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无机酸及铁离子掺杂聚苯胺涂层光热杀菌性能的研究

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无机酸及铁离子掺杂聚苯胺涂层光热杀菌性能的研究

作者：刘钊天津大学

学位级别：硕士

对公共设施表面进行消毒灭菌,能有效减少由接触带来的细菌感染。光热杀菌作为一种新型的杀菌技术,具有便捷、绿色,快速、广谱杀菌等优点。聚苯胺被认为是最具发展潜力的光热材料之一。本文致力于制备一种快速、高效、可长期使用的聚苯... 详细信息

对公共设施表面进行消毒灭菌,能有效减少由接触带来的细菌感染。光热杀菌作为一种新型的杀菌技术,具有便捷、绿色,快速、广谱杀菌等优点。聚苯胺被认为是最具发展潜力的光热材料之一。本文致力于制备一种快速、高效、可长期使用的聚苯胺光热涂层,将其用于表面杀菌,并研究掺杂对聚苯胺光热杀菌性能的影响。本文首先制备了硫酸、盐酸、磷酸掺杂的聚苯胺,基于静电吸附作用制备聚苯胺涂层,利用FT-IR、UV-vis和XRD探究材料的结构和物化性质。通过光照升温实验考察材料光热转换能力,采用平板计数法评价酸掺杂聚苯胺涂层的光热杀菌性能。实验结果表明:酸掺杂聚苯胺比脱掺杂聚苯胺具有更高的光热转换能力,酸掺杂聚苯胺涂层具备良好的光热杀菌性能。进一步考察聚苯胺负载量和照射距离对杀菌性能的影响。结果表明,聚苯胺负载量与杀菌能力呈正相关。在照射距离与杀菌性能的关系中,同时考察了杀菌率与重复使用性能,发现杀菌率与照射距离呈负相关,重复使用性与照射距离呈正相关。综合以上各项因素,在浓度0.125 g/L、距离3 cm时,聚苯胺涂层同时具备高的杀菌率和良好的重复使用性。为了提升材料的光热转换效率和涂层的杀菌能力,在制备的硫酸掺杂聚苯胺中加入不同比例的Fe Cl3,并制备铁离子掺杂聚苯胺涂层。结合酸掺杂聚苯胺的结构探究铁离子掺杂对聚苯胺吸光性能、结晶程度、形貌、热稳定性、光热转换能力等性能的影响,最后测试涂层的杀菌性能。实验结果表明:铁离子与聚苯胺中的胺基发生了络合作用,在铁离子掺杂比例在一定范围时,铁离子均匀掺入聚苯胺纳米线,并使材料的热稳定性和可见光范围的吸光能力明显提高。杀菌实验显示,铁离子掺杂聚苯胺涂层的光热杀菌性能大幅提高,杀菌率可达100%。

关键词：聚苯胺酸掺杂铁离子掺杂光热效应表面光热杀菌可见光

Fe掺杂LiMnPO_4/C的制备和电化学性能

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稀有金属材料与工程 2016年第1期45卷 207-211页

作者：刘学武冯铁柱王晓娟李新大连理工大学辽宁大连116012

以酚醛树脂作为还原剂和碳源,采用固相法在Li Mn PO4晶格中引入铁离子制备了Li Fe_xMn_(1-x)PO_4/C复合材料。考察了掺铁量、煅烧温度和煅烧时间对材料电化学性能的影响。结果表明,制备的Li Fe_xMn_(1-x)PO_4/C为纯度较高的橄榄石型相,... 详细信息

以酚醛树脂作为还原剂和碳源,采用固相法在Li Mn PO4晶格中引入铁离子制备了Li Fe_xMn_(1-x)PO_4/C复合材料。考察了掺铁量、煅烧温度和煅烧时间对材料电化学性能的影响。结果表明,制备的Li Fe_xMn_(1-x)PO_4/C为纯度较高的橄榄石型相,具有类球形形貌,颗粒尺寸300~500 nm,且分布均匀。循环充放电测试结果表明,随着掺铁量的增加,Fe^(2+)/Fe^(3+)和Mn^(3+)/Mn^(2+)氧化还原电位处的平台容量分别相应地升高和下降。其中600℃煅烧10 h制得的Li Fe0.5Mn0.5PO4/C样品具有较好的电化学性能:0.1 C倍率首次放电容量为147.3 m Ah/g;2 C倍率循环100次后,放电容量从115.2 m Ah/g降至112.7 m Ah/g,容量保持率为97.8%;10 C倍率循环200次后,容量保持率仍有89.6%。

