MOFs材料光催化降解有机废水
MOFs材料光催化降解有机废水
2021/10/10
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3.2 结果与讨论
3.2.1 Fe3O4@MIL-100(Fe)磁性微球的磁性测试
图3.2 400K时，微球的磁滞回线 （插图：外磁场作用下产物与溶液的分离
）
2021/10/10
1、使用振动样品磁强计进行了磁性测试，测试结果显 示Fe3O4@MIL-100(Fe)磁性微球的磁饱和强度为3 7.40 emu g-1.表面样品具有很强的磁性，从左图中也可以清 楚的看出，样品的磁滞回线中有一个明显的滞后环.
（2006， Partha Mahata. et al）
《金属有机骨架化合物光催化降解有机染料》
2021/10/10
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催化剂：［Co2( C10H8N2) ］L2 ( 1) ［Ni2( C10H8N2) ］L2·H2O ( 2) ［Zn2( C10H8N2) ］L2 ( 3) ( L = C12H8O( COO)2)
H3BTC (9 mmol, 0.8510g)与15m1水置于B烧杯中混合，再加入HN03 ( 0.25m1)充 分搅拌。
将A, B两烧杯中的溶液混合倒入反应釜中，加入HF (0.5 ml, 38-40% in water)'决 速搅拌，于150℃下反应15h。待反应完全后自然冷却至室温，产物过滤，乙醇回流 洗(5×200m1)，温度为70℃，回流时间为2 h/次。最后，样品在150℃下真空干燥过 夜，密封保存备用。
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4.1 磁性Fe3O4@C/Cu和Fe3O4@CuO核壳材料
以HKUST-1为铜源通过在氮气中直接 锻烧得到了纳米级的铜单质，但是为 了解决其作为光催化剂回收利用是的 困难，引入了磁性的四氧化三铁微球 ，合成了磁性的MOF材料，然后在不 同气氛中锻烧得到了磁性核壳结构的 Fe3O4@C/Cu和Fe3O4@CuO.
MOFs光催化降解有机污染物研究进展
MOFs光催化降解有机污染物研究进展何松;宋紫微;赵瑞革;艾浩康;王艳彦【摘要】在阐述金属-有机框架材料(MOFs)特性的基础上,介绍了近年来MOFs光催化降解染料、药物分子以及苯酚类典型的有机污染物的最新进展,合理调控MOFs的结构是有效提高其光催化性能的途径之一.将金属或非金属离子掺杂到MOFs中,或将MOFs负载到碳纳米材料上,可扩展其光响应区域,从而增强其对有机物光降解的催化活性.同时,还对MOFs光催化剂今后的发展前景进行了展望,选择适当的无机光敏纳米材料与MOFs掺杂,可以有效提高MOFs的光催化剂活性,有较大的发展空间.【期刊名称】《中国环境管理干部学院学报》【年(卷),期】2018(028)005【总页数】4页(P59-61,77)【关键词】有机污染物;金属有机框架材料;光催化;水的净化;废水【作者】何松;宋紫微;赵瑞革;艾浩康;王艳彦【作者单位】华北理工大学化学工程学院,河北唐山063210;华北理工大学化学工程学院,河北唐山063210;华北理工大学化学工程学院,河北唐山063210;华北理工大学化学工程学院,河北唐山063210;华北理工大学化学工程学院,河北唐山063210【正文语种】中文【中图分类】X703金属有机框架（Metal-Oganic Frameworks）MOFs作为新型多孔材料，具有独特的晶态多孔性、方便的可剪裁性和很大的比表面、特殊的金属位点以及结构多样性等特点，近年来在气体吸附与分离、能源物质储存、光电磁应用、催化、药物释放以及成像等领域受到了广泛关注。
特别是MOFs作为一种新型的光催化剂在催化降解有机污染物方面显示了较高的效率。
MOFs作为有机-无机杂化材料，在光照条件下表现出显著的光生电子、空穴分离特性，从而有效降解有机污染物。
