梁鑫[1]2009年在《稀土化合物纳米材料的调控合成与性质研究》文中指出稀土化合物纳米材料在催化、光学、生物分析等诸多领域有着广泛的应用前景。发展稀土化合物纳米材料的控制合成方法、探索其生长机制、深入研究其结构形貌与性能之间的关联具有重要的意义。本论文就液相调控合成稀土化合物纳米材料进行研究,探讨了稀土化合物纳米材料的结构、形貌和性质之间的关联,构建了乙二醇溶剂热体系合成稀土化合物及其复合功能材料纳米晶和纳米空心结构的新方法。通过油酸辅助的水热体系制备了不同形貌和晶体结构的NaYF4纳米晶;发展了水热法合成多枝状NaYF4纳米晶和NH4Ln2F7纳米空心球的方法。以稀土复合氟化物为模型,详细研究了反应参数对纳米晶的形貌和成相规律的影响,探讨了镧系收缩对稀土复合氟化物的晶体结构、物理性质和纳米晶形貌的影响;探索和总结了纳米晶的成核、生长以及相转变过程中的本质的物理化学规律。设计和发展了一种不添加其他表面活性剂,以乙二醇和水为混合溶剂,在溶剂热的条件下合成单分散稀土正钒酸盐纳米晶的新方法。将乙二醇溶剂热合成方法由稀土正钒酸盐纳米晶体系扩展到二氧化铈及其复合氧化物纳米晶体系。通过在体系中引入短链有机酸,制备了一系列不同形貌的CeO2的纳米结构(球型、多面体型、介孔纳米球、空心纳米球)。以CeO2纳米球为前驱体,构建了铈锆氧和铈钛氧固溶体空心球结构,提出并验证了空心球基于柯肯达尔效应的形成机制。CeO2及其复合氧化物是重要的助催化材料,采用本方法制备的一系列CeO2基纳米材料具有较高的比表面积和良好的热稳定性,在催化领域具有可期待的应用前景。进一步将乙二醇溶剂热合成方法的应用范围由稀土化合物纳米晶扩展到稀土复合功能纳米材料的合成。利用浓硝酸氧化乙二醇和催化乙二醇缩合的反应,发展了一步法制备多功能稀土有机无机杂化胶囊的新方法。该杂化胶囊具有可进行化学修饰和表面包覆的功能性表面,并表现出特征的光学和磁学特性,在生物分析、药物传送等领域具有一定的应用前景。将银离子在乙二醇中还原反应与其串联起来,构建了一系列银和稀土有机无机复合纳米结构;以其为前驱物,发展了一种制备银和稀土氧化物复合纳米空心球的新方法。
俞晓嘉[2]2018年在《CeO_2/g-C_3N_4混合粒子和Fe_2O_3/g-C_3N_4复合粒子的合成以及其相关性质研究》文中指出石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种二维的窄带隙半导体材料,在近年来受到广泛的关注。g-C3N4的多重缺陷、吸收电子、环境友好等特点让其在纳米复合材料中得到了广泛的应用。由于g-C3N4拥有着独特的光学的电子结构,并结合其对光生载流子结合能力让g-C3N4在荧光发光领域也有着一定的贡献。在另一方面,由于其拥有大的比表面积和比较稳定的化学性能,当g-C3N4和金属氧化物复合时,能够很好地减弱g-C3N4的光生载流子的复合能力,使纳米复合物有着优异的光催化性能。此外,当g-C3N4和金属氧化物复合时,其磁性也随之改变,同时根据复合物的磁性可分离特点,对光催化反应中的光催化剂回收过程起到了很大作用。本论文围绕半导体g-C3N4和两种金属氧化物(CeO2和Fe203)的结合及其相关性能研究开展了以下工作:首先用两步法来制备好CeO2和Fe2O3,再用固体焙烧法来制备好g-C3N4,最后用简单的物理混合法得到复合样品。具体实验操作如下:一:CeO2/g-C3N4混合粉末的制备和荧光性质研究以六水合硝酸铈(Ce(NO3)3·6H2O)为铈源,尿素(CO(NH2)2)为沉淀剂,在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)做分散剂的环境下,控制不同温度的条件,合成出二氧化铈(CeO2)的前驱体。