Fe3O4磁性纳米粒子对花旗松素的吸附性能研究

[目的]制备Fe_3O_4磁性纳米粒子并考察其对黄酮类化合物花旗松素的吸附性能,研究其动力学与热力学过程。[方法]采用水热法制备Fe_3O_4磁性纳米粒子,同时建立高效液相色谱(HPLC)法检测花旗松素浓度的方法,用以考察材料对花旗松素的吸附行为。[结果]吸附过程的热力学参数吉布斯自由能(ΔGθ)均为负数、焓变(ΔHθ)为6.58 k J/mol、熵变(ΔSθ)为66.24 J/(mol·K);采用Freundlich模型拟合吸附过程,线性相关性系数均大于0.964 4。[结论]吸附过程ΔHθ0、ΔSθ0、ΔGθ0,表明吸附过程自发进行,为吸热过程,且存在氢键结合力和范德华力作用。     

Fe3O4表面逆水煤气反应的DFT研究

采用密度泛函理论（DFT）研究了Fe₃O₄(111)表面逆水煤气反应的机理（氧化还原机理和中间产物分解机理）。通过优化初始构型,得到了最稳定的吸附构型。对两种机理主要的基元反应活化能进行了比较,结果表明：氧化还原机理是主要的反应机理,中间产物分解机理较难发生。计算结果还表明八面体Fe原子在吸附和活化过程中起着重要作用。     

PANI-Fe3O4复合材料的制备及其电磁参数匹配特性的数值模拟

以电损耗型吸波剂为研究基础,根据传输线理论模拟获得给定条件下的理想电磁参数区域,考察厚度（d）、频率（f）、反射率（R）等因素对理想电磁参数区域的影响。将模拟结果与导电聚苯胺（PANI）的测试结果进行对比,给出吸波剂改性方向并预测不同频段下的吸波性能。结果显示,在中空结构PANI表面负载Fe₃O₄后,复合材料的介电损耗降低,磁损耗增加,介电损耗角正切（tan δ_ε）和磁损耗角正切（tan δ_μ）相接近,电磁匹配特性得到改善,上述实验结论与模拟结果相吻合。     

核壳型磁性APTES-Fe3O4纳米涂层柱的制备及应用

以羧甲基-β-环基糊精(carboxymethyl-β-cyclodextrin,CM-β-CD)作为手性选择剂,以3-氨基丙基三乙氧基硅烷-四氧化三铁(3-aminopropyltriethoxysilane-Fe₃O₄,APTES-Fe₃O₄)磁性纳米粒吸附于毛细管内壁,在外加磁场下进行手性分离。本研究通过提供外加磁场的方式,将核壳结构的APTES-Fe₃O₄磁性纳米粒涂布于毛细管内壁,制备了一种核壳型磁性APTES-Fe₃O₄纳米涂层柱。此法操作简便,且毛细管涂层重复性好,柱寿命超过80次电泳分析。经0.01 mol/L HCl、0.001 mol/L NaOH、CH₃OH和CH₃CN等冲洗15 min后,涂层未发生明显变化,化学稳定性强。外加磁场去除后,作为涂层的磁性纳米粒可进行回收重复利用。首次将此涂层柱应用于手性药物的毛细管电泳拆分,成功分离了氧氟沙星、普萘洛尔对映体。结果表明,相比于未涂层柱,APTES-Fe₃O₄磁性纳米涂层柱能提高柱效并改善分离效果。实验考察了手性选择剂浓度、缓冲溶液pH、有机相种类及比例、运行电压等电泳条件对分离的影响,优化条件下两种药物分离度分别为1.97和1.93。     

Mn3O4修饰石墨阳极MFC的产电性能与阳极电容特性

制备了Mn₃O₄修饰石墨阳极。在微生物燃料电池（MFC）中研究了Mn₃O₄对MFC产电性能及阳极电容特性的影响。Mn₃O₄修饰阳极的MFC最大功率密度为255 mW/m²,比对照组提高了25%。Mn₃O₄修饰阳极的MFC比电容为14.7 mF/cm²,比对照组提高了88%。在电化学阻抗（EIS）测试中,创建了R（Q（R（QR）））（QR）模型,对MFC内阻与电容的组成和大小进行了分析。测试表明,Mn₃O₄修饰电极降低了生物膜和电极界面的电荷转移内阻,增大了生物膜和电极界面的赝电容,从而提高了MFC的产电能力和间歇式放电MFC的能量利用率。     

