硅酸盐对Ferrihydrite相转化为α-Fe2O3微粒形貌的调控作用

以Ferrihydrite(又称水合氧化铁hydrous iron oxide)为反应前驱物, Fe(II)为催化剂, 在微量Na₂SiO₃存在下, 控制pH＝6～9范围内合成出了亚微米级纺锤形和准立方形α-Fe₂O₃微粒. 研究了初始pH, Na₂SiO₃浓度, Ferrihydrite老化方式对相转化时间和产物形貌的影响, 利用XRD, SEM等手段对产物进行了表征. 结果表明, Na₂SiO₃对Ferriihydrite催化相转化有一定的抑制作用, 是影响其相转化过程及产物形貌的关键. 在弱碱性条件下, [Si]/[Fe^3＋]为0.01时可直接获得纺锤形(轴比≥2)或准立方形(300～400 nm) α-Fe₂O₃粒子, 并对形成机理进行了初步讨论.     

硅酸盐对Ferrihydrite相转化为α-Fe2O3微粒形貌的调控作用

以Ferrihydrite(又称水合氧化铁hydrous iron oxide)为反应前驱物, Fe(II)为催化剂, 在微量Na₂SiO₃存在下, 控制pH＝6～9范围内合成出了亚微米级纺锤形和准立方形α-Fe₂O₃微粒. 研究了初始pH, Na₂SiO₃浓度, Ferrihydrite老化方式对相转化时间和产物形貌的影响, 利用XRD, SEM等手段对产物进行了表征. 结果表明, Na₂SiO₃对Ferriihydrite催化相转化有一定的抑制作用, 是影响其相转化过程及产物形貌的关键. 在弱碱性条件下, [Si]/[Fe^3＋]为0.01时可直接获得纺锤形(轴比≥2)或准立方形(300～400 nm) α-Fe₂O₃粒子, 并对形成机理进行了初步讨论.     

NiO亚微米球的制备及其光催化性质

在混合溶剂体系中,通过简单的二步方法成功合成了NiO亚微米球。第一步,以Ni(CH3COO)2和精氨酸为主要反应物,160℃溶剂热反应8 h制备出前驱体;第二步,煅烧前驱体成功合成了NiO产物。利用X射线粉末衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),热重分析(TGA)等手段对产物进行了表征。在紫外光照射下,研究不同光催化剂对甲基橙溶液降解效果。结果表明,NiO亚微米球在紫外光照射条件下对甲基橙溶液有光降解作用。     

3D α-Fe2O3/掺氮石墨烯/碳纳米管复合材料及其储锂性能

针对α-Fe₂O₃负极在充放电过程中存在的体积膨胀及首次库伦效率低等主要问题,本文采用简单的水热法制备出具有三维多孔结构的α-Fe₂O₃/掺氮石墨烯(N-GNS)/碳纳米管(CNTs)复合材料。XRD,SEM,TEM及XPS等测试结果表明碳纳米管成功插入到掺氮石墨烯片层间,暴露N-GNS表面的晶格缺陷,为α-Fe₂O₃晶体生长提供了大量成核位点。粒径大小为30~70nm的α-Fe₂O₃颗粒均匀锚定于N-GNS/CNTs三维复合碳载体内进行高效储锂反应。电化学测试结果显示,这种三维复合结构有效改善了α-Fe₂O₃/GNS负极的电化学性能。     

室温研磨固相反应法制备γ-Fe2O3纳米粉体及其气敏性能研究

本文首次以硝酸铁Fe(NO₃)₃·9H₂O、氢氧化钠NaOH和聚乙二醇(PEG-200)为反应物，采用室温研磨固相反应法合成了γ-Fe₂O₃纳米粉体，并用红外光谱(FTIR)、X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和气敏元件测试系统对产物的结构、表观形貌及气敏性能进行表征。结果表明，FeOOH在300~500 ℃热处理1 h均为γ-Fe₂O₃晶相，粒径为4~10 nm；600 ℃热处理1 h后转化为α-Fe₂O₃晶相。300 ℃焙烧后获得的γ-Fe₂O₃纳米粉体制成的气敏元件对乙醇有较高的灵敏度和较好的选择性。另外，以FeCl₃为铁源时仅能得到纯α-Fe₂O₃纳米粉体，表明不同的铁源和PEG碳链的长短对产物的形成具有至关重要的影响。     

