e—HTiNbO5@Fe2O3纳米复合材料的制备与结构特征
不同形貌Fe2O3氧化石墨烯复合材料的制备及光催化性能研究
石墨烯是一种带隙为0的半导体， 并且具有独特的二维片层结构，优 良的储存和传输电子的性能，因此， 在光催化领域，常将石墨烯与半导 体复合，形成复合光催化剂，旨在 提高半导体光催化剂的光生电荷的 空间分离效率。本项目拟合成不同 形貌的Fe2O3，并利用水热法合成氧 化铁-石墨烯复合材料并研究其复合 材料的可见光光催化性能。
项目研究内容
针对三氧化二铁氧气吸附能力差导致的光生电荷 分离效率低得缺点，展开本次项目的研究内容，主要 分为两个方面，（一），通过复合石墨烯和磷酸功能 化石墨烯，提供纳米三氧化二铁的光生电荷的空间分 离效率，从而提高其可见光催化活性。（二），通过 引入N掺杂石墨烯，进一步提高石墨烯-Fe2O3纳米复 合材料的可见光活性，重点分析不同N的掺杂类型对 复合体系氧气吸附量和导电性的影响。
不同形貌三氧化二铁的制备方法简介
1，固相法
2，气相法
3，液相法
其中，液相法制备三氧化二铁最为的研究最为广泛， 液相法主要包括水热法，溶剂热法，和液相模板法 等。
由于在太阳光普中可见光占44%的比例， 所以发展可见光催化剂已成为了近年来研 究的热点，同时光催化技术具有成本低， 操作简便，反应条件相对温和，无二次污 染，矿化度高等优点，已被广泛应用于有 毒污染物的降解，光电化学水氧化和光催 化产氢中。人们常用石墨烯来与半导体复 合，以改善半导体的光催化活性。
图（1），二维蜂窝结构石墨烯
三氧化二铁具有理论容量高， 成本低，制备简单等优点，使其成 为近些年来非常热门的制备材料之 一。同时氧化铁也具有循环稳定性 差，导电性弱等缺点，为了改善氧 化铁的循环性能和倍率特性，通常 采用不同形态的氧化铁材料。不同 形态的氧化铁晶体具有不同的电学， 磁学以及力学等性能
不同形貌Fe2O3教师: 赵春艳
α-Fe2O3纳米微粒的制备与表征
α-Fe2O3纳米微粒的制备与表征摘要：以PEG6000为表面活性剂，在水热条件下成功制备了α-Fe2O3纳米微粒。
α-Fe2O3纳米微粒的形成是通过Fe2(SO4)3·6H2O逐步水解得到的，反应时间，反应温度，反应物浓度对这一过程有重要影响。
利用TEM和XRD对Fe2(SO4)3·6H2O水解过程进行了分析，并对α-Fe2O3纳米微粒的形成机制进行了探讨。
关键词：α-Fe2O3 纳米微粒制备机理中图分类号： G644.5 文献标识码： A 文章编号： 1671-8437（2009)1-0113-021 前言α-Fe2O3在铁氧化物中是最稳定的一种化合物，带隙宽2.2eV, 是一种半导体材料，可用作颜料、催化剂、气敏材料，而且是制备γ-Fe2O3 (γ-Fe2O3常用作磁记录材料)的原料。
过去几年，纳米氧化铁的合成及性质研究是纳米材料领域的一个研究热点。
到目前为止，已发展了很多方法制备氧化铁纳米微粒，例如气-固生长法、溶胶-凝胶法、电化学合成法、氧化还原法、水热法和溶剂热法等。
其中，水热法具有反应条件温和，环境友好，工艺简单等优势，在所有的制备方法中倍受关注。
水热法制备α-Fe2O3通常涉及两步反应，首先制得α-FeOOH，然后经过热处理得到α-Fe2O3纳米粒子。
本工作中，我们以PEG6000为表面活性剂，水热法处理Fe2(SO4)3·6H2O成功制得了α-Fe2O3纳米粒子，并重点探讨了反应时间和反应温度对产物的组成与结构的影响，提出了α-Fe2O3纳米粒子的生长机制。
2 实验方法2.1 实验所用试剂及设备Fe2(SO4)3·6H2O (分析纯，洛阳市化学试剂厂)；PEG-6000 (聚乙二醇6000)(分析纯，广东西陇化工厂)；所用设备为45mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜。
2.2 制备称取一定量的Fe2(SO4)3·6H2O和PEG-6000置于烧杯中，加入20mL蒸馏水，超声10分钟得乳黄色溶液。
铁（氢）氧化物纳米结构的合成及物性分析
ＴｈｅＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＩｒｏｎＯｘｉｄｅ（Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）ＮａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓＴｈｉｓｔｈｅｓｉｓｓｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＺｈｅｊｉａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＳｃｉｅｎｃｅｂｙＬｉＧｕ０ＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆ．Ｇａｏ－ＨｕｉＤｕＺｈｅｊｉａｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＲｅａｃｔｉｖｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙｏｎＳｏｌｉｄＳｕｒｆａｃｅｓ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｈｙＳｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＺｈｅｊｉａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｈｕａ，ＣｈｉｎａＭａｙ２０１２ＡＢＳｎ认ＣＴｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓａｓｅｍｉ－ｈａｒｄｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｒｏｎｏｘｉｄｅ（ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）；Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ；Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ；Ｐｒｏｐｅｒｔｙ；Ｇｒｏｗｔｈｍｅｃｈａｎｉｓｍ目录６．２．１实验药品试剂………………………………………………………．．４９６．２．２实验过程……………………………………………………………．．５０６．２．３结构与物性表征……………………………………………………．．５０６．３结果与讨论…………………………………………………………………５１６．３．１ａ．ＦｅＯＯＨ微球的ＸＲＤ分析…………………………………………５１６．３．２ａ．ＦｅＯＯＨ微球的ＳＥＭ和ＴＥＭ分析………………………………．５１６．３．３ａ．ＦｅＯＯＨ微球的磁性性质…………………………………………．５２６．４结论…………………………………………………………………………………………………．５３第七章结论与展望…………………………………………………………………５５７．１结论…………………………………………………………………………５５７．２展望…………………………………………………………………………５６参考文献……………………………………………………………………………”５１７致谢……………………………………………………………………………………………………………”６。
毕业设计(论文)-Fe2O3-ZnO复合纳米粒子的制备及其光催化性能模板
本科毕业论文（设计）题目：Fe2O3-ZnO复合纳米粒子的制备及其光催化性能院（系）理学院专业化学年级2007姓名学号指导教师职称教授2011 年06 月13 日目录摘要 (1)Absaract (2)第一章绪论 (3)1.1 半导体光催化技术 (3)1.1.1半导体光催化反应机理 (3)1.1.2半导体光催化的研究现状 (4)1.1.3半导体光催化存在的问题及发展趋势 (5)1.2 纳米ZnO光催化材料 (6)1.2.1纳米ZnO的晶体结构 (6)1.2.2纳米ZnO的应用 (6)1.2.3纳米ZnO的制备方法 (7)1.2.4提高ZnO光催化性能的途径 (7)1.3 纳米Fe2O3的研究 (8)1.3.1纳米Fe2O3的晶体结构 (8)1.3.2纳米Fe2O3的应用 (9)1.3.3纳米Fe2O3的制备方法 (9)1.4 本文研究思路及内容 (11)第二章实验部分 (12)2.1 仪器与药品 (12)2.1.1主要实验仪器 (12)2.1.2主要实验药品 (12)2.2 实验内容 (13)2.2.1纳米ZnO和Fe2O3粒子的制备 (13)2.2.2复合纳米粒子α-Fe2O3-ZnO的制备 (13)2.2.3光催化活性测试 (13)2.3 测试仪器与方法 (13)2.3.1X-射线衍射测试 (13)2.3.2紫外-可见漫反射测试 (13)2.3.3光伏测试 (14)2.3.4扫描电镜测试 (14)2.3.5原子荧光测试 (14)第三章结果分析与讨论 (15)3.1纳米ZnO的谱图分析 (15)3.1.1纳米ZnO的XRD谱图分析 (15)3.1.2纳米ZnO的SEM图分析 (17)3.1.3纳米ZnO的PL谱图分析 (17)3.1.4纳米ZnO的光催化活性测试 (18)3.2 纳米Fe2O3的谱图分析 (19)3.2.1纳米Fe2O3的XRD谱图分析 (19)3.2.2纳米Fe2O3的光催化活性测试 (21)3.3 Fe2O3-ZnO复合纳米粒子的谱图分析 (21)3.3.1复合样品的XRD谱图分析 (21)3.3.2 样复合品的SPS谱图分析 (22)3.3.3复合样品的光催化活性测试 (23)结论 (24)参考文献 (25)致谢 (27)摘要氧化锌是一种较具有代表性的宽带隙半导体。
纳米氧化铁的制备和表征.