之后,将前驱体高温退火成二氧化铈。而g-C3N4是通过高温灼烧尿素得到的,最后用物理混合法并通过混合焙烧来得到CeO2/g-C3N4混合粉末。在实验过程中,测试如下数据:运用X射线衍射仪(XRD)来分析样品的晶体结构;通过扫描电子显微镜(SEM)来观察样品形貌和大小;通过荧光光谱仪来表征样品的光致发光光谱(PL),从而观察复合样品(CeO2/g-C3N4)和纯样(CeO2和g-C3N4)在光致发光光谱的区别,并对不同温度下合成的二氧化铈复合产物(@120 ℃ CeO2/g-C3N4和@140 ℃ CeO2/g-C3N4)进行更细致的比较。通过以上数据分析可以发现,由于在不同温度下的二氧化铈(CeO2)形貌不相同,导致不同形貌的CeO2和g-C3N4复合的相互作用不同,从而产生不同的表面缺陷。而梭形的@120 ℃ CeO2拥有着更少的表面缺陷,所以当@120℃ CeO2和g-C3N4复合时,极大地提高了光生载流子复合几率,从而在光致发光能谱上显示出更高的发射强度。二:磁性可分离的Fe2O3/g-C3N4复合粒子的合成以及其磁性和光催化性质研究以六水合氯化铁(FeCl3·6H2O)为铈源,结合乙二醇和氢氧化钠(NaOH)水溶液进行混合搅拌,等混合均匀后,将混合溶液转移到反应釜中。然后高温反应一段时间后,取出溶液进行清洗并烘干得到叁氧化二铁(Fe2O3)前驱体,最终将前驱体进行退火得到Fe2O3。而另一方面,将尿素进行高温灼烧得到g-C3N4。最后将得到的Fe2O3和g-C3N4混合到一起用物理复合法进行超声混合,最终将得到Fe2O3/g-C3N4复合粒子。实验过程中,通过以下方法对样品进行测试:通过X射线衍射仪(XRD)来分析复合样品的晶体结构;通过扫描电子显微镜(SEM)来观察样品形貌和大小;通过振动样品磁强计(VSM)来观察样品的磁性变化,通过降解罗丹明(RhB)来判断样品的光催化能力强弱。通过以上的测试方法,可以从电镜照片看到茧形的Fe2O3附着在粗糙的g-C3N4表面;同时我们可以从VSM看出Fe2O3 g-C3N4复合后,磁饱和强度曲线有明显的下降;而Fe2O3/g-C3N4复合粒子在光催化罗丹明的能力上更胜一筹,优于其他两种纯样样品(Fe2O3和g-C3N4)。此外,Fe2O3/g-C3N4复合粒子可以通过外部磁场吸引进行回收,从而展现出Fe2O3/g-C3N4复合粒子的磁性可分离的特性,提高了催化剂的使用能力,有利于催化剂的循环使用。
赵雷[3]2008年在《纳米稀土复合材料的制备及其性能研究》文中研究表明稀土元素具有优异的物理和化学性质,在国民经济和现代科学技术的各个领域得到了重要应用。我国是稀土资源大国,对稀土元素复合材料的研究与应用对国民经济的发展具有重要的意义。纳米材料是颗粒尺寸为纳米级(1-100nm)的超细粒子材料,其粒径处于微观粒子与宏观块体之间,具有与传统固体材料不同的许多特殊性质,成为近年来材料科学中的研究热点。高氯酸铵(AP,Ammonium Perchlorate)是固体火箭推进剂的主要成分,其热分解温度对推进剂的燃烧性能起决定作用。研究合适的催化剂,以降低AP热分解温度,对固体火箭推进剂性能的提高有重要意义。稀土光致发光配合物由于其荧光单色性好,发光强度高而日益受到人们的重视。但其荧光稳定性不高,在目光照晒下逐渐失去荧光性能。为了提高稀土光致发光配合物的实用价值,必须解决其荧光稳定性差的问题。由于纳米二氧化硅高纯度、低密度、高比表面、高透明度等特性,当它被包覆在稀土光致发光配合物表面上,可以隔绝空气中的水分和氧气,提高稀土光致发光配合物的荧光稳定性,同时又不改变其光学性质。