Mn3O4修饰阳极微生物燃料电池的产电性能

采用超声分散法和溶胶浸渍法制备了Mn₃O₄修饰电极,在微生物燃料电池(MFC)中,研究了不同方法修饰的Mn₃O₄阳极对MFC产电能力的影响。实验结果表明:超声分散法制备的Mn₃O₄作为阳极,MFC最大功率密度为0.172W/m²,相比对照组降低了22%;产电菌在电极表面的电子传递受到了抑制。溶胶浸渍法制备的Mn₃O₄作为阳极,MFC最大功率密度则为0.431W/m²,相比对照组增加了93%;MFC的电荷转移内阻降低了67%,并具有赝电容特性。     

不同表面修饰的Fe3O4纳米颗粒在体肿瘤成像研究

目的:比较两种不同表面修饰的Fe3O4纳米颗粒作为肿瘤探针进行在体磁共振成像(MRI)的区别。方法:采用两种不同表面修饰的Fe3O4作为磁共振造影剂,并利用其表面羧基与具有靶向识别肿瘤表面整合素受体(Integrinαvβ3)的c(RGDyK)多肽进行耦联,制备出具有肿瘤靶向性的磁共振分子探针。以荷人脑胶质瘤(U-87 MG)裸鼠为动物模型,进行体内MRI研究。结果与结论:两种纳米颗粒均能够产生明显的T2造影效果,表面为聚乙二醇及油胺共同修饰的纳米颗粒的最佳成像时间为注射药物后8 h,而只有聚乙二醇修饰的纳米颗粒的最佳成像时间为注射药物后4 h,导致两种纳米颗粒在成像时达到最佳成像效果的时间不同的原因在于其表面电荷的不同。     

纳米SiO2及磁性γ-Fe2O3@SiO2对Hg2+的吸附及去除

首先用微乳法合成了纳米SiO₂和纳米γ-Fe₂O₃,然后利用传统的St ber方法合成出核壳结构的γ-Fe₂O₃@SiO₂,并利用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、振动样品磁强计（VSM）对其进行了表征。采用双硫腙光度法在551 nm处,测定了Hg²⁺在纳米SiO₂、纳米γ-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃@SiO₂表面的吸附等温线,发现三者的吸附等温线类型依次为Ⅱ、Ⅲ和Ⅰ型,等温线类型与纳米材料的分散性、表面硅羟基、离子空位以及磁性有关。利用双吸附等温线法、准一级和准二级动力学模型对吸附数据进行拟合得出：纳米SiO₂和γ-Fe₂O₃@SiO₂对Hg²⁺的吸附符合Langmuir等温式,而纳米γ-Fe₂O₃对Hg²⁺的吸附符合Freundlich等温式。三者对Hg²⁺的去除率均与pH有关,均属于准二级动力学模型。     

水基Al2O3纳米流体强化闭式冷却塔内传热过程数值模拟

对以Al₂O₃纳米流体作为喷淋介质的闭式冷却塔进行了数值模拟,采用流体体积函数（VOF）模型及离散项模型（DPM）作为数值模型进行封闭求解,并分析纳米流体质量浓度和单位时间喷淋量对闭式冷却塔热力学特性的影响。结果表明,随着纳米流体质量分数增加,闭式冷却塔的进口与出口空气含湿量差和单位时间喷淋量均呈现先上升后下降的趋势,在纳米流体质量分数为0.5%时进出口空气含湿量差达到最大值,相比纯水提高了约18.3%;当流体单位时间喷淋量为0.28 kg/s时,闭式冷却塔达到最佳热质传递性能。     

TiO2/β-Zn4Sb3复合热电材料的制备及性能

采用真空熔融缓冷方法合成了单相β-Zn₄Sb₃化合物,并通过水解钛酸四丁酯(TBOT)制备了TiO₂/β-Zn₄Sb₃复合材料。采用放电等离子(SPS)烧结获得了致密的块材样品。研究了TiO₂质量分数对复合材料热电性能的影响规律。结果发现,随着TiO₂质量分数的增加,材料的Seebeck系数升高,电导率和热导率均显著下降,计算得出热电优值（Z_T）在638 K时达0.68,比单相Zn₄Sb₃的Z_T值提高了19%。     

超顺磁Fe3O4@PDA核-壳结构纳米粒子的制备及表征

利用多元醇高温热解法和溶液氧化法制备超顺磁四氧化三铁聚多巴胺核-壳结构纳米粒子(Fe₃O₄@PDA)。采用 X 射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、动态光散射(DLS)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG)等对 Fe₃O₄@PDA 的结构、形貌和组成进行表征。采用综合物性测试系统(PPMS)对样品的磁性能进行表征。结果表明:Fe₃O₄@PDA 的尺寸可以通过氨水与多巴胺的物质的量之比和反应时间进行调控;当Fe₃O₄@PDA 中Fe₃O₄的质量分数约为5%时,具有超顺磁性,磁饱和强度为3.8 emu/g,比理论值高出36%。     