XRD图谱分析
Scherrer公式d = Kλ/( B1/2cosθ)再结合XRD图谱 计算出Fe2O3粉末的平均粒子大小 。 经过计算得到-Fe2O3纳米颗粒的晶粒直径为 27nm 。
SEM图
a) b)
（a）显示样品的颗粒呈纺锤形,长度约300～400nm, 中心直径约60～70 nm,长径比约为5 ； 在样品中，还存在一些平均直径在15～20nm的球形小颗粒，且其它大部分小组做出的结 果大多为此种情况 如（b） 图，为球形颗粒，平均直径约20～60nm
纳米氧化铁 的制备和表征
实验组员：刘珵、刘淼 指导老师：司峰老师
汇报主要内容
氧化铁类型的简单介绍 几种制备方法的介绍 实验结果与讨论 实验方法讨论
通常，铁的氧化物及其羟基氧化物均归属于氧化铁系列化合物，按价态、 晶型和结构的不同可分为（α -，β -，γ -）Fe2O3、Fe3O4、FeO 和（α -， β -，γ -，δ -）FeOOH，按色泽的不同又可分为红、黄、橙、棕、黑等。
Vout ＝ [Vc/(R+R1)]*R1， 气敏电阻 R ＝ [Vc*R1/Vout]-R1
气敏性能检测 结果（1）
乙醇
气敏性能检测 结果（2）
丙酮
实验结果
X-射线衍射分析（XRD）：八个特征峰证明产物 中存在-Fe2O3，并且通过计算得到其粒径为 27nm。 电子扫描电镜图（SEM）：得到晶体的形貌表征 图，既可以直接观察晶型又可以得到粒径的实测 大小20-60nm，和计算相差不大。 气敏测试： -Fe2O3纳米颗粒做成的气敏元件对 气体浓度的敏感程度可以达到微升级，通过其电 阻的变化的计算可以定量的估计其气敏性能强弱。
实验方法讨论
优点： 实验操作简单，设备简易 实验成功率大 所得产物均匀性较好，尺寸小，气敏测验效 果好 不足： 水解浓度较低，因此能耗较高 实验存在很大的不确定性，结果如何很大部 分是由实验操作者自身因素决定。比如加热升温 时候控制升温速度，氨水漂洗滴加氨水的量等。 反应的不确定性大。使得制得的最终产物 不纯，混杂有别的晶型的氧化铁。 对温度要求高。慢速升温，高温焙烤。
Fe2O3-Al纳米复合铝热剂的制备及其反应特性研究
２１００９４；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１００９４）
ｖａｃｕｕｍ ｗｉｔｈ ｓｉｚｅ ｏｆａｂｏｕｔ ２０ｎｍ ｗｅｒｅ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ，ｗｈｉｃｈ ｔｉｇｈｔｌｙ ｃａｐｐｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｎａｎｏｍｅｔｅｒ ＡＩ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｆｏｒｍｅｄ ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ
ｍ删ｏｎ Ｆｅ２０３／ＡＩ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ．Ｉｎ ＤＳＣ ｔｒａｃｅ，ｔｈｅｒｍｉｔｅ
寸约为３０～９０ｈｍ之间。图２（ｂ）中纳米复合材料的
微观形貌中出现很多尺寸为１００～３００ｈｍ的团聚体。
每个团聚体由尺寸为２０ｈｍ的小粒子组成，且没有观
察到表面光滑的纳米灿粒子，说明该团聚体内部为
纳米～粒子，外层为尺寸更小的纳米铁氧化物。为
进一步分析复合材料的元素组成，对图２（ｂ）｜｜Ｉ的样 品进行ＥＤＳ分析，结果如图３所示。
ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｆｅｒｒｉｃ ｏｘｉｄｅ ｗｅｒｃ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｉｇｈｔｌｙ ｗｉｔｈ ｅａｃｈ ｏｔｈｅｒ．ＳＥＭ，ＥＤＳ，ＸＲＤ ａｎｄ ＤＳＣ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｅｒｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ａｎｄ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｉｔｓ ｔｈｅｒｍｉｔｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｆ Ｆｅ２０３ ｘｅｒｏｇｅｌ ｄｒｙｉｎｇ ｉｎ
Fe2O3／Al纳米复合铝热剂的制备及其反应特性研究
Ｊ
Ｉ Ｉ Ｉ Ｔ Ｓ＆Ｐ ＯＴ Ｃ Ｎｌ Ｓ Ｎ Ｔ Ａ ０Ｒ ＹＲ Ｅ Ｈ Ｃ
２０ 年第 ４ ０８ 期
文 章 编 号 ： １０ —４ ０（ ０ ８） ４０ Ｉ—４ ０ ３１８ ２ ０ ０ —０ ０ １
Ｆ ２ ３ 纳米 复合铝 热剂 的制 备及其反应特性研 究 ｅＯ ／ Ａ１
关键词 ：纳米复合材料 ；铝热反应 ；纳米 Ａ１ ；溶胶． 粉 凝胶法 ；１ ． ， 环氧丙烷 ２ 中图分类号 ：Ｔ ６ ． 文献 标识码 ：Ａ Ｑ５ ０ ４
Ｓｙ ｈｅ ｉ ｆＦｅ ０３Ａ！ ｎｏ ｏ ｐｏ ｉｅａｎ Ｒｅ ｅ ｃ ｔ ｎｔ ｓｓｏ ２ ／ Ｎａ ｃ ｍ ｓｔ ｄ ｓ ａｒ ｈ ｏｎ Ｉ ｓＴｈｅ ｍ ｉｅ Ｒｅ ｃ ｉ ｒ ｔ ａ ｔｏｎ
２ ０ ９ ； ．ｏｌ ｅ ｆ ｃ ａｉａ Ｅ ｇｎｅｉｇ Ｎａｊ ｇＵｎｖｒｉ ｆ ｃ ｎ ｅ ｅｈ ｏｏｙ Ｎａｊ ｇ １ ０４ １ ０４ ２Ｃ ｌｇ Ｍｅｈ ｎｃｌ ｎ ｉｅｒ ， ｎｉ ｉｅｓ ｙｏ Ｓ ｉ ｃ ＆Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ｎｉ ，２ ０ ９ ） ｅ ｏ ｎ ｎ ｔ ｅ ｎ
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纳米_Fe_2O_3的制备方法及应用概况
专题论述(纳米材料应用)纳米α-Fe2O3的制备方法及应用概况沙 菲,宋洪昌①(南京理工大学国家特种超细粉体工程技术研究中心,江苏南京210094)摘要:综述新型纳米材料———纳米α-Fe2O3的主要制备方法,并分析了不同方法的优缺点,同时也介绍了纳米α-Fe2O3在磁性材料、颜料、催化及其它领域的应用。
关键词:纳米α-Fe2O3;制备;应用;述评中图分类号:T B383 文献标识码:A 文章编号:1002-1116(2003)05-0012-04 纳米α-Fe2O3具有磁性和很好的硬度,可用作磁性材料和磁性记录材料;纳米α-Fe2O3具有良好的耐候性,耐光性和化学稳定性,是一种重要的无机颜料和精细陶瓷原料;纳米α-Fe2O3具有巨大的比表面,表面效应显著,是一种很好的催化剂;纳米α-Fe2O3具有半导体特性,电导对温度、湿度和气体等比较敏感,是一种有发展潜力的敏感材料。
总之,纳米α-Fe2O3在磁记录材料、精细陶瓷、塑料制品、涂料、催化剂和生物医学工程等方面有广泛的应用价值和开发前景[1,2]。
因此了解和掌握纳米α-Fe2O3的各种制备方法无疑具有重要的现实意义。
1 纳米α-Fe2O3的制备方法纳米α-Fe2O3的制备方法很多,按反应物料状态来分,可以分为湿法和干法。
湿法即液相法,多以工业绿矾、工业氯化(亚)铁或硝酸铁为原料,采用氧化沉淀法、水热法、强迫水解法、胶体化学法等制备;干法包括气相法和固相法2种,常以羰基铁[Fe(C O)5]或二茂铁(FeCP2)为原料,采用火焰热分解、气相沉积、低温等离子化学沉积法(PC VD)或激光热分解法等方法制备[3]。
1.1 湿法(液相法)液相法是目前实验室和工业上广泛采用的制备纳米粉体的方法。
液相法的优点是:组分容易控制、设备简单、生产成本低。
不足之处是:获得的纳米粒子种类少,主要以制取氧化物为主;另外,杂质多,难以获得高性能的纳米粒子,而且生成的纳米粒子易于形成凝聚体的假颗粒,难以再分散[4]。