本文采用化学沉淀法,制备了氧化钕/多壁碳纳米管、氧化铈/多壁碳纳米管、氢氧化钕/多壁碳纳米管复合材料以及叁种稀土氧化物/氧化铁/多壁碳纳米管叁元复合材料;采用水解沉淀法,将SiO_2包覆在铕-(噻吩叁氟乙酰丙酮)_3-1,10-邻菲啰啉(Eu(TTA)_3phen)的表面,制备了纳米级的Eu(TTA)_3phen/SiO_2核/壳型复合材料。利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X-射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对产物的形貌、结构、组成进行了表征,利用热重-差热分析(TG-DTA)对碳纳米管复合材料对AP热分解的催化性能进行了研究,利用荧光光谱(PL)和紫外可见光谱(UV-vis)研究了Eu(TTA)_3phen/SiO_2荧光、紫外性质和荧光稳定性。首先,采用化学沉淀法,制备出了Nd_2O_3/MWCNT复合材料,并研究了产物作为催化剂时对AP热分解的影响。结果表明,化学沉淀法能够成功制备出Nd_2O_3/MWCNT复合材料;Nd_2O_3和Nd(OH)_3同时存在于Nd_2O_3/MWCNT的表面,两种物质的晶型完整。与纳米Nd_2O_3相比,Nd_2O_3/MWCNT对AP热分解的催化能力更强;样品的制样方法对催化实验的结果有影响,以去离子水为AP溶剂时催化效果最好;多壁碳纳米管的表面酸处理和表面活性剂是影响Nd_2O_3/MWCNT复合材料能够制备成功的重要因素;反应中先生成Nd(OH)_3/MWCNT前驱体,经过煅烧得到Nd_2O_3/MWCNT。第二,采用化学沉淀法,制备出了CeO_2/MWCNT复合材料和La(OH)_3/MWCNT复合材料,并研究了产物作为催化剂时对AP热分解的影响。结果表明,化学沉淀法能够成功制备出CeO_2/MWCNT复合材料,而无法制备出La_2O_3/MWCNT复合材料;CeO_2/MWCNT晶型完整,表面纳米CeO_2的平均粒径约为9nm;La(OH)_3/MWCNT表面的La(OH)_3晶型不完整,但粒径很小;与La(OH)_3相比,La(OH)_3/MWCNT对AP热分解的催化能力更强;纳米CeO_2对AP热分解没有催化作用,CeO_2/MWCNT对AP热分解的催化能力来自多壁碳纳米管。第叁,采用化学沉淀法,制备出了Fe_2O_3/CeO_2/MWCNT、Fe_2O_3/Nd_2O_3/MWCNT和Fe_2O_3/Y_2O_3/MWCNT叁元复合材料,并探讨了产物作为催化剂时对AP热分解的影响。结果表明,化学沉淀法能够成功制备出Fe_2O_3/CeO_2/MWCNT、Fe_2O_3/Nd_2O_3/MWCNT和Fe_2O_3/Y_2O_3/MWCNT叁元复合材料;叁元复合材料的晶型完整,多壁碳纳米管表面Fe、Ce、Nd和Y元素分别以α-Fe_2O_3、CeO_2、Nd_2O_3和Y_2O_3的形式存在;叁种叁元复合材料对AP热分解的催化能力的排序为Fe_2O_3/Y_2O_3/MWCNT＞Fe_2O_3/CeO_2/MWCNT＞Fe_2O_3/Nd_2O_3/MWCNT,但都要优于或约等于相对应稀土氧化物/氧化铁复合纳米粒子的催化能力。最后,采用水解沉淀法,将SiO_2包覆Eu(TTA)_3phen的表面,形成Eu(TTA)_3phen/SiO_2核/壳型纳米复合荧光材料。