关键词： LiMn PO4/C 固相反应铁离子掺杂酚醛树脂

双掺杂介孔催化剂Fe-Ti-MCM-41的制备及催化性能

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高等学校化学学报 2012年第7期33卷 1559-1564页

作者：杨穆王晓娜徐金梧王戈北京科技大学材料科学与工程学院机械工程学院北京100083

通过对负载型Ti-MCM-41催化材料进行铁离子掺杂,制备了双掺杂介孔催化剂Fe-Ti-MCM-41.采用XRD,FTIR,HRTEM,BET和ICP等方法对材料的组成和结构进行了表征,并研究了金属铁离子掺杂量和后处理温度等对介孔钛硅催化材料氧化催化性能的影响.... 详细信息

通过对负载型Ti-MCM-41催化材料进行铁离子掺杂,制备了双掺杂介孔催化剂Fe-Ti-MCM-41.采用XRD,FTIR,HRTEM,BET和ICP等方法对材料的组成和结构进行了表征,并研究了金属铁离子掺杂量和后处理温度等对介孔钛硅催化材料氧化催化性能的影响.当掺杂量较低时,铁离子主要是通过化学键键合在分子筛上,呈分子级分散,得到的催化剂对环辛烯、环己烯、苯乙烯和2-甲基苯乙烯等底物都表现出较好的催化活性.当掺杂量较高时,金属易形成聚集态,导致催化剂比表面积下降,使催化活性降低.

关键词： Ti-MCM-41分子筛铁离子掺杂催化环氧化环辛烯

Fe^(3+)掺杂NaTaO_3纳米粒子的制备及光吸收机理

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化工进展 2012年第6期31卷 1293-1297页

作者：于水刘玉璐刘晓庆王晓晶内蒙古大学化学化工学院内蒙古呼和浩特010021

采用水热法合成了一系列铁离子掺杂NaTaO3纳米粒子,研究了铁离子掺杂对宽禁带钽酸钠半导体光吸收性能的影响。XRD结果表明铁离子掺杂导致NaTaO3晶胞体积膨胀;紫外可见漫反射光谱表明铁离子掺杂引起钽酸钠吸收带边红移,并且随着铁离子掺... 详细信息

采用水热法合成了一系列铁离子掺杂NaTaO3纳米粒子,研究了铁离子掺杂对宽禁带钽酸钠半导体光吸收性能的影响。XRD结果表明铁离子掺杂导致NaTaO3晶胞体积膨胀;紫外可见漫反射光谱表明铁离子掺杂引起钽酸钠吸收带边红移,并且随着铁离子掺杂浓度的增加,红移增大;密度泛函计算结果揭示,铁离子取代钽离子进入NaTaO3晶格会形成一个杂质能级,这个杂质能级主要由铁离子的3d轨道形成,是导致NaTaO3光吸收带边红移的原因。

关键词： NaTaO3纳米粒子铁离子掺杂密度泛函光吸收能带结构

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Fe离子掺杂对ZnO压敏电阻性能的影响

电瓷避雷器 2023年第2期 49-54页

作者：李竹韵任鑫王鑫尤万里余文琪金鹿江施利毅上海大学理学院纳米科学与技术研究中心上海200444

笔者主要研究了Fe^(3+)离子掺杂引入对ZnO基压敏电阻微观结构及综合电气性能的影响。实验结果表明,随着铁离子掺杂量的增加,ZnO压敏电阻的电位梯度持续不断升高,非线性系数先升高而后降低,漏流先减小再增大,压比逐渐增加。分析认为,掺... 详细信息