纳米氧化铁的制备和物象表征
实验十九纳米氧化铁的制备和物相表征（~25学时）一、实验目的和要求1．初步了解纳米材料的概念和特点。
2．掌握纳米材料的制备过程。
3．学会利用X－射线粉末衍射和电子透镜技术表征纳米材料。
4．掌握化学论文的撰写格式及各部分的要点。
二、实验原理实验过程包括两个部分：样品的制备和样品的表征铁的氯化物、硝酸盐等在pH值很小的情况下就开始水解。
水解所形成的胶体是多种水解产物的混合体。
[Fe(OH)(H2O)2]2+、[Fe(OH)2H2O]1+、Fe(OH)3, FeO(OH)等化合物所占比例的多少受pH值和温度的影响。
pH >3，温度超过70︒C。
水解产物基本上以FeO(OH)的形式存在。
至于是以α型还是β型以及颗粒的大小与温度的高低和反应时间的长短有关。
纳米氧化铁的制备利用了铁盐易水解的性质。
颗粒的种类和大小决定于晶种的多少和水解速度的快慢。
直截一点，就是对pH值和温度十分敏感。
本实验采用酸化的[Fe(H2O)6]Cl3溶液，加热溶液，HCl气体挥发，溶液的pH值缓慢升高，在尽可能低的pH值下产生少量的晶核，控制温度和时间，就会得到一定粒径的均匀的纳米颗粒。
样品物象的表征包括形貌、粒度和晶相三个方面。
物相分析一般使用X－射线粉末衍射仪（XRD）和电子显微镜。
形貌和粒度可通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）直接观测到粒子的大小和形状。
但由于电镜只能观测局部区域，可能产生较大的统计误差。
晶粒（注意粒子的大小和晶粒的大小不是一个概念，在多数情况下纳米粒子是由多个完美排列的晶粒组成的）的晶相和大小，虽然也可通过更强的场发射透镜（HRTEM）得到，但是机器昂贵、操作复杂，所以实验室一般使用X－射线粉末衍射仪。
下面就简单介绍两种大型分析仪器：XRD和TEM。
纳米氧化铁是一种电阻较大的半导体，它的表面可以吸附氧气，并使氧气分子活化，在300︒C以上可作为催化剂催化氧化可燃性气体。
表面吸附的氧气分子的电负性强，它夺取纳米颗粒表层的电子，使纳米氧化铁晶粒内部的空穴数目增加，即材料的导电性增强。
氧化铁纳米材料的制备
实验十七开放实验——氧化铁纳米材料的制备一、实验目的1. 了解水热水解法制备纳米材料的原理与方法。
2．加深对水解反应影响因素的认识。
3．熟悉分光光度计、离心机、酸度计的使用。
二、实验原理水解反应是酸碱中和反应的逆反应，是一个吸热反应，升温使水解反应的速率加快，反应程度增加，浓度增大对反应程度无影响，但可使反应速率加快。
对金属离子的强酸盐来说，pH值增大，水解程度与速率皆增大。
在化学实验中，由于金属离子的水解，常使某些试剂的配制难度增大，或者久置后变质，这时需要根据上述原理，采取措施抑制水解。
如配置SnCL2,SbCL3,BiCL3等盐溶液配制时不能直接用水，而要用浓盐酸溶解后再适当稀释使用。
但是在科研工作中也经常利用水解反应来进行物质的分离、鉴定和提纯．许多高纯度的金属氧化物，如Bi2O3、AL2O3、Fe2O3等都是通过水解沉淀过程提纯的。
纳米材料是指晶粒和晶界等显微结构能达到纳米级尺度水平的材料，是材料科学的一个重要发展方向。
纳米材料由于粒径很小，比表面很大，表面原子数会超过体原子数。
因此纳米材料常表现出与本体材料不同的性质。
在保持原有物质化学性质的基础上，呈现出热力学上的不稳定性。
如：纳米材料可大大降低陶瓷烧结及反应的温度、明显提高催化剂的催化活性、气敏材料的气敏活性和磁记录材料的信息存储量。
氧化物纳米材料的制备方法很多，有化学沉淀法、热分解法、固相反应法、溶胶—凝胶法、气相沉积法、水解法等。
水热水解法是较新的制备方法，它通过控制一定的温度和pH值条件．使一定浓度的金属盐水解，生成氢氧化物或氧化物沉淀。
若条件适当可得到颗粒均匀的多晶态溶胶，其颗粒尺寸在纳米级，对提高气敏材料的灵敏度和稳定性有利。
为了得到稳定的多晶溶胶，可降低金属离子的浓度，也可用配位剂控制金属离子的浓度，如加入EDTA．可适当增大金属离子的浓度，制得更多的沉淀，同时也可影响产物的晶形。
若水解后生成沉淀，说明成核不同步，可能是玻璃仪器未清洗干净，或者是水解液浓度过大，或者是水解时间太长。
纳米γ-Fe2O3 粒子的制备及其磁性能研究
测试纳米粒子的发热性能（图 1）。
错误！
Thermometer
Generator
Sample Loops coil
图 1 测量纳米粒子发热性能的实验装置 Fig 1 Experimental setup for calorimetric measurement 2.3 磁性能测试与结构表征
定向集热治疗肿瘤是目前肿瘤治疗中一种很理想的疗法具体方法是把磁性热籽植入到患者的肿瘤病变区在人体外部施加交变磁场磁性热籽在交变磁场作用下发热使肿瘤病变区的温度上升肿瘤细胞对热高度敏感42c以上的温度可以有效杀伤肿瘤细胞加温治疗可以使肿瘤细胞内许多结构和酶蛋白发生改变影响肿瘤细胞的生长和分化导致细胞凋亡或直接死亡这样可以定位地把癌细胞或肿瘤细胞杀死而对非病变部位的健康细胞没有损伤是一种低毒高效的治疗方法6
定向集热治疗肿瘤是目前肿瘤治疗中一种很理想的 疗法，具体方法是把磁性热籽植入到患者的肿瘤病变区， 在人体外部施加交变磁场，磁性热籽在交变磁场作用下 发热，使肿瘤病变区的温度上升，肿瘤细胞对热高度敏 感，42℃以上的温度可以有效杀伤肿瘤细胞，加温治疗 可以使肿瘤细胞内许多结构和酶蛋白发生改变，影响肿 瘤细胞的生长和分化，导致细胞凋亡或直接死亡， 这样 可以定位地把癌细胞或肿瘤细胞杀死，而对非病变部位 的健康细胞没有损伤， 是一种低毒高效的治疗方法[6]。 在定向集热治疗肿瘤的疗法中，磁性热籽的制备和选择
作者简介： 李月华（ 1984－）， 男， 河北沧州人 ，硕士生， 主要从事纳米磁性材料及其应用研究。
1982
功能材料
纳米 γ-Fe2O3 粒子。 图 3 为制备的立方形纳米 γ-Fe2O3
水热法制备Fe2O3微米球及其气敏性能研究
Ｖ０ １ ． ３ ９ Ｎｏ． ６ ＮＯ Ｖ ．２ ０ １ ６
Ｄ０Ｉ ： １ ０ ． １ ４ １ ８ ２ ／ Ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ０ ０ １—２ ４ ４ ３ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ６． ０ ０ ７
水 热 法 制备 Ｆ ｅ ２ ｏ３ 微 米球 及 其气 敏 性 能研 究
子半 导体 式 ， 固体 电解质 式 ， 催 化燃 烧式 等 ． 其 中半 导体 气 体传 感 器 又可 以分 为半 导体 电 阻式 气体 传 感 器 和 半导体 结 型气体 传感 器两 大类 ＿ １ ’ ２ Ｊ ． 金 属 氧化 物 半导 体 电阻 式气 体 传 感器 由 于具 有灵 敏 度 高 、 响应 迅 速 、 制 备成本 较 低 、 易于小 型化 等优 点 ， 是 目前 应用 较 为广泛 的 一种 ． 该 类 气体 传感 器 利 用金 属 氧 化物 作 为 敏 感材 料， 当气体 吸 附在该 金属 氧化 物表 面 时 ， 会 引起金 属氧 化 物材 料 的 电导 率发 生 改 变 ， 从 而 导 致传 感 器 的 电阻 随着 气体 浓度 发生 改变 ． 目前 ， 基 于半 导 体 氧 化 物 （ Ｓ ｎ Ｏ ２ ， Ｚ ｎ Ｏ， Ｉ ｎ ２ ０ ３ ， Ｚ ｒ Ｏ ２ ， Ｃ ｅ Ｏ ２ ， Ｗ０３ ， Ｆ ｅ ２ Ｏ 等 ） 的气 体 传 感器 已经 得 到 了众 多 的关注 和研 究 一 Ｊ ． 其 中， Ｆ ｅ ２ ０ 由于其 极 高 的稳定 性 被 广泛 应 用 于 污水 治 理 ， 气 体 检
能． 结果显示制备 的
微米球 纯度 高， 表 面粗糙 ， 对 酒精 气体 显 示 出优异 的响 应特性 ， 具有灵敏 度
高、 稳 定性好和优 异浓度线性特征 等特点 ． 这 项工作将 为高性能酒精 气体 检测仪提供 新的候 选材 料 ．