MOFs作为光催化剂时，光响应区域可以从紫外光到紫外-可见再到可见区域，突破了传统无机材料在一定程度上只能在紫外光照射下工作的局限，其光学性能具有一定程度的可调性。
光催化降解有机污染物的新型催化剂开发
光催化降解有机污染物的新型催化剂开发有机污染物对环境和生物健康造成了严重威胁。
传统的污染物处理方法存在着效率低、成本高、副产物多等问题，因此研发一种高效、环境友好的催化剂来降解有机污染物就显得尤为重要。
近年来，光催化技术作为一种潜在的解决方案受到了广泛的关注，而新型催化剂的开发正成为研究的热点。
光催化技术通过利用光能激发催化剂的电子，形成活性氧化物，进而降解有机污染物。
其中，催化剂的性能起着至关重要的作用，影响着催化剂的效率和稳定性。
在催化剂的开发过程中，选择合适的材料是关键。
目前，常见的光催化剂材料主要包括二氧化钛、氧化锌、氧化铟等。
但是，这些传统催化剂普遍存在着对特定波长的光敏感度低、光电转化效率低等问题。
因此，开发出具有高效率和广谱响应的新型催化剂材料是十分迫切的。
近年来，金属有机骨架材料（MOFs）作为一类新兴的催化剂材料受到了广泛关注。
MOFs具有高孔隙度、特殊的形貌结构和可调控性，使其具备了在光催化反应中优异的催化性能。
此外，MOFs在催化剂开发中还具有针对性选择载体、调控活性位点以及促进官能团修饰等优势，成为新型催化剂的研究热点。
除了材料的选择，催化剂的结构设计也是非常重要的。
通过调控催化剂的化学组成、晶体结构和孔洞结构，可以优化催化剂的光吸收和光电转化效率。
例如，增加催化剂的表面积、提高光电子的导电性等可有效提高光催化降解有机污染物的效率。
此外，传统的光催化剂往往只能在紫外线区域吸收光能，限制了其在可见光区域的应用。
因此，开发具有可见光响应的催化剂是目前的研究重点之一。
一种常用的方法是通过调控催化剂的能带结构，使其能够吸收更多的可见光。
目前已经有一些成功的例子，如利用半导体材料通过杂化或修饰实现可见光响应。
除了材料的研究，光催化降解有机污染物的反应机理也是需要深入研究的。
了解反应中的中间体和副产物的生成及转化规律，有助于进一步优化催化剂的设计。
此外，在可控合成和修饰催化剂过程中，也需要对反应机理有深入的理解，以提高催化剂的活性和稳定性。
MOFs在光催化降解废水中有机污染物方面的研究进展
MOFs在光催化降解废水中有机污染物方面的研究进展刘兴燕;熊成;徐永港;谭雨薇;冯欢;程亚玲;陈盛明;汪松【摘要】综述了近年来金属-有机骨架材料(MOFs)及其复合材料在光催化降解废水中的罗丹明B、亚甲基蓝等有机污染物方面的研究进展情况.指出了该材料在设计、合成等方面的相关策略,同时在光催化降解有机污染物方面表现出了优异的性能.最后提出了MOFs及其复合材料在光催化降解有机污染物方面的挑战和未来展望.%The progress of the research on photocatalytic decontamination of wastewater containing organic pollutants such as Rhodamine B, methylene blue based on the metal-organic frameworks (MOFs) and their derivatives was reviewed in recent years.It was pointed out that the related strategies in design and synthesis, and the excellent properties in photocatalytic degradation of organic pollutants.Finally, the challenges and outlooks for organic pollutants decomposition by MOFs and their derivatives were suggested.