笔者主要研究了Fe^(3+)离子掺杂引入对ZnO基压敏电阻微观结构及综合电气性能的影响。实验结果表明,随着铁离子掺杂量的增加,ZnO压敏电阻的电位梯度持续不断升高,非线性系数先升高而后降低,漏流先减小再增大,压比逐渐增加。分析认为,掺杂少量Fe^(3+)时,可作为受主元素提高表面态密度,从而使非线性系数升高;随着掺杂量的增加,Fe^(3+)转变为Fe^(2+)进入ZnO晶粒内部,作为替位离子取代了部分Zn^(2+),由于r(Fe^(2+))>r(Zn^(2+)),该取代产生了压应力对ZnO晶格产生挤压,减小晶格空隙,从而阻止了其他掺杂离子的进入,表面态密度降低,非线性系数降低。

关键词：铁离子掺杂 ZnO压敏电阻界面状态电气性能

Fe3+掺杂TiO2/硅藻土复合光催化降解罗丹明B

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印染 2019年第7期45卷 17-21页

作者：孙冲王瑞王晓晴郭亚林俊雄浙江省纺织测试研究院浙江杭州310018 浙江理工大学教育部先进纺织材料与制备技术重点实验室浙江杭州310018

采用多孔材料硅藻土为载体,通过溶胶-凝胶法制备负载型Fe掺杂TiO2。利用SEM和EDX技术对合成的Fe掺杂TiO2/硅藻土复合材料进行表征。研究表明,复合材料对染料的吸附和光降解能力高于TiO2/硅藻土和硅藻土。约85%的初始质量浓度为50mg/L的... 详细信息

采用多孔材料硅藻土为载体,通过溶胶-凝胶法制备负载型Fe掺杂TiO2。利用SEM和EDX技术对合成的Fe掺杂TiO2/硅藻土复合材料进行表征。研究表明,复合材料对染料的吸附和光降解能力高于TiO2/硅藻土和硅藻土。约85%的初始质量浓度为50mg/L的染料可在240min内被有效地吸附和降解。脱色率取决于pH值、光催化剂质量浓度和染料质量浓度等条件。此外,罗丹明B染料在日光下可能的降解途径主要包括四个过程:脱乙基、发色共轭结构的破坏、开环和矿化。

关键词：废水处理二氧化钛硅藻土铁离子掺杂光催化活性染料

Fe3+掺杂纳米TiO2的制备表征与光催化特性的研究

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Fe3+掺杂纳米TiO2的制备表征与光催化特性的研究

作者：林雪陕西师范大学

学位级别：硕士

当前人类面临的主要难题就是环境污染和能源短缺问题。纳米二氧化钛以其光催化活性高、理化性质稳定、无毒以及廉价等优良特性吸引了众多科技工作者的关注,一些科学家将对二氧化钛半导体光催化材料的研究称为“阳光工程”、“光洁净革... 详细信息