Fe2O3纳米复合材料及其性能研究的开题报告
光化学合成聚苯胺/Fe2O3纳米复合材料及其性能研究的开题报告一、问题背景：近年来，纳米材料的研究受到了广泛的关注。
其中，纳米复合材料由于其特殊的物理和化学性质，被广泛应用于能源转换、传感器、催化剂等领域。
聚苯胺是一种重要的导电聚合物，具有优异的导电性和化学稳定性。
而Fe2O3是一种具有良好催化性能和光催化性能的氧化物材料。
因此，研究聚苯胺/Fe2O3纳米复合材料的合成和性能具有重要意义。
二、研究目的：本研究的目的是通过光化学合成的方法制备聚苯胺/Fe2O3纳米复合材料，并对其结构和性能进行表征和分析。
具体研究目标如下：1. 了解聚苯胺和Fe2O3的物理和化学性质，掌握光化学合成的基本原理和方法。
2. 合成不同比例的聚苯胺/Fe2O3纳米复合材料，并利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等技术对其形貌和结构进行表征。
3. 测定聚苯胺/Fe2O3纳米复合材料的导电性能、催化剂性能和光催化性能，并分析其影响因素。
三、研究方法和步骤：1. 实验材料准备：聚苯胺、Fe(NO3)3、NH3·H2O、甲醛、甲醇、NaOH等。
2. 光化学合成纳米复合材料：按一定的配比将聚苯胺、Fe(NO3)3、NH3·H2O、甲醛、甲醇、NaOH等混合并溶解在水中，经过紫外光照射后，得到聚苯胺/Fe2O3纳米复合材料。
3. 表征和分析：利用SEM、TEM、XRD等技术对纳米复合材料的形貌和结构进行表征。
同时，利用导电性测试仪、催化剂测试仪、光催化反应仪等设备对纳米复合材料的性能进行测试和分析。
四、研究意义：通过本研究，可以深入了解聚苯胺/Fe2O3纳米复合材料的合成方法和性能特征，并探究其在能源转换、传感器和催化剂等领域的应用潜力。
同时，本研究也为纳米复合材料的设计和合成提供借鉴和参考。
Fe2O3、ZnO纳米晶的表界面结构控制及其相关性质的研究的开题报告
Fe2O3、ZnO纳米晶的表界面结构控制及其相关性质的研究的开题报告一、选题背景及意义纳米晶作为一种新型的材料，由于其在尺寸和表面结构上的巨大变化，具有与其它材料不同的物理、化学、表面等性质，在光电子、药物、环境等领域上有广泛的应用前景。
其中，Fe2O3、ZnO纳米晶因其在光催化、磁电性、生物医学等领域的潜在应用，近年来引起了广泛的研究兴趣。
纳米晶表界面结构是影响其性能的重要因素之一，其表面的结构、杂化、修饰等都有可能对其光电性能、化学反应、穿透性等产生巨大影响。
因此，探究纳米晶表界面结构控制的方法和相关性质的研究将为其应用提供基础研究支持。
二、研究内容和方法本论文的研究主要涉及Fe2O3、ZnO纳米晶的表界面结构控制以及相关性质的研究，具体内容如下：1. 以Fe2O3、ZnO纳米晶为研究对象，探究不同制备方法对其表界面结构的影响，并通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析其形貌特征和晶体结构。
2. 采用FTIR、Raman等光谱技术，研究纳米晶表面官能团、结构等属性。
3. 利用X射线光电子能谱、原子力显微镜、电化学探针等表面分析技术，厘清纳米晶表面电子结构、化学反应活性和光电性能等性质。
4. 通过控制制备条件，如温度、浓度、过程控制等，对纳米晶表界面结构进行调控，同时研究其光电响应、磁性、生物医学等领域的潜在应用价值。
三、预期效果通过对Fe2O3、ZnO纳米晶表界面结构控制及其相关性质的研究，预期能够深入掌握纳米晶表面结构和性质的关系，为纳米晶在光催化、生物医学、物联网等领域的应用提供基础研究支撑。
同时，本论文的研究方法和结果还将为相关科研工作者提供技术参考和理论基础，促进该领域的进一步发展。
纳米氧化铁材料
纳米氧化铁材料班级：材料化学091班姓名：林赚学号：091304101摘要：氧化铁纳米粒子是一种新型的磁功能材料，被广泛应用于生物、材料以及环境等众多领域。
本文介绍了超顺磁氧化铁纳米粒子的制备方法，比较了各种方法的优缺点；评述了磁性氧化铁纳米粒子在细胞、蛋白质和核酸分离及生物检测中的应用，对多功能复合磁性氧化铁纳米粒子的构建，在生物医学领域中的应用具有的指导意义。
关键词：超顺磁性氧化铁纳米粒子；制备；生物分离；生物检测1 引言磁性纳米粒子是近年来发展起来的一种新型材料，因其具有独特的磁学特性，如超顺磁性和高矫顽力，在生物分离和检测领域展现了广阔的应用前景。
同时，因磁性氧化铁纳米粒子具有小尺寸效应、良好的磁导向性、生物相容性、生物降解性和活性功能基团等特点，在核磁共振成像、靶向药物、酶的固定、免疫测定等生物医学领域表现出潜在的应用前景。
但由于其较高的比表面积，强烈的聚集倾向，所以通常对其表面进行修饰，降低粒子的表面，能得到分散性好、多功能的磁性纳米粒子。
对磁性纳米粒子的表面进行特定修饰，如果在修饰后的粒子上引入靶向剂、药物分子、抗体、荧光素等多种生物分子，可以改善其分散稳定性和生物相容性，以实现特定的生物医学应用。
此外，适当的表面修饰或表面功能化还可以调节磁性纳米粒子表面的反应活性，从而使其应用在细胞分离、蛋白质纯化、核酸分离和生物检测等领域。
2 磁性氧化铁纳米粒子的合成方法磁性纳米粒子的制备是其应用的基础。
目前已发展了多种合成和制备方法，如共沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法和微乳液法等，上述方法均可制备高分散、粒度分布均匀的纳米粒子，并能方便地对其表面进行化学修饰。
在这些合成方法当中，共沉淀法是水相合成氧化铁纳米粒子最常用的方法。
该方法制备的磁性纳米颗粒具有粒径小，分散均匀，高度生物相容性等优点，但制得的颗粒存在形状不规则，结晶差等缺点。
通过在反应体系中加入柠檬酸，可得到形状规则、分散性好的纳米粒子。
Fe3O4纳米棒和Fe2O3纳米线的热氧化制备与表征
中国科学B辑:化学 2009年 第39卷 第1期: 39~45 《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESSFe3O4纳米棒和Fe2O3纳米线的热氧化制备与表征焦华①②*, 杨合情①①陕西师范大学化学与材料科学院, 大分子科学陕西省重点实验室, 西安 710062;②陕西省渭南师范学院化学化工系, 渭南 714000* 通讯作者, E-mail: jiaohua0106@收稿日期：2008-05-05; 接受日期：2008-11-18摘要以铁单质和草酸溶液为原料, 将0.75 mol/L的草酸溶液滴在铁片上, 于空气中200 ~ 600℃范围内加热1 h, 制备了Fe3O4纳米棒和Fe2O3纳米线, 用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对产物进行表征, 并研究了反应温度对产物形貌的影响. 结果表明, 在200 ~ 500℃下空气中反应1 h 在铁片上直接生长出矩形截面的多晶的立方相Fe3O4纳米棒, 其直径范围约为0.5 ~ 0.8 µm. 当反应温度为600,℃得到的产物为六方相的Fe2O3纳米线. 研究表明, C2H2O4对纳米棒的形成起关键作用, 并提出了可能生长机理. 关键词水热法纳米棒纳米线C2H2O4铁片1引言Fe3O4是一种非常重要的磁性材料, 其结构为立方相反尖晶石结构, 它具有独特的电学和磁学性能, 广泛用作磁流体, 磁记录材料等[1,2]. 纳米尺度的Fe3O4由于其具有与生物组织良好的相容性以及其尺寸和形貌对应相关的电学和磁学特性, 使得它在磁性墨水[3], 电子与生物敏感材料[4,5], 高密度磁记录介质和生物医药等领域具有更广泛的应用价值[6~9]. 所以, 近年来关于Fe3O4纳米结构的制备以及其性能的研究异常活跃.目前, 人们已采用各种物理化学方法制备出许多种Fe3O4纳米结构. 