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2019(048)001【总页数】5页(P226-230)【关键词】金属-有机骨架材料;有机污染物;光催化降解;进展【作者】刘兴燕;熊成;徐永港;谭雨薇;冯欢;程亚玲;陈盛明;汪松【作者单位】重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067;重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室,重庆 400067;重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067;重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067;重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067;重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067;重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067;重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067【正文语种】中文【中图分类】TQ09人类生产生活产生的废水中通常含有有机染料、重金属、卤苯等对生物有害的物质，往往导致十分严重的环境问题[1]。
mofs光催化裂解水
mofs光催化裂解水
MOFs（金属有机框架）是一种由金属离子或金属簇与有机
配体组成的晶体材料。
MOFs具有高度可调性和多样性的结构，因此在光催化裂解水方面具有很大潜力。
光催化裂解水是一种利用光能将水分解为氢气和氧气的过程。
这个过程需要一个光催化剂，它能够吸收光能并将其
转化为化学反应所需的能量。
在MOFs光催化裂解水中，MOFs被用作光催化剂。
MOFs的
结构和组成可以通过调节金属离子和有机配体的选择来实现。
在光照下，MOFs吸收光能，并将其转化为电子和空穴对。
这些电子和空穴对可以参与水的光电化学反应，将水分解
为氢气和氧气。
通常，电子通过还原反应生成氢气，而空
穴通过氧化反应生成氧气。
这个过程需要适当的催化剂来
促进反应速率和效率。
MOFs的优点在于其高度可调性和多样性的结构。
通过选择
不同的金属离子和有机配体，可以调节MOFs的光吸收能力、光电子转移速率和催化活性。
这使得MOFs可以在不同波长
范围内吸收光能，并具有较高的光电子转移效率和催化活性。
此外，MOFs还具有较大的比表面积和孔隙结构，这有助于
提高光催化反应的效率。
MOFs的孔隙结构可以提供更多的
反应位点和吸附位点，增加反应物分子的接触和吸附，从
而提高反应速率和效率。
总之，MOFs光催化裂解水是一种利用MOFs作为光催化剂将
水分解为氢气和氧气的过程。
通过调节MOFs的结构和组成，可以实现高效的光吸收、光电子转移和催化活性，从而提
高光催化裂解水的效率。
金属有机化合物在光催化中的应用
金属有机化合物在光催化中的应用近年来，光催化技术作为一种环境友好且高效的能源转化技术，引起了广泛的关注。
其中，金属有机化合物在光催化中的应用备受瞩目。
本文将就金属有机化合物在光催化中的应用进行探讨，并从不同角度分析其在环境保护、能源转化以及生物医学领域的潜在应用。
1. 金属有机化合物在环境保护中的应用光催化技术的一个主要应用领域是环境污染治理。
金属有机化合物，如银、铜和钴等，具有较高的光电催化活性，可用于分解有害物质。
例如，纳米银颗粒具有优异的光催化性能，可用于降解有机污染物，如苯系化合物和染料。
而金属有机框架材料（MOFs）中的金属有机配合物则可通过光激发产生活性自由基，从而降解有机废水中的有害物质。
因此，金属有机化合物在环境保护中的应用对于改善生态环境具有重要意义。
2. 金属有机化合物在能源转化中的应用能源危机和环境问题是当今世界面临的重大挑战。
光催化技术因其高效能源转化效果备受瞩目。