回流水热合成均分散纳米α-Fe2O3单晶粒子

系统地研究了以Fe(NO₃)₃为原料，回流水热合成均分散α-Fe₂O₃纳米粒子。实验结果显示:当pH=1时，随着水热时间的增加，由透射电镜测试可知，多孔性纺锤形α-Fe₂O₃单晶转变成粒径在45 nm左右的均分散菱形单晶;而Fe(NO₃)₃用氨水中和形成Fe(OH)₃凝胶后，随着初始pH值的增加，完全转变成α-Fe₂O₃所需的时间增加、粒径减小，但产物的结构更为完整。另外通过实验发现，反应体系中存在的电解质对α-Fe₂O₃晶体的生成有促进作用。同时对初始pH值及电解质对α-Fe₂O₃生成速率的影响机理进行了分析。     

球形α-Fe2O3纳米粉体的超声水解法合成与表征

Hematite (α-Fe₂O₃) nanopowder was synthesized from 0.1 mol·L^-1 FeCl₃ solution by sonochemical hydrolysis method, and characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron micrograph (TEM), Fourier transform infrared (FTIR), Fourier transform Raman (FT-Raman) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results showed that the spherical, well-dispersed α-Fe₂O₃ nanopowder was obtained with the average size of 20 nm. The possible mechanism for the formation of α-Fe₂O₃ nanoparticals was also discussed.     

四角星形BiVO4/Bi2O3催化剂的制备及性能研究

采用水热法合成具有四角星形貌的钒酸铋,再将钒酸铋浸渍在碱溶液里二次水热,制备出BiVO₄/Bi₂O₃催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),紫外-射(UV-Vis DRS)等方法征。可见光下,BiVO₄/Bi₂O₃复合物的光催化降解丹明B性能及光电优于纯BiVO₄。BiVO₄/Bi₂O₃复合材料形成了异质结构,有效抑制了光电子与空穴的复合效率。     

Fe2O3纳米粒子的配位聚合物固相热解制备及其储锂性能

以1,4-苯二甲酸为配体,FeCl₃为金属盐,采用溶剂热法合成了苯二甲酸-铁配位聚合物晶体。以其为前驱体,通过固相热解制备了尺寸均一的α-Fe₂O₃纳米粒子。利用XRD、FT-IR、SEM及TEM等手段对配位聚合物及其热解产物进行了表征。将α-Fe₂O₃纳米粒子用作锂离子电池负极材料,电化学测试结果表明:在0.1A·g^-1电流密度下充放电50次后,材料的可逆比容量仍保持在530mAh·g^-1,表现出较高的比容量和优异的循环稳定性。     

Fe2O3纳米粒子的配位聚合物固相热解制备及其储锂性能

以1,4-苯二甲酸为配体,FeCl3为金属盐,采用溶剂热法合成了苯二甲酸-铁配位聚合物晶体.以其为前驱体,通过固相热解制备了尺寸均一的α-Fe₂O₃纳米粒子.利用XRD、FT-IR、SEM及TEM等手段对配位聚合物及其热解产物进行了表征.将α-Fe₂O₃纳米粒子用作锂离子电池负极材料,电化学测试结果表明:在0.1 A·g^-1电流密度下充放电50次后,材料的可逆比容量仍保持在530 mAh·g^-1,表现出较高的比容量和优异的循环稳定性.     

Fe2O3填充碳纳米管作为锂离子电池负极材料的电化学性能

通过碳纳米管与硝酸铁水热反应和随后烧结处理合成了Fe₂O₃填充多壁碳纳米管，透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)分析显示，Fe₂O₃多数填充入碳纳米管管腔内，在碳纳米管外壁极少发现有附着物，碳纳米管中Fe₂O₃颗粒具有γ-Fe₂O₃结构，这与水热法制备的的纺锤状Fe₂O₃(α-Fe₂O₃相)明显不同。这是因为硝酸将管壁及管端腐蚀，Fe³⁺由于毛细管作用进入管腔。文章初步研究了Fe₂O₃填充多壁碳纳米管、水热法合成的纳米Fe₂O₃颗粒和硝酸纯化的多壁碳纳米管的电化学嵌/脱锂性能。研究发现，Fe₂O₃填充多壁碳纳米管具有Fe₂O₃的高的放电容量和碳纳米管的低放电电位特征。由于碳纳米管的限定作用，缓解了碳纳米管空腔内γ-Fe₂O₃在反复锂嵌/脱过程中的结构应变，该复合材料表现出具有良好的循环稳定性。     

复合碳纳米管增强纳米Ag2CO3的可见光催化活性和稳定性

在二甲基甲酰胺溶液中, 通过简单的沉淀法制备了纳米Ag₂CO₃和碳纳米管(CNT)的复合物. 用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电镜(SEM)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱(DRS)表征了所制备的Ag₂CO₃/CNT复合物, 通过在可见光下降解甲基橙(MO)检测了样品的光催化活性. 结果表明, 纳米Ag₂CO₃颗粒与CNT结合良好. CNT的含量为1.5% (w)的Ag₂CO₃/1.5% CNT复合物活性最高, 经过60 min 的降解, 甲基橙的降解率达到93%. 与纯相纳米Ag₂CO₃比较, CNT的加入还提高了Ag₂CO₃的稳定性, 经过三次循环降解, Ag₂CO₃/1.5% CNT复合物还能降解81%的甲基橙, 而纳米Ag₂CO₃只能降解59.5%的甲基橙. 其活性和稳定性提高的原因是由于CNT的高导电性, 它不仅促进了电子-空穴对的分离, 还能快速转移产生的光生电子.     