例如, 利用溶剂热法和高温有机液相回流法制备了单分散性的Fe3O4纳米颗粒[10~13], 并在此基础上组装成三维超晶格[14], 最近Yu等人[15]利用回流法制备出八面体结构; 利用水热法制备出Fe3O4纳米棒[16]、纳米线[17], 树枝结构的纳米线[18]、纳米链[19]、八面体结构[20,21]、Fe3O4纳米片[22]以及花生状的Fe3O4[23]; 利用模板辅助的电沉积技术制备出Fe3O4纳米线[24]; 利用超声辐射溶液法制备Fe3O4纳米棒[25]; 利用脉冲激光沉积技术 (PLD) 制备出了Fe3O4纳米线[26], 纳米管[27]; 利用微波等离子化学气相沉积技术(MWCVD)制备出Fe3O4纳米锥阵列[28].关于Fe3O4纳米棒的报道, Wan 等人[29]将FeSO4 ·7H2O 和FeCl3的混合溶液加到苯的水溶液中, 搅拌均匀后将乙二胺加到该体系中, 于 120℃下水热反应20 h得到平均直径为25 nm, 长为200 nm的Fe3O4纳米棒. Gedabken[25]研究小组以醋酸亚铁为原料, 环糊精为稳定剂, 在1.5 atm的Ar气氛中, 利用超声辐射溶液法制备Fe3O4纳米棒. 这些制备纳米棒的方法都需要有机溶剂, 而且操作复杂. 本实验采用一种简单的制备纳米棒的方法, 以铁单质为源, 将草酸溶液直接滴在铁片上低温下热氧化1 h, 在铁片上直接得到横截面边长范围为0.5~0.8 µm的Fe3O4纳米焦华等: Fe3O4纳米棒和Fe2O3纳米线的热氧化制备与表征棒以及在较高温度600℃下得到尺寸为100~300 nm 的Fe2O3纳米线.2实验部分2.1实验原料铁片(F e,山西华欧实业有限公司,纯度为99.6%)、草酸(C2H2O4·2H2O, AR, 西安化学试剂厂).2.2 Fe3O4纳米棒的制备将一片1 cm×1 cm的铁片用砂纸抛光, 在无水乙醇中超声处理15 min后, 置于石英舟中, 取一滴草酸(c = 0.75 mol/L)溶液, 滴在铁片上, 将石英舟置于马弗炉中以10℃/min的升温速率分别在200、300、400、500、600℃下保温1 h. 自然冷却至室温, 在铁片表面得到一层红黑色的薄膜.2.3产品的表征采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对产物进行了分析表征. XRD使用的是日本理学公司的D/MAX-ⅢC 全自动X射线衍射仪, 测试条件为Cu Kα辐射, 最大管电压60 kV, 最大管流80 mA, 扫描速度8 °/min. SEM 采用的是荷兰FEI公司的Quanta 200型环境扫描电子显微镜, TEM采用的是日本电子株式会社的JEM- 3010高分辨透射电子显微镜(HRTEM)进行表征, 加速电压200 kV.3结果与讨论3.1 SEM分析对200、300、400、500、600℃下反应1 h所制备的样品进行扫描电子显微镜分析, 见图1(a) ~ (d) 和图2(a) ~ (d). 从图可以看出, 当反应温度为200℃时, 产物为矩形横截面的纳米棒, 尺寸为0.5 ~1.0 µm (图2(a)); 当反应温度为300℃时, 从它不同放大倍数的正面SEM图(图1(a), (c)~(f))和侧面SEM(图1(b)), 其中图1(c), (e)中可以看出产物的形貌为矩形横截面的纳米棒, 其边长范围约为0.5 ~ 0.8 µm, 图1(d)中可以看出多个棒是沿着同一个轴分裂开, 说明较细的棒、线, 为相对粗的产物分裂得到的, 图1(f)为高倍数下单根棒的横界面图, 其长约为0.8 µm, 宽约为图1 300℃下反应1 h所的样品的SEM图图2 在不同温度下反应1 h所得样品的SEM图(a) 200; (b)℃ 400; (c)℃ 500; (d)℃ 600℃中国科学B辑: 化学 2009年第39卷第1期0.6 µm; 当反应温度为400℃时, 产物除了矩形截面的纳米棒, 还有少量的纳米线生长(图2(b)); 继续增加反应温度为500℃时, 产物中矩形截面的纳米棒减少且变细, 其尺寸约为0.3~0.5 µm之间, 纳米线增多, 其尺寸为100~300 nm(图2(c)); 当反应温度升高到600,℃产物完全转化为尺寸约100~300 nm的纳米线(图2(d)).从反应的动力学进行分析, 对于反应速率ν, 只要升高温度, 反应物分子获得能量, 就会使一部分能量较低的分子变成活化分子, 增加了活化分子的百分数, 使得有效碰撞次数增多, 故反应速率加大. 随着温度的升高, 铁片上的草酸溶液与空气接触的气-液界面的草酸分解速率(ν分解)增加, 同时, 在溶液和铁片的液-固界面的草酸溶液和Fe的反应速率(ν反应)也增加, 当温度升高到600,℃ν分解>ν反应, 因此得到的产物主要为水蒸汽和Fe反应的产物形貌[30]. 3.2 XRD分析对200、300、400、500、600℃下反应1 h所制备的样品进行X射线衍射分析见图3(a) ~ (e). 由图可以看出, 在200℃下得到的样品晶型不完整, 出现的两个衍射峰对应立方相Fe的(110)(200)面(JCPDS卡片: 06-0696), 随着温度的升高, 在300~500℃出现的图3 不同反应温度下所得样品的XRD图(a) 200; (b)℃ 300; (c)℃ 400; (d)℃ 500; (e)℃ 600℃峰宽而弱, 说明在该温度下得到的产物为多晶结构, 样品的衍射峰分别对应立方相Fe3O4(111), (220), (311), (222), (331), (511)面的衍射峰(JCPDS卡片: 65-3107)和六方相Fe2O3(012), (104), (311), (113), (024), (116), (214), (300)面的衍射峰(JCPDS卡片: 33-0664). 随着温度的继续升高, 产物中Fe3O4的衍射峰逐渐消失, 当升高到600℃时, Fe3O4的衍射峰已经不明显, 说明在较高温度下得到的产物为Fe2O3.3.3透射电子显微镜(TEM)为了进一步确定产物的结构, 对空气中300℃热氧化1 h所得的产物进行TEM分析, 结果见图4. 图4(a)为单个Fe3O4纳米棒的TEM照片. 由图可以看出, 纳米棒长约为2.4 µm, 宽约为0.5 µm, 与图1的SEM 照片相对应. 图4(b)为图4(a)顶端的TEM照片. 由图可以看出, 样品为纤维组织的棒状结构. 图4(c)为图4 (b)中矩形框处相应的选区电子衍射图(SAED), 图中的(311), (400), (220), (511)面对应于立方相Fe3O4. 同时, 利用X射线能量色散谱仪(EDS)对样品进行了化学组成分析,结果见图4(d). 从图看出, 纳米棒由Fe和O元素组成, 且Fe︰O原子个数比约为3︰4. 以上结果说明所制备的纳米棒为立方相多晶结构的Fe3O4.图4 铁片上滴加草酸于300℃反应1 h所的样品的TEM图(a) ~ (c)TEM; (d) SAED焦华等: Fe3O4纳米棒和Fe2O3纳米线的热氧化制备与表征3.4草酸对产物形貌的影响为了进一步研究草酸所起的作用, 对滴加水的铁片分别在空气中300℃和600℃下反应1 h所得的样品进行扫描电子显微镜分析, 结果见图5(a)(b). 从图可以看出, 当反应温度为300℃时, 铁片的表面没有规则形貌的产物, 只有零星的小颗粒(图5(a)); 当反应温度为600℃时, 在铁片的表面生成尺寸约为100~300 nm的纳米线(图5(b)). 可见, 温度范围为200~500℃时, 草酸的加入有利于纳米棒结构的生成.对上述产物进行X射线衍射分析, 见图6 (a)和(b). 由图可以看出, 在300℃下只有立方相Fe的(110)(200)面(JCPDS卡片: 06-0696)的衍射峰, 当温度为600℃时, 样品的衍射峰对应于六方相的Fe2O3图5 铁片上滴加水在空气中300 (a)℃、600 (b)℃反应1 h 所得样品的SEM图图6 铁片上滴加水在空气中300 (a), 600 (b)℃℃反应1 h 所得样品的XRD图(JCPDS卡片: 33-0664), 说明滴加水的铁片在低温300℃下没有发生反应, 温度升高到600℃则在铁的表面得到纯的Fe2O3产物. SEM和XRD的结果说明, 草酸在较低温度下, 与铁片发生络合反应, 在其表面生长出Fe3O4纳米棒.