金属有机化合物可以作为催化剂，促进光解水产生氢气，从而实现清洁能源的转化。
其中，铁、镍和钼等金属有机配合物具有良好的光催化产氢性能。
此外，金属有机化合物还可用于CO2的还原转化，将其转化为有机燃料，如甲烷和乙醇。
这些金属有机化合物在能源转化领域的应用有望为解决能源危机和环境问题提供新的解决方案。
3. 金属有机化合物在生物医学领域的潜在应用光催化技术不仅在环境保护和能源转化中具有广泛应用，还在生物医学领域展现了巨大的潜力。
金属有机化合物可以被用作生物标记物，用于生物成像和诊断。
例如，钙离子作为重要的细胞信号分子，可以与荧光金属有机化合物结合，实现对钙信号的高灵敏检测。
此外，由金属有机配合物构成的纳米复合材料还可用于抗菌和抗癌治疗。
这些活性复合材料对细胞和组织有选择性的杀伤作用，为治疗多种疾病提供了新的思路。
总结起来，金属有机化合物在光催化中的应用具有广泛的潜力，并在环境保护、能源转化以及生物医学领域展现了良好的应用前景。
基于MOFs材料光催化分解水制氢的研究进展
受新冠肺炎疫情等影响，全球传统化石能源供应日趋紧张，绿色清洁新型能源的转型发展也越来越紧迫，氢能作为目前最具潜力的清洁能源，在交通、储能、建筑和分布式发电等领域都有着广阔的应用前景，是助力中国“双碳”目标和全球能源生产消费革命、构建低碳高效能源体系的重要抓手。
太阳能是全球分布最广泛均匀的清洁能源，利用太阳能分解水制氢可从源头阻断碳排放，这种绿色环保的技术将会在未来的氢能生产中占据主力位置，是解决能源危机和改善环境的最佳选择之一。
太阳能分解水制氢技术目前研究较多的主要有光催化法制氢、光热分解法制氢和光电化学法制氢，其中，光催化法制氢体系简单、催化剂来源广泛、成本较低，可有效捕获、转换和储存太阳能，被认为是现阶段最具应用发展前景的太阳能制氢技术之一。
光催化剂是光催化分解水制氢体系的核心，通过太阳光激发光催化剂价带（VB）上的电子并跃迁至导带（CB），产生光生电子及空穴，光生电子空穴对分离并迅速转移至光催化剂表面，电子与H+发生还原反应生成H2，空穴则氧化水产生O2。
然而，传统的光催化剂中的电子可能会与空穴发生表面或体相复合，导致光催化反应效率降低，且存在太阳光利用率不高等问题。
若要保证光生电子与空穴的分离效率以及光利用率，使反应尽可能地向生成H2的方向进行，寻找新型高效的光催化剂材料显得尤为重要。
其中，设计制备金属有机框架（MOFs）光催化材料催化分解水制氢是近年热门研究方向之一。
MOFs主要代表类型有：以Zn、Co等过渡金属与咪唑类有机物配位而成的ZIF系列、以Fe、Cr等过渡金属或镧系金属与芳香羧酸类配体配位而成的MIL系列，以及主要以Zr金属与对苯二甲酸配位而成的UiO系列等。
这些MOFs材料在光催化分解水制氢的相关应用研究正逐年上升，但单一MOFs光催化材料仍存在光生电子空穴对分离率较低、稳定性较差等问题，在一定程度上降低了其制氢效率的进一步提升。
美国能源科学部认为太阳能转换氢能效率达到10%以上，太阳能光催化分解水制氢才能实现初步工业化，而MOFs光催化活性离该目标还有一定差距。
光电子学中的金属有机框架研究
光电子学中的金属有机框架研究随着科技的不断发展，光电子学成为其中一个备受关注的领域。
而金属有机框架（Metal-organic frameworks，简称MOFs）作为一种新型的材料，它在光电子学中具有广阔的应用前景。
本文将围绕这个主题展开探讨。
一、金属有机框架简介金属有机框架是一种由金属中心离子和有机配体组成的具有规则三维结构的晶体材料。
它以其结构可调性、可定向生长性、高比表面积、开放的孔道结构和多样化的性质等特点，在可控释放、气体存储、催化、药物递送和光电性能等领域具有广泛的应用。
近年来，MOFs也逐渐成为光电子学领域中的热门研究对象。
二、光电性能的研究1.光学特性MOFs的光学特性包括吸收光谱、荧光和Raman散射等。
吸收光谱可以表征MOFs的电子结构，荧光可以用于药物递送和流体传感器等领域，Raman散射可以用于表征MOFs的晶格振动和结构特征等。
许多研究表明，MOFs的光学特性可以被有效调控，因此可以被广泛用于光电子学领域。
