合成α-Fe2O3纳米颗粒及其对NO2的气敏特性

本研究以黄铁矿纯矿物为铁源,采用直接焙烧法合成出α-Fe_2O_3纳米颗粒,并利用XRD和SEM对制备出的α-Fe_2O_3纳米颗粒的晶体结构和微观形貌进行表征。结构表征结果表明,所制备出的α-Fe_2O_3纳米颗粒结晶良好、纯度较高,晶粒尺寸在100～200 nm之间,分散性良好。气敏测试结果表明,α-Fe_2O_3纳米颗粒对NO_2气体具有优良的气敏性能,并在最佳工作温度150℃时获得对10×10~(-6)的NO_2气体的最大灵敏度16.7,同时展现出了良好的稳定性、重现性以及选择性。通过电子耗尽层理论对α-Fe_2O_3纳米颗粒的气敏机理进行了分析和探讨。     

Transition-metal-doped Fe2O3 nanoparticles for oxygen evolution reaction

Hematite(α-Fe_2O_3)has been extensively studied as a promising photocatalyst,with the capacity to split water under visible light.To tune its electronic structure and improve the performance for oxygen evolution reaction(OER),high-quality single crystals ofα-Fe_2O_3nanoparticles were synthesized and doped by various transition metals(M=V,Cr,Mn,Zn,Co,Ni,Cu,Nb,Mo,Ti)by a molten-salt flux method.Optical,electronic and catalytic properties of transition-metal-dopedα-Fe_2O_3(TM-dopedα-Fe_2O_3)have been systematically investigated.Cobalt has been identified as the best dopant forα-Fe_2O_3,reducing the OER overpotential by 0.16 V with respect to the undoped.     

β-Fe_2O_3基可见光催化材料的制备及其降解四环素研究

Fe_2O_3作为一种光催化材料,在光催化降解抗生素类污染物方面有着广泛的应用.为了进一步提高β-Fe_2O_3在可见光下降解水中抗生素的催化效率,通过水热法和浸渍法合成了β-Fe_2O_3、g-C3N4/β-Fe_2O_3和Ag/β-Fe_2O_3材料,并通过XRD、SEM、DRS、FTIR、XPS等现代表征技术手段对制备出的光催化剂进行了结构及光催化性能分析.并比较了可见光下β-Fe_2O_3、g-C3N4/β-Fe_2O_3和Ag/β-Fe_2O_3材料光催化降解效果.结果表明:在pH为10时制备的负载1.5 wt%Ag的Ag/β-Fe_2O_3催化材料在可见光下降解四环素的效率最高,降解率达到了95%(120min),表现出很好的催化活性,为利用光催化法处理抗生素废水提供了一种新型的可见光催化材料.     

α-Fe_2O_3纳米颗粒的制备及其对曙红B的吸附性能研究

以Fe(NO_3)_3·9H_2O与Na_2S_2O_3为前驱体溶液,加入表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP),采用光化学合成方法首先制备FeO(OH)/S粉体材料,然后通过高温煅烧后得到Fe_2O_3纳米颗粒.结果表明,随着煅烧温度的升高,α-Fe_2O_3纳米颗粒的结晶度变好,晶粒粒度逐渐增大;α-Fe_2O_3纳米颗粒对曙红B具有较好的吸附效果,煅烧温度为400℃时吸附效果最佳.研究了不同吸附剂用量、p H对吸附性能的影响.Fe_2O_3纳米颗粒对曙红B的吸附过程符合二级动力学与Freundich等温吸附模型,最大吸附量为368 mg/g.     

铁系气敏材料及其化学制备技术

γ-Fe_2O_3气敏材料是铁系气敏材料的先导,它具有原料易得、价廉、灵敏度和选择性高以及不受湿度影响的优点.但是它的热稳定性较差.在此基础上开发出了α-Fe_2O_3气敏材料,以克服这一缺点.本文探讨了铁系材料的气敏机理,着重提出了α-Fe_2O_3的气敏机理及其模型.根据机理给出了制备铁系气敏材料的基本工艺.     

添加离子对α—Fe2O3气敏性能影响的研究

本文通过对各种添加微量金属离子的α-FeOOH脱水转变为α-Fe_2O_3的热力学数据及其粒子形貌和其相应材料制备成气敏元件的性能研究,对添加离子于α-FeOOH粒子生成的影响以及脱水后相应α-Fe_2O_3气敏性能影响的原因进行了讨论。并且,根据对添加不同量Sn~(4+)的α-Fe_2O_3样品进行穆斯堡尔谱的测定,讨论了添加离子对α-Fe_2O_3气敏性能影响的机理。     

α-Fe_2O_3微晶结晶动力学的红外光谱研究

本研究采用了红外光谱固体粉末分析法,利用其在指纹光波区的结构敏感特性研究了α-Fe_2O_3的结晶动力学问题.本研究表明.由热分解获得的α-Fe_2O_3晶体成长过程,具有一般固态结晶动力学的特点.红外分析提供了对这类问题研究的一种快速简便的新方法.     