为了进一步确定产物的结构, 对滴加水的铁片在空气中600℃反应1 h所得的产物进行了TEM分析, 结果见图7. 图7 (a)为单个Fe2O3纳米线的TEM照片. 由图可以看出, 纳米线约为100 nm, 与图5(b)的SEM 照片相对应. 图7(b)为图7(a)的高分辩TEM (HRTEM)照片, 图中晶面间距为0.37 nm, 与六方相Fe2O3的(012)面的面间距离相对应. 图7(c) 为图7 (a)纳米线的选区电子衍射图(SAED), 为Fe2O3的[0001]晶带轴的衍射. 图7(d) 中可以看出, 纳米线的生长为由粗到细的变化. TEM电子衍射和HRTEM说明所制备的纳米线为六方相单晶结构的Fe2O3.图7 铁片上滴加水在600℃反应1 h所的样品的TEM图(a), (d) TEM; (b) HRTEM; (c) SAED3.5反应机理根据以上的实验结果, 其反应过程为: 草酸滴在铁片上以后, 草酸溶液与空气接触形成气-液界面,中国科学 B 辑: 化学 2009年 第39卷 第1期发生的为草酸溶液的分解反应(ν分解); 同时, 在溶液和铁片的液-固界面发生的是草酸溶液和Fe 的反应 (ν反应), 当滴有草酸的铁片置于马弗炉中, 随着温度的升高, 在还没有达到草酸的分解温度190℃的时候,ν反应>ν分解草酸和铁的液-固界面发生络合反应, 生成草酸亚铁, 见反应(1); 草酸亚铁不稳定很快分解得到FeO, 见反应(2); 氧化亚铁又被空气中的氧气所氧化, 得到Fe 3O 4见反应(3); 随着温度的升高, ν分解和ν反应同时增加, 当温度升高到600℃时, ν分解＞ν反应. 因此, Fe 和水蒸气反应得到Fe 2O 3见反应(4).其反应方程为 (1)22242422Fe O 2H C O 2FeC O 2H O ++→+ (2) 242FeC O FeO CO +CO →+(3)236FeO +O 2Fe O →4n(4) 222324Fe +3O +2H O Fe O H O n →⋅草酸溶液滴到铁片, 在较低温度下, 首先反应得到Fe 3O 4, Fe 3O 4原位生长出Fe 3O 4纳米棒, 其生长过程的示意图见图8. 在空气中加热的过程中, 草酸和铁首先反应得到草酸亚铁(图8(b)), 草酸亚铁不稳定很快分解得到的FeO 又被空气中的氧气氧化成Fe 3O 4晶粒(图8(c)), 随着反应的进行Fe 3O 4晶粒达到饱和,生长出纳米棒结构(图8(d)), 反应温度升高到600℃, 产物只有纳米线, 反应温度太高, 实际参加反应的是水蒸气和铁, 其生长过程的示意图见图9. 在空气中加热的过程中, 温度太高, 所以水蒸气和铁反应(图9 (a)), 并得到Fe 2O 3·n H 2O 晶粒(图9(b)), Fe 2O 3·n H 2O 晶粒在高温下继续分解得到的Fe 2O 3纳米晶(图9(c)), 随着反应的进行Fe 2O 3晶粒达到饱和, 生长出纳米线结构(图9 (d)).4 结论本文采用热氧化法制备出了Fe 3O 4纳米棒和Fe 2O 3纳米线. 同时研究了反应温度对产物形貌的影响, 提出了可能的生长机理. 该方法不同于已报道的水热和固相法, 它不需要复杂的反应过程, 而是通过金属单质与相应的配位剂在低温条件下在金属表面形成一层薄膜, 在金属单质表面原位生长出氧化物 纳米结构. 在Fe 3O 4纳米棒的生长过程中草酸起着非常重要的作用. 首先由于草酸根与Fe 表面形成了络合物, 同时络合物分解又控制Fe 3O 4生长得到纳米棒. 所制备的Fe 3O 4纳米棒和Fe 2O 3纳米线将在未来的磁性材料, 传感材料以及新型催化剂等方面具有很大的潜在应用价值.图8 Fe 3O 4纳米棒的生长过程示意图图9 Fe 2O 3纳米线的生长过程示意图焦华等: Fe3O4纳米棒和Fe2O3纳米线的热氧化制备与表征致谢本工作得到国家自然科学基金(批准号: 20573072)、教育部博士点基金(批准号: 20060718010)和渭南师范学院项目(批准号: 08YKZ008)资助.参考文献1 Zaag P J V, Bloemen P J H, Gaines J M, Wolf R M, van der Heijden P A A, van de Veerdonk R J M, De Jonge W J M. On the con-struction of a Fe3O4-based all-oxide spin valve. J Magn Magn Mater, 2000, 211 (1-3): 301—308[DOI]2 Sahoo Y, Goodarzi A, Swihart M T, Ohulchanskyy T Y, N Kaur, Furlani E P, Prasad P N. Aqueous ferrofluid of magnetite nanoparti-cles: fluorescence labeling and magnetophoretic control. J Phys Chem B, 2005, 109 (9): 3879—3885[DOI]3 Peikov V T, Jeon K S, Lane A M. Transverse susceptibility of magnetic inks milling process. J Magn Magn Mater, 1999, 193 (1-3):311—313[DOI]4 Cao D F, He P L, Hu N F. Electrochemical biosensors utilising electron transfer in heme proteins immobilised on Fe3O4 nanoparti-cles. Analyst, 2003, 128: 1268—1274[DOI]5 Kim D J, Lyu Y K, Choi H N, Kan E C, IanHosein D, Song Y N, Liddell C. Nafion-stabilized magnetic nanoparticles (Fe3O4) for[Ru(bpy)3]2+(bpy = bipyridine) electrogenerated chemiluminescence sensor. Chem Commun, 2005, 23: 2966—2968[DOI]6 Jain T K, Morales M A, Sahoo S K, Leslie-Pelecky D L, Labhasetwar V. Iron oxide nanoparticles for sustained delivery of anticanceragents. Mol Pharmacal, 2005, 2 (3): 194—205[DOI]7 Tan S T, Wendorff J H, Pietzonka C, Jia G H, Wang G Q. Biocompatible and biodegradable polymer nanofibers displaying super-paramagnetic properties. Chem Phys Chem, 2005, 6: 1461—14658 Parka S I, Kimb J H, Kim C O. Preparation of photosensitizer-coated magnetic fluid for treatment of tumor. J Magn Magn Mater,2004, 272-276 (3): 2340—2342[DOI]9 Veiseh O, Sun C, Gunn J, Kohler N, Gabikian P, Lee D, Bhattarai N, Ellenbogen R, Sze R, Hallahan A, Olson J, Zhang M Q. Opticaland MRI multifunctional nanoprobe for targeting gliomas, Nano Lett, 2005, 5 (6): 1003—1008[DOI]10 Park J, Lee E, Hwang N M, Kang M S, Kim S C, Hwang Y S, Park J G, Noh H J, Kim J Y, Park J H, Hyeon T W.One-nanometer-scale size-controlled synthesis of monodisperse magnetic iron oxide nanoparticles. 