2.光催化性能MOFs具有一定的光催化性能，可以通过在其孔道中包含催化剂来提高其活性。
MOFs的孔道结构和表面化学性质可以提供一个适宜的环境，从而自然地组合催化剂和底物，实现高效的催化反应。
因此，MOFs的催化应用在光电子学领域中具有广阔的前景。
三、应用案例1.光催化分解有机废水研究人员使用钛酸钡 MOFs 作为催化器，在可见光下对有机废水进行降解。
相对于传统催化剂， MOFs 的光电性能更高，也更容易控制。
2.光电子器件研究人员利用多面体 Zirconium MOFs 材料，制成高γ射线探测器件。
这种材料可以吸收照射在它上面的γ射线，并产生电子-空穴对，产生了测量电信号。
4.光电子传感应用研究人员使用 MOFs 材料来制造柔性的光电子传感器，可以用于无线健康监测等方面。
这种材料可以地实现光学传感、震动和物理参数的测量并进行数据处理，并且它是不侵入性的。
四、结论金属有机框架材料具有可控性，可调性等特点，非常适合制造一些适用于光电子学的器件。
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3.2 结果与讨论
3.2.1 Fe3O4@MIL-100(Fe)磁性微球的磁性测试
1、使用振动样品磁强计进行了磁性测试，测试结果显
示Fe3O4@MIL-100(Fe)磁性微球的磁饱和强度为3 7.40
emu g-1.表面样品具有很强的磁性，从左图中也可以清 楚的看出，样品的磁滞回线中有一个明显的滞后环. 2、将样品放在水溶液中，通过外加磁铁，发现5s后 Fe3O4@MIL-100(Fe)样品就可以完全的被磁铁吸引，这 也直接形象的表面微球具有良好的磁学性能。 图3.2 400K时，微球的磁滞回线 （插图：外磁场作用下产物与溶液的分离 ）
PART 1
Novel Photocatalysts for the Decomposition of Organic Dyes Based on Metal-Organic Framework Compounds
（2006， Partha Mahata. et al）
《金属有机骨架化合物光催化降解有机染料》
小颗粒堆积而形成的介孔
和大孔的多层次结构。
2.3.2 多级结构MIL-100(Fe)纳米晶对MB的光降解性质研究
1、多级结构MIL-100(Fe)纳米晶对 MB的光降解催化效率均大于MIL100(Fe)微晶 ；
2、多级结构纳米晶MIL-100(Fe)样 品A1的光降解催化效果明显高于A4
，A5和A6，即样品A1的光降解催化
反应机理：
通过对材料的紫外可见光光谱和固相光致发光研究发现，MOFs 之 所以具有光催化活性是因为配体向金属的电荷转移作用。电子从配体转 移到金属这个过程所需的能量越小，材料的光催化降解染料的性能就越 好，而这个能量的大小取决于金属原子的电负性强弱。
PART 2
《表面活性剂（LAS）辅助合成MIL-100(Fe)多级结构纳米晶 及其光催化降解性质研究》
2.2 多级结构MIL-100(Fe)纳米晶的合成
将FeC13.6H20 (6 mmol, 1.5900 g), LAS (0.2632-3.58 mmol, 0.2632-3.0047 g)置于A 烧杯中，加入15m1水充分溶解，搅拌30min; H3BTC (9 mmol, 0.8510g)与15m1水置于B烧杯中混合，再加入HN03 ( 0.25m1)充 分搅拌。 将A, B两烧杯中的溶液混合倒入反应釜中，加入HF (0.5 ml, 38-40% in water)'决 速搅拌，于150℃下反应15h。待反应完全后自然冷却至室温，产物过滤，乙醇回流 洗(5×200m1)，温度为70℃，回流时间为2 h/次。最后，样品在150℃下真空干燥过 夜，密封保存备用。
4.2 磁性Fe3O4@C/Cu和Fe3O4@CuO核壳材料的光催化性质的研究
光催化性能研究表明所制备的
Fe3O4@C/Cu核壳结构的磁性微球材料具有很
好的可见光降解次甲基蓝的性能，是一种性能 优异的可见光催化材料.