当前人类面临的主要难题就是环境污染和能源短缺问题。纳米二氧化钛以其光催化活性高、理化性质稳定、无毒以及廉价等优良特性吸引了众多科技工作者的关注,一些科学家将对二氧化钛半导体光催化材料的研究称为“阳光工程”、“光洁净革命”。纳米二氧化钛能够通过光子激发产生的电子（e）和空穴（h+）进一步形成超氧自由基和羟基自由基,这些强氧化产物能将污染物彻底氧化分解且不会造成二次污染。然而纳米二氧化钛存在光谱响应范围窄、量子转化率低、光的利用率低、实际降解过程中难回收等问题,因此限制了它在实际中的应用。所以,如何改善二氧化钛在可见光区域内光谱带宽、提高量子效率成为科研工作的热点。目前常用的方法有控制晶型、贵金属沉积、离子掺杂、染料光敏化以及二元半导体复合等。本文在对纳米二氧化钛（Ti02）光催化机理做详细介绍的基础上,利用溶胶-凝胶法制备出掺杂金属铁离子的纳米二氧化钛（Fe3+-Ti02）复合光催化剂,通过XRD（X射线衍射仪）、SEM（扫描电子显微镜）、TEM（透射电子显微镜）、TG-DTA（热分析系统）和UV-Vis-NIR （紫外-可见-近红外分光光谱仪）等表征方法,研究了Fe3+-Ti02复合光催化剂制备过程的影响因素及其催化活性。本文主要做了以下几个方面的实验和研究：（1）金属离子Fe3+掺杂。采用溶胶-凝胶法制备工艺,以钛酸丁酯为前驱体,以硝酸铁为铁源,无水乙醇作为溶剂,通过浓硝酸来控制反应过程中的PH值,制备了纯纳米Ti02粉末和掺杂不同量Fe3+的Fe3+-Ti02复合光催化剂,研究了反应温度、搅拌速度、Fe3+浓度、焙烧温度及时间等因素对样品光催化性能的影响。结果表明：当PH为3,室温搅拌,35℃恒温烘干,650℃烧结,Fe3+与TiO2的摩尔质量比为5%时,制备样品的形貌较好,并且光吸收带发生明显红移,带宽增加,使得Ti02在可见光的照射下亦能发挥降解作用,从而可提高光催化效率。（2）贵金属Ag掺杂。采用相同方法制备Ag-TiO2复合光催化剂,并利用多种表征手段对Fe3+-Ti02和Ag-TiO2的光催化性能进行对比。结果表明：在控制两种样品反应过程中PH为3、室温搅拌、35℃恒温烘干的条件下,同在600℃烧结时的Ag掺杂的纳米Ti02光催化剂样品的吸收性能要好于Fe3+掺杂。（3）PH值对Fe3+-Ti02纳米复合光催化剂性能的影响。通过浓硝酸和氨水来制造PH值不同的酸性环境和碱性环境,在这两种环境下制备Fe3+-Ti02纳米颗粒,并利用多种测试仪器来观察不同样品的形貌、物相及光吸收性能等。结果表明：在控制两种样品室温下制备、350C恒温烘干、分别在不同温度烧结的条件下,酸性环境下制备的光催化剂样品的形貌更好、吸收性能更强。

关键词：溶胶-凝胶法二氧化钛铁离子掺杂光催化性能复合样品

AZ31镁合金腐蚀行为及其铁掺杂钙磷膜层的组织和性能研究

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AZ31镁合金腐蚀行为及其铁掺杂钙磷膜层的组织和性能研究

作者：龙启霏长春工业大学

学位级别：硕士

镁合金具有与人体骨骼相近的力学性能,具有良好的生物相容性、良好的降解性能和价格低廉等优点,近年来被广泛运用到生物医用材料的研究当中。镁合金在人体环境中腐蚀速率过快,极易溶解无法满足使用寿命的要求,需要对表面进行改性。钙磷... 详细信息