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Mater Lett, 2006, 60 (24): 2979—2983[DOI]中国科学B辑: 化学 2009年第39卷第1期22 Zou G F, Xiong K, Jiang C L, Li H, Wang Y, Zhang S Y, Qian Y T. Magnetic Fe3O4 nanodisc synthesis on a large scale via a sur-facetant-assisted process. Nanotechnology, 2005, 16: 1584—1588[DOI]23 Xuan S H, Hao L Y, Jiang W Q, Song L, Hu Y, Chen Z Y, Fei L F, Li T W. A FeCO3 precursor-based route to microsized peanutlikeFe3O4. Crystal Growth Des, 2007, 7(2): 430—434[DOI]24 Terrier C, Abid M, Arm C, Serrano G S, Gravier L, Ansermet J P. Fe3O4 nanowires synthesized by electroprecipitation in templates. JAppl Phys, 2005, 98: 086102(1-3)[DOI]25 Kumar R V, Koltypin Y, Xu X N, Yeshurun Y, Gedanken A, Felner I. Fabrication of magnetite nanorods by ultrasound irradiation. JAppl Phys, 2001, 89 (11): 6324—6328[DOI]26 Morber J R, Ding Y, Haluska M S, Li Y, Liu J P, Wang Z L, Snyder R L. PLD-assisted VLS growth of aligned ferrite nanorods,nanowires, and nanobelts-synthesis, and properties. 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溶胶凝胶法制备ZnO-Fe2O3纳米复合材料及其光催化特性
溶胶凝胶法制备ZnO-Fe2O3纳米复合材料及其光催化特性纳米ZnO是一种新型的光催化材料，具有无毒性、低成本、结构稳定、催化效率较高等显著优点。
但由于ZnO的禁带宽度为3.2ev，其吸收波长阙值大多在紫外区，同时其载流子复合率高，导致光能利用率低，光降解污染物效果并不显著。
本文以六水合硝酸锌（Zn（NO3）2∙6H2O）与九水合硝酸铁（Fe（NO3）3∙9H2O）为前驱体，无水乙醇（C2H5OH）作为溶剂，柠檬酸为稳定剂，采用溶胶凝胶法制备出ZnO-Fe2O3复合结构的泡沫状光催化剂，用X射线衍射、扫描隧道显微镜（SEM）对其结构进行分析表征。
以紫外灯为光源，罗丹明B为目标化合物对其光催化活性进行研究。
实验结果表明：实验所得ZnO-Fe2O3纳米复合材料为六方纤锌矿结构，其平均粒径约为70nm，当Fe（NO3）3∙9H2O与Zn（NO3）2∙6H2O的摩尔比为1:5时，所得产物光催化效率最高。
1.绪论1.1半导体光催化技术环境污染与能源匮乏是当今世界科学技术上亟待解决的两大难题，其中环境污染尤以水环境的化学污染为甚，各类重金属盐、亚硝酸盐、磷酸盐等无机污染和杀虫剂、抗生素等有机污染从各个方面对人们的生存状态产生威胁。
自1972年Fujishima和Honda发表有关水在TiO2电极上被光催化分解的论文后，半导体光催化技术从此日益受到重视，许多领域研究工作者都在积极寻找新型光电转化半导体材料，研究其光催化反应机理并设法提高光电转化的活性和效率。
目前，半导体光催化降解并消除污染物是一种代表性的节能高效、绿色环保的水污染治理技术，其优点主要有：1.以取之不尽用之不竭的太阳能作为主要消耗能源，降低成本；2.大量研究表明很多难降解的污染物都可以在光催化作用下去除，且没有二次污染；3.光催化剂大都可重复利用，无毒，制作成本低；4.可在常温常压下进行反应，操作简便；5.能使污染物除臭、去毒、脱色等。
同时，以半导体光催化技术为基础制作太阳能电池、光解水产氢、食品保鲜、材料自洁等各方面均有广阔的应用前景。
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e—HTiNbO5@Fe2O3纳米复合材料的制备与结构特征作者：王宁宁董锐王元等来源：《安徽理工大学学报·自然科学版》2014年第04期摘要：层状KTiNbO5因具有离子可交换、层间结构均一可控等优点而引起了广泛的关注。
采用高温固相法制备的KTiNbO5为前驱体，经H+交换、剥离改性制备出HTiNbO5纳米片并以其作为基体材料与Fe2O3纳米粒子复合制备出e-HTiNbO5@Fe2O3纳米复合材料。
采用XRD、Raman、BET、HRTEM、TG-DSC和UV-vis DRS对样品的结构和光响应特征进行表征。
结果表明，e-HTiNbO5@Fe2O3保留了主体纳米片聚集体的孔隙结构特征，客体材料分散于主体材料表面，并与主体纳米片上的活性官能团之间发生相互作用，导致主体纳米片的热稳定性增加。
另外，e-HTiNbO5@Fe2O3的BET表面积明显增加的同时，其在可见光区有明显的吸收，禁带宽度为2.08 eV，该纳米复合材料在自然光辐射下可将乙硫醇光催化氧化为磺酸盐。
关键词：HTiNbO5纳米片；Fe2O3；复合材料；结构特征中图分类号：O614文献标志码：A文章编号：1672-1098（2014）04-0019-07单层晶体或纳米片因大约1 nm厚度而显示出新颖的量子尺寸效应和化学性质。
剥离的纳米片或几个片层聚集体已经促进了层状固体作为前驱物在构建复合材料中的应用[1]。
与石墨烯纳米片相比较，二维无机纳米片在它们的化学成分和物理化学性质方面具有更多的可调谐性，从而在构建杂化材料方面能够获得一些新颖的功能[2-3]。
层状KTiNbO5因具有离子可交换、层间结构均一可控等优点而引起了广泛的关注[4-8]。
KTiNbO5不仅可以通过阳离子如Fe3+、Ce3+、Ni2+、Mn2+、Sn2+和H+等改性获得具有特定性质的新型材料[9-12]79，还可以通过插层嵌入其他化合物或通过剥离重构的方法获得具有特定性能的材料。
HTiNbO5纳米片及其与氧化物复合得到的复合材料可应用于光催化降解有机物及修饰电极。
文献[13]79制备的TiNbO5纳米片用于光电降解罗丹明B。
文献[18]120通过客体-客体离子交换制备的MB+/H+-TiNbO5层状纳米复合物在修饰电极上有很大的应用潜力。