结果表明,反应中去离子水的用量决定了对产物形貌;正硅酸乙酯和稀土配合物的比例对Eu(TTA)_3phen/SiO_2产物的荧光强度有很大影响;产物中SiO_2为物理包覆;由于量子尺寸效应,Eu(TTA)_3phen/SiO_2的紫外吸收峰较Eu(TTA)_3phen发生了蓝移;与Eu(TTA)_3phen相比,Eu(TTA)_3phen/SiO_2的荧光稳定性有一定的改善。本论文通过化学沉淀法,制备了多种稀土氧化物/多壁碳纳米管复合材料,基本实现了可控制备,并研究产物对AP热分解的催化性能;通过水解沉淀法,制备了Eu(TTA)_3phen/SiO_2核/壳型纳米复合荧光材料,并研究其光学性质。为以后的应用提供了理论基础。
张宏[4]2007年在《无机纳米粒子/聚合物复合材料的制备与性能研究》文中研究说明本文文献综述部分从无机纳米／聚合物复合材料的研究进展，无机纳米粒子的表面改性，无机纳米粒子的表面引发原子转移自由基聚合，叁个层次对聚合物基无机纳米复合材料的制备方法，应用领域，存在的问题进行了综述。并对其中无机纳米粒子的表面改性这一实现无机纳米粒子在聚合物中均匀分散的瓶颈问题作了较详细的讨论。在各种表面改性方法中，表面引发原子转移自由基聚合无疑是这一领域的热点，在综述部分对表面引发原子转移自由基聚合的原理，影响因素，目前的应用领域等作了详尽的讨论，并对其理论研究和广阔的应用前景谈了一点自己的看法。高分子复合微球的研究是近年来颇受关注的课题，尤其是无机纳米／聚合物复合微球因其界面张力大，无机纳米颗粒与聚合物亲和力差，该类复合微球的制备无论从理论上还是实际应用都有较多困难。本文第二章工作中，首次利用廉价硅源通过常温无皂乳液聚合的方法制备了草莓结构(Raspberry-like)的纳米二氧化硅／聚合物复合微球。该制备方法中纳米二氧化硅无须表面改性，聚合过程中也不必另外添加乳化剂，稳定剂等。通过改变反应中的各种实验条件及各种影响因素，可对该类复合微球的粒径大小，二氧化硅含量进行调节。并对最终产物的透光性，耐热性等作了分析，提出了可能的成核机理。表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)因其可以对各种形貌无机纳米粒子的规整包覆，以及表面可以生成刺激响应的嵌段共聚物而在近年来的报道中成为热点。本文第叁章工作中，首先用干燥溴化氢对商品化的硅烷偶联剂KH-570进行加成反应，得到大分子引发剂(溴代异丁酰氧丙基叁乙氧基硅烷)，随之使其一步自组装在无机纳米粒子表面。这种方法减少了将活性引发剂引入无机纳米粒子表面的非均相反应步骤，使无机纳米粒子表面引发剂浓度较大。为较好的实现聚合物对无机纳米粒子表面的规整包覆提供了更好的反应条件，在随后进行的表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)反应中，聚苯乙烯接枝率和单体转化率随反应时间线型增大，分子量随转化率线型增大，分子量分布(PDI=M_w／M_n)始终保持较低，体现出明显的活性聚合特征。经聚合物接枝包覆的无机纳米粒子能均匀分散于有机介质中。稀土氧化铈是重要的轻稀土产品，由于其独特的电子构型从而具有许多特殊的性质，已在各领域有广泛应用。本文第四章工作中，利用简单一锅煮的办法，使硬脂酸通过表面酯化反应对纳米氧化铈进行了表面改性，使之在油性介质中的分散性，与有机相的相容性都有明显提高。详细讨论了改性后纳米氧化铈在有机相中的各种分散参数，为这一材料应用于聚合物的工业化生产提供了可能性。随后用常规的原位乳液聚合办法将改性后的纳米氧化铈均匀分散于聚苯乙烯树脂中，制成聚苯乙烯／纳米氧化铈复合材料。