铁氧化物介导厌氧生物强化降解对硝基氯苯

针对采用传统厌氧生物技术处理含硝基芳香族化合物(NACs)废水时存在降解速率低、系统稳定性差和运行成本高等问题,以α-Fe_2O_3为电子传递介体与厌氧生物系统进行耦合,探究其降解以对硝基氯苯(4-CNB)为代表的NACs的效果,并阐述耦合作用机制。初始质量浓度为45 mg/L 的4-CNB在耦合系统内反应56 h后,其残留质量浓度为(3.24±0.13) mg/L,而在厌氧生物对照系统和α-Fe_2O_3对照系统中分别为(15.47±0.43)mg/L和(44.48±0.01)mg/L,表明α-Fe_2O_3的投加对厌氧生物降解4-CNB具有显著的强化作用。4-CNB在耦合系统内的降解效率与α-Fe_2O_3的投加量在1～3 g/L范围内呈现显著的正相关,当α-Fe_2O_3的投加量为5 g/L时,其对厌氧微生物产生较强的抑制作用。相比于厌氧对照系统,4-CNB在耦合系统内的降解更符合一级动力学,进一步验证了α-Fe_2O_3与厌氧微生物之间在降解4-CNB过程中具有一定的协同效应。此外,α-Fe_2O_3的投加可显著降低厌氧生物系统内的氧化还原电位(ORP)和增强pH自缓冲能力,这些均有利于4-CNB的还原降解。电子传递体系 (ETS) 活性在耦合系统和厌氧生物对照系统中分别为48.77 μg/(g·min)和32.19 μg/(g·min),进一步表明了α-Fe_2O_3可作为厌氧还原4-CNB过程的电子传递介质。综上所述,采用α-Fe_2O_3作为电子传递介质可以强化厌氧微生物的还原活性,可为实现含NACs废水的大规模处理提供新的技术储备。     

不同形貌α-Fe_2O_3的制备及其光催化活性

利用水热方法制备纺锤形和六角形形貌的α-Fe_2O_3,并考察其在可见光照射下对甲基橙和罗丹明B的光降解性质.结果表明:所制备的样品均为六方相赤铁矿结构且大小均匀;六角形比纺锤形形貌α-Fe_2O_3的禁带宽度小,可吸收较大波长范围内的可见光;六角形形貌α-Fe_2O_3具有较高的降解率、降解速率常数和光催化活性.     

The role of isotropic and anisotropic Hubbard corrections for the magnetic ordering and absolute band alignment of hematite α-Fe_2O_3(0001)surfaces

An isotropic (+U) and anisotropic [+(U-J)] corrected Density Functional Theory study for bulk hematite (α-Fe_2O_3) was carried out,and several competing terminations of its (0001) surface modeled via slabs of increasing thickness from twelve to thirty-six Fe-layers.In spite of small quantitative differences,the use of either U or (U-J)corrections showed not to qualitatively affect the results of the simulations both for bulkα-Fe_2O_3 and the lowestenergyα-Fe_2O_3(0001) surface studied,regardless of the thickness of the slab used.The energy favored antiferromagnetic ordering of bulkα-Fe_2O_3 was preserved in the relaxed slabs,with the largest surface-induced effects limited to the outermost three Fe-layers in the slabs.Mixed O-and Fe-terminations were found to be energetically favored and insulating.Conversely,fully O-or Fe-terminated surfaces were calculated to be energetically disfavored and metallic.Finally,the role of Fe-or O-termination for the semiconducting or metallic nature as well as absolute band alignment ofα-Fe_2O_3 (0001) surfaces was analyzed and discussed with respect to the challenges in enhancing the activity ofα-Fe_2O_3 samples as photo-electrode for water splitting.     

Co-Fe-γFe_2O_3磁粉包复过程的研究

本文通过对Co-Fe-γFe_2O_3磁粉的包复过程进行研究,讨论了外延钴铁氧体包复层中Fe~(2+)离子的作用及对磁性能影响的机理,并发现包复溶液的[OH]~(1-)浓度通过改变外延钴铁氧体包复层中的Fe~(2+)离子量而起作用.文中对钴铁氧体的包复增加了γ-Fe_2O_3矫顽力的机理也进行了探索.     

α—Fe2O3超微粒的制备及其气敏性能的研究

本文采用制备超微粒的方法制得α—Fe_2O_3,并用该材料制作成α-Fe_2O_3系气敏元件。由该材料及添加微量元素后所制作的元件对乙醇有良好的选择性和灵敏度。文中同时也讨论了不同加热功率、不同的电极材料对元件气敏性能的影响。并对α-Fe_2O_3的气敏机理作了扼要的讨论。     

超细α-FeOOH热转变过程规律及热处理工艺 Ⅱ.还原、氧化条件对γ-Fe_2O_3结构及磁性能的影响

研究了热处理过程中α-Fe_2O_3还原、Fe_3O_4氧化机理,考察了还原、氧化条件对γ-Fe_2O_3微观结构及磁性的影响。结果表明,还原温度和还原气空速是影响还原程度的重要参数。当还原温度为380℃、空速为1200h~(-1)时,所获磁粉矫顽力最高。Fe_3O_4烧结为表面扩散控制。Fe_3O_4向γ-Fe_2O_3的相变过程能加速粒子烧结。同时发现,当Fe_3O_4氧化不充分时,立方γ-Fe_2O_3中存在四方γ-Fe_2O_3杂相。