文献[19]553将NiO与HTiNbO5纳米片复合制备的NiO/HTiNbO5，可将罗丹明B 降解为脂肪族有机化合物和简单的碳的氧化物。
目前这些复合材料的结构组装机理，以及结构与性能的关系尚处于积极的探索之中。
本文以高温固相法合成的层状KTiNbO5，经质子化后剥离改性得到钛铌酸纳米片溶胶作为主体材料，以Fe2O3纳米粒子为客体材料进行复合，构建e-HTiNbO5@Fe2O3纳米复合光催化材料，采用多种物理手段对其结构进行分析表征，并通过光催化降解乙硫醇为探针实验探讨了复合纳米催化剂的光催化新性能。
1实验部分11试剂实验中所使用的试剂均通过商业途径购买，并未经行进一步的纯化处理。
12e-HTiNbO5@Fe2O3复合物的制备通过剥离HTiNbO5得到HTiNbO5 纳米片，HTiNbO5的制备方法已经发表在早期的工作中[11]， HTiNbO5纳米片制备方法如下：HTiNbO5与四丁基氢氧化铵（TBAOH）按计量（TBA+∶H+摩尔比为1∶1）混合，333 K下搅拌反应3 d，反应结束后高速离心分离，获得TiNbO5纳米片溶胶，样品记作e-HTiNbO5。
将取适量上层溶胶缓慢滴加0.05 mol·dm-3 HNO3直至不再有沉淀析出，将所得沉淀用 0.05 mol·L-1 HNO3洗涤三次，再用去离子水洗至中性。
所得固体物在333 K下真空干燥，获得e-HTiNbO5聚集体，用于相应的表征。
取0.833 g FeCl3·6H2O（0.003 mol）溶于20 mL蒸馏水中，不断搅拌条件下滴入200 mL 沸水中，煮沸2 min，得到红褐色透明溶胶。
将该溶胶倒入半透膜中于65 ℃渗析直至去除Cl-及未水解的Fe3+，获得Fe2O3溶胶。
将Fe2O3溶胶与e-HTiNbO5溶胶按Fe∶e-HTiNbO5的摩尔比为1∶1的比例混合，45 ℃下振动搅拌6 h，用硝酸调节pH至3～4，继续搅拌6 h后室温静置老化。
分离、洗涤、60 ℃干燥真空干燥，得到目标产物e-HTiNbO5@Fe2O3。
1.3样品表征样品物相分析在XD-3型X射线衍射仪（北京普析通用仪器有限责任公司）上进行。
Cu 靶，Kα：0.154 06 nm， Ni滤波片，管压：36 kV，管流：30 mA。
Raman光谱表征在激光显微共聚焦拉曼光谱仪（Renishaw in Via-Reflex Spectrometer System）上进行，激光源波长是532 nm，激光强度5 mW。
比表面积分析采用Beckman Coulter SA3100型比表面积及孔径分析仪（美国贝克曼库尔特公司）。
形貌表征在JEM-2010型透射电子显微镜（JEOL公司）上进行，EDS 操作电压200 kV。
热分析在STA 449C型TG-DSC同步热分析仪热重同步差热热分析仪（德国耐驰仪器制造有限公司）上进行。
升温范围：室温～800 ℃，升温速率：10 K·min-1。
样品的光谱响应特征在TU-1901双光束紫外-可见分光光度计（北京普析通用仪器有限公司）上进行，BaSO4作为参考样品。
1.4催化剂对乙硫醇吸附与光催化氧化性能测试采用静态吸附-光催化方法，在室温避光条件下于密闭空间内50 mg催化剂置于石英玻璃片上，玻璃片两端1 cm处各滴加1滴乙硫醇液体后快速放入石英管内并密封，吸附乙硫醇30min，将吸附后的石英反应器置于自然光下照射30 min，然后取出吹扫，除去催化剂表面物理吸附的乙硫醇。
采用红外光谱法检测光辐射后的表面物种。
2 结果与讨论采用X-射线衍射（XRD）技术对e-HTiNbO5聚集体及e-HTiNbO5@Fe2O3的物相结构进行分析，结果如图1所示。
图1显示，样品e-HTiNbO5聚集体于2 θ = 7.14°、14.52°出现衍射峰，对应于其（002）和（004）面，Fe2O3与e-HTiNbO5复合后的衍射峰分别移至7.45°和14.70°，说明e-HTiNbO5聚集体及e-HTiNbO5@Fe2O3均具有层状结构。
2θ/（°）1. e-HTiNbO5聚集体；2. e-HTiNbO5@Fe2O3图1样品的XRD图从图1中还可以观察到，复合样品的XRD图谱中除了相应纳米片的衍射峰以外，还出现了Fe2O3的峰。
说明在实验条件下，e-HTiNbO5聚集体保持了较好的片层结构，同时，Fe （OH）3转化为六方相Fe2O3 （ JCPDS：33-0664 ）并以颗粒形式在纳米片表面聚集，根据Scherrer方程τhkl=Kλβcosθ（1）式中：K 是Scherrer常数约为0.94，λ是所用X射线的波长，β是校正后的相应晶面半峰宽（FWHM）。
计算出Fe2O3粒子沿（104）面的粒径大小为10.2 nm。
拉曼位移/cm-11. e-HTiNbO5聚集体；2. e-HTiNbO5@Fe2O3图2样品的Raman光谱图图2是e-HTiNbO5聚集体及e-HTiNbO5@Fe2O3的Raman光谱。
根据文献[20-24]，将Raman峰进行归属，结果列入表1。
结果显示，Fe2O3与e-HTiNbO5复合后，纳米片中与Nb-O键相关的峰强度明显减弱，甚至消失，一方面是因为Fe2O3在实验所用的激光波长下有较强的荧光效应（λ=532 nm），更可能的原因是Fe2O3与纳米片，特别是与纳米片中的Nb-O官能团间发生了相互作用。
（1） e-HTiNbO5聚集体的N2吸附-脱附等温线（2） e-HTiNbO5/Fe2O3的N2吸附-脱附等温线图3吸附-脱附等温线采用HRTEM对样品的形貌进行分析，结果如图4所示，同时还显示了EDS对样品成分分析的结果。
由图4可知，Fe2O3呈球状均匀的分散在主体材料表面，直径约为10 nm，这与XRD计算的结果一致，即复合材料中客体材料Fe2O3优先暴露的晶面是（104）面。
此外，主体材料纳米片发生了一定程度的卷曲，这是由于氧化铁与纳米片表面的作用力不同导致的。
由EDS结果可知nFe∶nNb约为1∶1。
图5和图6分别是e-HTiNbO5聚集体和e-HTiNbO5@Fe2O3样品的TG-DTG和TG-DSC 曲线。
图4样品e-HTiNbO5/Fe2O3的HRTEM图和EDS结果t/℃t/℃（1） TG-DTG（2） TG-DSC图5样品e-HTiNbO5聚集体热分析曲线t/℃t/℃（1） TG-DTG（2） TG-DSC图6样品e-HTiNbO5@Fe2O3的曲线由图5中可知，样品e-HTiNbO5聚集体在室温到800 ℃范围内主要有四个失重峰区。
在室温到800 ℃范围内总失重率约为13.5 %，约为1.9个H2O。
第一个温区是30～240 ℃，主要是e-HTiNbO5聚集体表面吸附水、层间中性水分子及部分结晶水的失去；第二个温区在240～350 ℃，DSC曲线为典型的结晶峰，为e-HTiNbO5聚集体的结晶[25]，此时还伴随着失去部分结晶水；第三个温区在350～550 ℃，为结晶水及层板结构水的脱除；第四个温区在550～740 ℃，DSC曲线为典型的分解峰，这说明钛铌酸纳米片在350 ℃以上将发生明显的层板结构水将脱除，发生如下反应e-HTiNbO5 →1/2 Nb2O5+TiO2 + 1/2 H2O即在350～740 ℃温区，层板脱水将失去0.5个H2O，则e-HTiNbO5失去结晶水的量为1.4个H2O。
所以e-HTiNbO5聚集体的化学式可表达为HTiNbO5·1.4H2O。
对于e-HTiNbO5@Fe2O3复合材料，在室温到800 ℃范围内总失重率约为11.4 %。
结合EDS结果可知，该复合材料的化学式可表达为HTiNbO5·0.5Fe2O3·1.7H2O。
图6中168～370 ℃区间为纳米片的结晶水脱除和Fe（OH）3的失水过程。
图中未观察到e-HTiNbO5基体材料的晶化峰，说明Fe（OH）3位于基体纳米片间，阻止了其晶化，提高了纳米片基体的热稳定性。
图7是样品的紫外-可见漫反射光谱图。
数据经F（R）公式[26]处理后得到图7（1）曲线，样品的禁带宽度Eg由（F（R）·hν）0.5曲线对光子能量hν的直线部分外推至（F （R）·hν）0.5 = 0来确定（图7（2））。