1. 研究目的与意义
赤铁矿α-fe2o3，是一种n型半导体，其带隙宽度较窄，广泛用作磁记录软磁材料、铁氧体制备原料及抛光剂等。纳米尺度的α-fe2o3具有巨大的比表面积，良好的耐候性、耐光性和化学稳定性，优良的电化学特性、半导体特性以及电导对温度、湿度和气体等外部条件的敏感特性和磁性能，在无机颜料，敏感材料，催化剂以及软磁铁氧体材料和磁性记录等领域具有广泛的应用。随着低成本大批量纳米结构fe2o3粉末制备技术的开发和应用，铁资源的附加值将得到大幅度提高。纳米结构的形貌和尺寸对其材料性能有很大影响。纳米材料的制备是材料性能研究与纳米器件设计及制备的前提，在纳米材料的科学研究中占据极为重要的地位。
目前，α-fe2o3纳米结构的制备方法主要有气相法、固相法和液相法。其中液相法主要有沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、模板法、水热/溶剂热法等。
与其他制备纳米材料的方法相比，模板法在控制纳米材料形貌和尺寸方面具有显著的优势，近年来成为了纳米材料合成领域的研究热点。选恰当的模板可实现对不同形貌和尺度纳米材料的可控合成；同时，在制备具有有序排列和复杂结构的纳米材料时，模板法比其他合成方法更具优势。模板法使用的模板来源广泛，可分为硬模板和软模板两大类。
2. 研究内容和预期目标
对纳米fe2o3组成结构进行研究，并测试纳米fe2o3的电化学性能。具体内容如下：
(1) 以山茶花花瓣为模板，通过简单浸润渗透的方式引入铁源，通过热处理使模板碳化的同时，使铁源转变为fe2o3，获得二维片层结构fe2o3材料；
(2) 分析不同前驱物浓度条件下所得材料的晶型、结构和形貌差异；
3. 研究的方法与步骤
常见氧化铁纳米材料的合成方法主要有气相法、固相法和液相法。其中液相法主要有沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、模板法、水热/溶剂热法等。
本实验使用的方法和步骤如下：
（1）采集约500ml的山茶花花瓣模板；
4. 参考文献
| [1]. Li，J，B.Hashimoto, F. Shimizu, K. et al. A New Acylated Anthocyanin from theRedFlowers of Camellia Hongkongensis and Characterization of Anthocyanins intheSection Camellia Species [J]. J Integr Plant Biol, 2009, 51(6): 545-552. [2]. Ahmad,Alyosef, H. Schneider, D. Wassersleben, S. et al. Meso/Macroporous SilicafromMiscanthus, Cereal Remnant Pellets, and Wheat Straw[J]. ACS Sustainable ChemEng, 2015, 3(9): 2012-2021. [3]. Sun,T, W. alpha-Fe2O3 Nanosheet Assembled HierarchicalHollow Mesoporous Microspheres: Microwave-assisted Solvothermal Synthesis andApplication in Photocatalysis[J]. Journal of Colloid and Interface Science,2016. 463: 107-117. [4]. Wender,H. Photocatalytic Hydrogen Production of Co(OH)2 Nanoparticle-CoatedAlpha-Fe2O3 Nanorings[J]. Nanoscale, 2013. 5(19): 9310-9316. [5]. Li,H. Photocatalytic Degradation of Gaseous Toluene Over Hollow “spindle-like”alpha-Fe2O3 Loaded with Ag[J]. Materials ResearchBulletin, 2012. 47(6): 1459-1466. [6]. 宝迪. 三氧化二铁超细粉末的制备[J]. 内蒙古石油化工,2010, 30, 3-4. [7]. Hao,C. Shen, Y. Wang, Z. et al. Preparation and Characterization of Fe2O3 Nanoparticles by Solid-Phase Method and Its Hydrogen Peroxide Sensing Properties.ACSSustainable Chemistry Engineering, 2016, 4,1069-1077. [8]. 黄保军, 何琴, 郭少凡, 等. 生物模板法制备微纳米三氧化二铁[J]. 化学世界,2012,3, 133-135. [9]. Xuan,W. Whitty, K. J. Guan, Q. et al. Influence of Fe2O3 andAtmosphere on Crystallization Characteristics of Synthetic Coal Slags. EnergyFuels, 2015, 29, 405-412. [10]. 谢淑婷. 基于咪唑离子液体的液相法制备α﹣Fe2O3纳米材料[D]. 山东大学化学工程.2015,15-24. [11]. 陈建君, 邓慧芳, 王尚平, 等. 多孔氧化铁纳米花的合成与表征[J]. 江西师范大学学报（自然科学版） 2010, 34, 68-71 . [12]. A. K. P. Mann, Fu, J. DeSantis, C.J. Skrabalak, S. E. Spatial and Temporal Confinement of Salt Fluxes for theShape-Controlled Synthesis of Fe2O3 Nanocrystals.Chemistry of Materials, 2013, 25, 1549-1555. [13]. 姜国华. Fe2O3纳米粒子和纳米棒的制备研究[D]. 华东师范大学物理化学, 2004, 8-11. [14]. 欧平, 徐刚, 倪利红, 等. α﹣Fe2O3的水热法合成及其相形成机理[J]. 稀有金属材料与工程. 2008, 37(2), 453 - 455. [15]. 钟明龙, 刘仲武, 焦东玲, 等. 大面积α-Fe2O3纳米带的热氧化制备及其磁性能[J].功能材料 .2014 , 45(6), 06126-06130. [16]. 余晨, 丁明, 韩成良. 多孔α-Fe2O3 纳米棒的制备及其可见光吸收性能[J]. 安徽化工.2016,42(3), 19-21. [17]. Li, X. You, X. Lu, B. Wu, X.Zhao, J. Cai, Q. Reclamation of Acid Pickling Waste: Preparation of Nano α-Fe2O3 and Its Catalytic Performance. Industrial Engineering ChemistryResearch, 2014, 53, 20085-20091. [18]. 方鉥, 魏铭, 方继敏, 等. 两种形貌纳米α-Fe2O3＠Ｃ的制备及其吸附性能[J]. 武汉大学学报（理学版）, 2016,62(4), 338-344. [19]. 马振叶, 李凤生, 崔平, 等. 纳米Fe2O3的制备及其对高氯酸铵热分解催化性能[J]. 催化学报. 2003, 24(10), 795-798. [20]. 许青青. 氧化铁复合材料的制备、表征与性能研究[D]. 陕西科技大学有机化学, 2015, 18-23. [21]. 杜庆波, 张勇, 候前进, 等. 氧化铁纳米棒的制备、表征及磁性研究[J]. 中国陶瓷. 2015, 51(7), 21-23. [22]. 夏芙静. 氧化铁纳米结构的可控制备及表征[D]. 山东大学化学工程, 2012.
|
5. 计划与进度安排
（1）2022-2022学年第一学期 第17周~第20周，2022-2022学年第二学期 第3周~第4周（2022.12.25～2022.3.23），查阅资料，制定实验方案与计划，准备开题报告，外文论文翻译；
（2）第5周~第8周（2022.3.26～2022.4.20），对材料合成方法进行设计，完成仿生结构co掺杂fe2o3材料材料的制备，并对材料进行tg、xrd、sem等表征；
（3）第9周~第13周（2022.4.23～2022.5-25），整理数据，绘制表征图表，设计并完成样品的电化学性能实验，以此评价材料的性能；
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