中空Ta2O5/TiO2复合光催化剂的可控氧化制备及性能

以钛粉、钽粉为原料,炭黑作为反应性模板,通过熔盐法在炭黑表面原位生长了TaTiC₂纳米碳化物涂层,并以所得TaTiC₂/C复合物为碳化物前驱体,再经可控氧化制备出中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂。采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见（UV-Vis）漫反射（DRS）及N₂物理吸附等手段对所制备的光催化剂进行形貌、显微结构及孔结构表征。以高压汞灯为紫外光源,以亚甲基蓝为目标降解物,通过光催化降解实验评价中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂的光催化活性。结果表明,熔盐法生长碳化物涂层厚度均匀（20~30 nm）,碳化物主要以TaTiC₂晶相存在且具有纳米级的颗粒尺寸。中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂同时具有200 nm左右的中空大孔结构及壳层10 nm左右的介孔结构。中空大孔和介孔的存在提高了所制备催化剂对亚甲基蓝的吸附能力。此外,TiO₂与Ta₂O₅通过电子能带结构的耦合,有效提高了光生电子和空穴的分离效率,从而显著提高了光催化活性。n_Ti∶n_Ta=2.5∶1.5时,相应的中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂表现出最佳的光催化活性,对亚甲基蓝的紫外光催化降解率高达97%。     

Sr2Ta2O7纳米片的水热合成及其高效光降解甲基橙溶液的性能研究

采用水热法制备了Sr₂Ta₂O₇纳米片,并通过XRD、UV-Vis、SEM和TEM等手段对其进行了表征。以降解甲基橙溶液为反应模型,研究了Sr₂Ta₂O₇纳米片的光催化性能。光催化结果表明,水热法制备的Sr₂Ta₂O₇纳米片具有更高的光催化降解效率,为固相法制备的块体Sr₂Ta₂O₇样品的2倍。二者催化性能上差异主要是由于两种方法制备的样品具有不同的晶粒大小和比表面积造成的。     

高密度非球形和球形LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的合成和性能比较

利用二次干燥法和共沉淀法分别制备出了非球形的Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3OOH前驱体和球形Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3(OH)₂前驱体, 并分别和LiNO₃混合烧结合成高密度非球形和球形的锂离子正极材料Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂. XPS分析表明, 二次干燥法制备的非球形Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3OOH前驱体其过渡金属Ni, Co和Mn的价态分别是＋2, ＋3和＋4, 而共沉淀法制备的球形Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3(OH)₂前驱体其各金属价态为＋2; X射线衍射分析表明, 非球形的Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3OOH前驱体比球形的前驱体具有较高的活性, 能够在低温下合成出Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂, 而且制备的产物结晶度高, 具有规整的层状α-NaFeO₂结构, 扫描电镜显示制备的非球形产物颗粒均匀, 颗粒间隙小, 振实密度高达2.95 g•cm^－3, 远高于球形的振实密度2.35 g•cm^－3; 充放电实验表明, 由非球形前驱体制备的Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂其充放电性能和循环性能以及体积比容量均高于球形正极材料.     

不同晶型Bi2O3可见光光催化降解罗丹明B的研究

采用化学沉淀法制备了α、β、γ 3种晶体结构的Bi₂O₃光催化剂。利用XRD、TEM、氮气吸附、TG-DSC、紫外-可见漫反射光谱对样品的晶体结构、微观形貌、光学吸收特性进行了表征,并以罗丹明B(RhB)作为模型污染物,研究了不同的粉体光催化剂在可见光(λ>420 nm)照射下的光催化能力。结果表明：制备的α-Bi₂O₃为长3 μm、宽1 μm的板条状颗粒,带隙为2.84 eV;β-Bi₂O₃为粒径约150 nm的不规则颗粒,带隙为2.75 eV;γ-Bi₂O₃为直径6 nm、长度150~200 nm的纳米管,带隙为2.68 eV。在可见光照射下Bi₂O₃光催化降解RhB的活性如下：γ-Bi₂O₃>β-Bi₂O₃>α-Bi₂O₃,其中γ-Bi₂O₃在辐照60 min后对罗丹明B的脱色率可达97%以上。     