而且，通过5次的循环光催化实验，我们发
现Fe3O4@C/Cu催化剂结构和性能稳定，同时 其优良的磁性能为催化剂从溶液中分离提供了 便利。
3.2.2 Fe3O4@MIL-100(Fe)核-壳磁性微球光催化性能的研究
图3.3 (a)紫外光下光催化剂对MB的降解曲线图 （b）可见光下光催化剂对MB的降解曲线图
Fe3O4@MIL-100(Fe)核-壳磁性微球在光催化降解 (a)
次甲基蓝方面：
(1)紫外可见光下优于TiO2; (2)可见光下优于C3N4和N-TiO2。
3.1 新型磁性核壳结构MOFs材料
将磁性微球Fe3O4负载于MOFs材料上，不仅具有MOFs材料的各种性能 ，还具有磁学性双重性能，由于其具有强磁性，所以外加磁性便可以将其 与溶液分离，便于循环回收利用。
图1 核壳磁性微球Fe3O4@MIL-100(Fe)的合成步骤以及在紫外和可见光下光催化降解次甲基蓝
图4-1 磁性核壳结构Fe3O4@C/Cu和Fe3O4@CuO的制备
4.2 磁性Fe3O4@C/Cu和Fe3O4@CuO核壳材料的光催化性质的研究
随着时间的延长次甲基蓝的吸光度逐渐的变低， 在150分钟左右次平基蓝完全的降解了。
图4-2 Fe3O4@C/Cu粒子在可见光下 对不同时间的紫外吸收光谱
2.3 多级结构MIL-100(Fe)纳米晶的紫外光催化降解实验
实验过程略。。。。。。
2.3 结果与讨论
2.3.1 多级结构MIL-100(Fe)纳米晶的合成条件和N2吸脱附曲线
再结合扫描电镜、红 外图谱等的测量结果，可 知： 多级结构纳米晶MIL100(Fe)随着LAS用量的增 加其孔径分布中呈现出了
反应结果：
MOFs 作为光催化剂对 OG、RBBR、MB 的降解性能都要优于传统 TiO2光催化剂，三者对染料的降解能力( 1 ＞2 ＞3)。 在紫外可见光照射下，当染料浓度为 100ppm（），催化剂用量 2 kg / m3，反应时间达到90 min 后，材料（1）对 OG、RBBR、MB 的降解率 分别达到 90%、100% 、88% 。
效果最好;
(a) H2O2, MIL-100(Fe)微晶和两者共存时紫外光降解催化MB的曲线 图
(b) H2O2存在条件下，不同LAS用量制各的多级结构MIL-100(Fe)纳米 晶与MIL-100(Fe)微品对MB可见光降解催化MB曲线图
PART 3
《Fe3O4@MIL-100(Fe)磁性核-壳微球 的合成及其对次甲基蓝水溶液光催化降解性质研究》
催化剂：［Co2( C10H8N2) ］L2 ( 1) ［Ni2( C10H8N2) ］L2· H2O ( 2) ［Zn2( C10H8N2) ］L2 ( 3) ( L = C12H8O( COO)2)
底物：酸性橙 G( OG) 、罗丹明 B( RhB) 、雷玛唑亮蓝( RBBR)、
亚甲基蓝( MB)
2.1 多级结构MOFs材料
文献已大多报道的是微孔MOFs材料体系，微孔材料的孔道比较窄，阻 碍了大分子扩散和传质过程，这使得微孔MOFs材料体系的广泛应用受到限 制。 将表面活性剂分子形成的胶束作为模板即结构调控剂引入到微孔MOFs 合成过程中，当移除软模板时，材料中既保留原有的微孔结构又会形成介 孔或大孔的结构。采用该方法制备的MOFs材料具有微孔、介孔甚至大孔共 存的多级结构，此外，MOFs多级结构中的微介大孔比例分布大小可以通过 引入不同结构调控剂的种类进行调整而达到人们预期设想。 分子在多级结构材料中的扩散传质过程与在微米尺度晶体中传质是完 全不同的，它具有接触面积大、扩散速度快和传质路程短等特点。这些特 性促使多级结构材料在分子吸收和分离、催化方面具有巨大的潜在应用价 值。
图4-3 在不同光催化剂下降解MB的降解曲线
Thank you!
(b)
PART 4
《磁性核壳结构的Fe3O4@C/Cu和 Fe3O4@CuO的制备以及光催化性质的研究》
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4.1 磁性Fe3O4@C/Cu和Fe3O4@CuO核壳材料
以HKUST-1为铜源通过在氮气中直接 锻烧得到了纳米级的铜单质，但是为 了解决其作为光催化剂回收利用是的 困难，引入了磁性的四氧化三铁微球 ，合成了磁性的MOF材料，然后在不 同气氛中锻烧得到了磁性核壳结构的 Fe3O4@C/Cu和Fe3O4@CuO.