核壳型Fe3O4@PDA@Au纳米材料对水牛角含巯基肽类成分的富集研究

目的?通过制备核壳型Fe₃O₄@PDA@Au纳米材料对水牛角中含巯基（-SH）肽类成分进行富集、鉴定与表征。方法?采用种子生长法制备核壳型Fe₃O₄@PDA@Au磁性纳米材料,将材料应用于水牛角提取液含-SH肽类成分的富集;分别采用Ellman法和多肽试剂盒测定富集前后溶液中-SH及多肽的含量;采用nano LC-MS/MS系统分析鉴定水牛角提取液肽类组成。结果?Fe₃O₄@PDA@Au纳米材料对水牛角含-SH肽类成分的富集因子为23.41,水牛角提取液中共鉴定了4?114个肽段,其中含有半胱氨酸（Cys）的肽段共11个;富集液中共鉴定了2?254个肽段,其中含有Cys的肽段共709个,富集后的含Cys的肽段与总肽段的比值从0.003增加到0.314,表明材料对水牛角提取物中含-SH肽段完成了较好的富集。结论?Fe₃O₄@PDA@Au纳米材料对水牛角中含巯基肽类成分具有良好的富集效果,对水牛角功效物质基础研究具有重要意义。      

氧化铁含量对煤渣冷却结晶特性的影响

以神府烟煤为原料制备煤渣,并在渣中添加氧化铁,研究氧化铁含量对煤渣冷却结晶特性的影响。采用高温热台显微镜（HTSM）观察不同降温速率下晶体的析出过程,使用扫描电子显微镜（SEM）和能谱（EDS）分析晶体微观形态以及元素组成,运用X射线衍射仪（XRD）检测晶相,并用热力学模拟软件Factsage模拟高温下煤渣的平衡相图。结果表明,惰性气氛下渣中氧化铁质量分数的增加会促进晶体的析出,减少晶体培育时间,提高晶体初始析出温度并增大晶体尺寸;当氧化铁质量分数达到30%时,析出晶体的Fe元素含量增加,析出晶体由钙高铁辉石晶体转变为磁铁矿晶体。     

Fe2O3着色对牙科纳米氧化锆机械性能及透明度影响的研究

目的 观察Fe₂O₃通过气氛着色法对氧化锆的着色效果、力学性能和透明度的影响。方法 含不同比例Fe₂O₃的氧化锆粉末,对预烧结的牙科用氧化锆瓷块进行包埋后烧结至1450℃。采用分光光度计测量瓷块颜色及透明度,万能测力仪测试力学性能。结果 随着Fe₂O₃在包埋粉中的比例增加,烧结后的氧化锆瓷块的色泽出现淡黄至黄褐色转变。色度值L^*为64.91~90.94,a^*值范围为-1.27~12.70,b^*值范围为1.02~38.66,基本覆盖天然牙的牙色范围。瓷块的透明值范围为14.23~10.15。着色前后瓷块的3点抗弯强度无显著改变（P>0.05）。结论 采用Fe₂O₃的气氛着色法,对牙科氧化锆瓷块的机械性能及透明度无显著影响,具临床应用前景。     

O3/UV和O3/H2O2氧化法处理聚丙烯酰胺采油废水

为降低油田采油废水的化学需氧量（COD）负荷,提高其可生化性,采用O₃/UV和O₃/H₂O₂氧化法对聚丙烯酰胺采油废水进行处理,分别考察了氧化时间、H₂O₂与O₃物质的量之比、pH以及紫外灯功率对采油废水处理效果的影响。结果表明,与采用单独臭氧氧化相比,O₃/UV以及O₃/H₂O₂联用技术对采油废水中的COD及聚丙烯酰胺（PAM）的去除效果更为显著,废水可生化性均有所提高,且O₃/H₂O₂氧化法对采油废水的可生化性提高程度更大。O₃/UV氧化法对于聚丙烯酰胺采油废水可生化性影响的最佳条件为：pH=8.0,O₃质量浓度为19.7 mg/L,紫外灯功率为18 W,氧化时间为30 min,可生化性（B/C）提高至0.092;O₃/H₂O₂氧化法对于聚丙烯酰胺采油废水可生化性影响的最佳条件为：pH=8.0,O₃质量浓度为19.7 mg/L,H₂O₂与O₃物质的量之比为0.3,氧化时间为30 min,B/C提高至0.175。氧化预处理提高了废水的可生化性,减轻了后续生化处理压力。