镁合金具有与人体骨骼相近的力学性能,具有良好的生物相容性、良好的降解性能和价格低廉等优点,近年来被广泛运用到生物医用材料的研究当中。镁合金在人体环境中腐蚀速率过快,极易溶解无法满足使用寿命的要求,需要对表面进行改性。钙磷酸盐膜层制备便捷且具有良好的生物相容性,多用于生物医用材料的表面改性中。本论文通过模拟体液浸泡实验研究了AZ31镁合金的腐蚀行为。通过液相沉积法、化学沉积法、水热法在AZ31镁合金表面分别制备了铁掺杂磷酸氢钙膜层、聚多巴胺膜层和聚多巴胺/铁掺杂磷酸氢钙复合膜层,并研究了膜层的形貌、成分、耐蚀性能和成膜过程。通过模拟体液浸泡实验研究了AZ31镁合金在模拟体液中的腐蚀行为、腐蚀产物、腐蚀形貌和腐蚀速率。模拟体液环境下,镁合金溶解,表面生成氧化物膜层,析氢反应提供了成膜动力诱导了磷酸氢钙在表面的沉积。腐蚀产物主要由Mg O、Ca HPO·2HO以及少量的Mg(OH)组成,呈干涸状分布在表面,裂缝较大。腐蚀速率随浸泡时间增加而减少,浸泡9天时平均腐蚀速率为23.77 mg/cm·day。以液相沉积法在镁合金表面制备了铁掺杂钙磷酸盐膜层,Fe成功掺杂进入膜层中,在膜层内均匀分布。系统的研究了p H和转化液Fe浓度对膜层组织和性能的影响,p H为6时制备的膜层呈片状均匀的覆盖镁合金表面,且厚度最大约为70μm,腐蚀电位为-0.9888 V。在Fe摩尔百分比为2%时膜层厚度最大约为50μm,腐蚀电位为-0.9735 V,耐蚀性能最好。通过化学沉积法在AZ31镁合金表面制备了聚多巴胺中间层,在p H为10,溶液浓度为1 mmol/L,转化时间为13 h时,制备的聚多巴胺膜层最为完整。进一步通过水热法在聚多巴胺中间层上制备了铁掺杂磷酸氢钙膜层,膜层呈球状均匀的覆盖基体表面,聚多巴胺中间层通过静电力作用吸附了溶液中的Ca诱导了磷酸氢钙膜层的生成,水热13 h后制备出的膜层厚度最大,腐蚀电位为-1.0768 V具有最好的耐蚀性能。

关键词：镁合金铁离子掺杂磷酸氢钙转化膜耐蚀性

铁掺杂TiO2纳米管的合成及光催化性能研究

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铁掺杂TiO2纳米管的合成及光催化性能研究

作者：马瑞内蒙古工业大学

学位级别：硕士

本文通过溶胶凝胶法制备不同铁离子含量的TiO纳米粉体,经氧化和还原气氛烧结,利用制备出的粉体作为原料通过水热反应制备铁离子掺杂TiO纳米管,并在此基础上将纳米管在还原气氛下烧结。探究了前驱体TiO粉末的掺铁量和烧结气氛,纳米管进... 详细信息

本文通过溶胶凝胶法制备不同铁离子含量的TiO纳米粉体,经氧化和还原气氛烧结,利用制备出的粉体作为原料通过水热反应制备铁离子掺杂TiO纳米管,并在此基础上将纳米管在还原气氛下烧结。探究了前驱体TiO粉末的掺铁量和烧结气氛,纳米管进一步还原气氛烧结对制备的试样相变、形貌和光催化性能的影响,利用X-射线衍射仪和透射电镜对其进行表征,并在紫外光-亚甲基蓝溶液体系中对纳米管进行光催化性能研究,得出如下研究结果:试验结果表明:TiO纳米管的相组成主要是由TiO粉末所影响,铁离子可有效抑制金红石的相变。随着铁离子含量的增加,其抑制作用增加,铁离子掺杂同时抑制了锐钛矿晶粒的长大。而还原气氛烧结前驱体TiO粉末由于产生较多的氧空位,其抑制金红石相变的作用减小。通过对比TiO纳米管的长径比发现,随着先驱体铁离子含量的增加TiO纳米管长径比逐渐下降,还原气氛烧结先驱体也有利于减小纳米管长径比。将制备成型的纳米管进一步在还原气氛下烧结发现,在400℃以下还原气氛烧结不影响相组成,但随着烧结温度升高,纳米管的长径比逐渐减小,达到400℃时,纳米管结构破坏,成为颗粒状,使得团聚现象严重,降低了光催化性能。HRTEM图显示TiO纳米管是以(200)晶面沿着[100]晶向生长,证实了纳米管卷曲生长理论。铁离子掺杂、还原气氛烧结不会影响纳米管的生长方向。光催化试验证明当铁掺杂量为1 mol%,200℃还原气氛下烧结所得TiO纳米管的光催化效果最好,达98%。TiO纳米管经还原气氛烧结其降解量明显增加,同时发现TiO纳米管失活的主要原因是在降解过程中吸附了大量的副产物,并在SEM图上证实了副产物吸附的存在。

关键词：二氧化钛纳米管还原气氛烧结铁离子掺杂光催化