BiOI/Bi2WO6对甲基橙和苯酚的光催化降解及光催化机理

采用简单的沉积方法制备了不同碘化氧铋含量的BiOI/Bi₂WO₆光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)和BET比表面积测量对其进行了表征。在紫外和可见光的照射下,使用甲基橙和苯酚的光催化降解评价了BiOI/Bi₂WO₆催化剂的光催化性能。结果表明：与商业P₂₅和纯Bi₂WO₆相比,13.2%BiOI/Bi₂WO₆光催化剂具有更高的紫外和可见光催化性能。这明显增加的光催化活性主要归功于光生电子和空穴在Bi₂WO₆和BiOI界面上的有效转移,降低了电子-空穴对的复合。基于BiOI和Bi₂WO₆的能带结构,提出了光生载流子的一种转移过程。自由基清除剂的实验表明,OH,h⁺,O₂和H₂O₂,特别是h⁺,共同支配了甲基橙和苯酚的光催化降解过程。     

Fe3O4/MAl水滑石(M=Zn、Co、Ni)复合物光催化降解亚甲基蓝的性能、动力学与机理

基于低成本、无毒害、光吸收性强的四氧化三铁（Fe₃O₄）和大比表面、高稳定性的水滑石（LDHs）,制备了Fe₃O₄@MAl-LDHs （M=Zn、Co、Ni）复合物并用于典型偶氮染料亚甲基蓝的光催化降解。通过X射线粉末衍射（XRD）、紫外可见（UV-Vis）吸收光谱、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）以及N₂吸附-脱附测试表征了复合材料的组成与结构。光催化实验表明,最佳反应条件为催化剂用量50 mg、光照强度500 W、pH=9、反应温度40℃,此时,Fe₃O₄@MAl-LDHs复合材料对亚甲基蓝的降解率从LDHs的23.2%大幅提升到87.0%。LDHs对亚甲基蓝的降解主要来自·OH,而Fe₃O₄@CoAl-LDHs光降解活性的贡献主要由·OH和空穴提供。此外,LDHs和Fe₃O₄@CoAl-LDHs的电化学性质也存在较大差异。     

Ceramic Filter Balls Loaded with α-Fe2O3 and Their Application to NH3-N Wastewater Treatment

Hydrolysis reaction of Fe(NO₃)₃ at a high temperature in the presence of urea as the homogeneous precipitant was studied. With the prepared ceramic filter balls loaded with α-Fe₂O₃ after high temperature calcination, the loading of α-Fe₂O₃ on the porous ceramic filter balls from Fe(NO₃)₃ solutions of different concentrations and mechanical stability of the loaded α-Fe₂O₃ were studied. The product was characterized using XRD and SEM. Adsorption experiments were conducted to evaluate the performance of the product in adsorbing NH₃-N. It turned out that the specific surface area of the ceramic filter balls loaded with α-Fe₂O₃ had increased to 36.5387 m²/g from original 4.6127 m²/g. When the concentration of Fe(NO₃)₃ was 0.40 mol/L, the loading of α-Fe₂O₃ on the ceramic filter balls accounted for 8.4% of the total mass of the adsorbent and α-Fe₂O₃ was adsorbed on the filter balls very well. The adsorption isotherm of NH₃-N on the ceramic filter ball adsorbent loaded with α-Fe₂O₃ was of Langmuir type. The saturated adsorption capacity was 3.33 mg/L, and the adsorption constant K was 0.1873. NH₃-N was adsorbed by α-Fe₂O₃ more easily, which was a kind of specific adsorption.     

高密度非球形和球形LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的合成和性能比较

利用二次干燥法和共沉淀法分别制备出了非球形的Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3OOH前驱体和球形Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3(OH)₂前驱体, 并分别和LiNO₃混合烧结合成高密度非球形和球形的锂离子正极材料Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂. XPS分析表明, 二次干燥法制备的非球形Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3OOH前驱体其过渡金属Ni, Co和Mn的价态分别是＋2, ＋3和＋4, 而共沉淀法制备的球形Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3(OH)₂前驱体其各金属价态为＋2; X射线衍射分析表明, 非球形的Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3OOH前驱体比球形的前驱体具有较高的活性, 能够在低温下合成出Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂, 而且制备的产物结晶度高, 具有规整的层状α-NaFeO₂结构, 扫描电镜显示制备的非球形产物颗粒均匀, 颗粒间隙小, 振实密度高达2.95 g•cm^－3, 远高于球形的振实密度2.35 g•cm^－3; 充放电实验表明, 由非球形前驱体制备的Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂其充放电性能和循环性能以及体积比容量均高于球形正极材料.