结合分子量变化、红外、XPS分析等各种表征手段，发现用该方法将纳米氧化铈均匀分散于聚合物基体中，可以对材料起到明显的光稳定作用，纳米氧化铈通过对紫外光的选择性吸收并使之转化为对聚合物危害较小的热能或次级辐射消耗掉，而达到防止聚合物基体老化降解的效果。通过DSC和TG分析，添加纳米氧化铈的聚合物热稳定性明显提高。通过材料断面SEM分析，当纳米氧化铈含量少于1wt％时，可在聚合物基体中均匀纳米分散，且很有可能对基体产生同步增强增韧的作用。本文草莓结构纳米二氧化硅／聚合物复合材料的制备中，利用廉价硅源常温无皂乳液聚合为该类复合微球的制备提供了一种新的方法和思路。原子转移自由基聚合对无机纳米粒子的表面改性的工作中，利用一步的非均相反应，使大分子引发剂自组装在无机纳米粒子表面，较之文献中报道的用多步非均相反应才实现的表面引发剂自组装方法有一定创新性。聚苯乙烯／纳米氧化铈复合材料的研究中，利用纳米氧化铈的紫外吸收特征，将其表面改性后应用于聚合物中，以加强基体的抗紫外光老化能力，具有新的创意和明显的应用前景。
王成艳[5]2005年在《纳米氧化锌及复合粉体的制备和光催化性能研究》文中研究指明ZnO是一种重要的半导体材料，其体相材料的禁带宽度为3.2eV，对应于波长为387nrn的紫外光。作为一种重要的光催化剂，是极少数几个可以实现量子尺寸效应的氧化物半导体材料，近年来得到了人们广泛的研究。但是，纯ZnO光催化效率较低，难以工程化应用。半导体复合或掺杂等能提高其光催化效率，因而引起广泛关注。 近几年，已经出现多种制备纳米ZnO粉体及复合粉体的物理和化学方法，如均匀沉淀法、离子溅射法、溶胶-凝胶法等。本文采用高分子凝胶法和固相合成法分别制备了纳米ZnO、ZnO／Ag、ZnO／La2O_3、ZnO／CeO_2。对制得粉体用X射线衍射分析得其相组成，透射电镜得产品的形貌及粒度分布，红外光谱分析其烧结的程度，高压汞灯和太阳光照射降解次甲基蓝溶液，对其光催化活性进行分析。实验结果表明： (1)以乙酸锌为原料，丙烯酰胺为单体，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂，采用高分子凝胶法制得纳米ZnO粉体，且单体与网络剂的重量比为5：1时为最佳，最佳烧结温度是550℃。得到的粉体平均粒径为30-40nm，比表面积为26-36m~2／g。水溶液中次甲基蓝染料在ZnO半导体光催化的条件下，能迅速分解。在降解2h时，降解率已经达到64％，说明其有较强的光催化性能。ZnO光催化降解次甲基蓝为一级动力学模型。 (2)采用高分子凝胶法制备了纳米ZnO／Ag粉体。其最佳烧结温度是550℃，沉积了贵金属Ag的ZnO纳米粉料的光催化活性得到了提高。光催化降解的最佳pH值是9.0；降解温度对催化剂的活性影响不大；加入过硫酸铵以后，光降解率提高。制备过程中没加入添加剂时，银的最佳掺杂量为1.0％。在制备过程中加入乙二醇时，制备出来的粉体平均粒径为25nm，在降解75min时，降解率达到了100％，此时的掺杂量为0.5％；以太阳光为光源时，在降解40min后，光降解率已经达到了100％，明显高于以高压汞灯为光源的光降解率；另外，降解20次之后的粉体的降解率和第一次降解的几乎一样，说明粉体可以重复利用。ZnO／Ag光催化降解次甲基蓝也为一级动力学模型。
张悦[6]2008年在《氧化铈纳米材料的制备及其催化性能研究》文中研究表明氧化铈是一种廉价、用途极广的轻稀土氧化物,如何更好地把氧化铈稀土特性和纳米特性溶于一体,制造出形貌规整、分散性好的氧化铈纳米材料,并利用其综合的优良特性,解决实际中的问题,是本论文研究的目的。本论文分别采用微波水热法和传统水热法制备氧化铈纳米材料,利用水热法特点及乙酸盐水解特性,制备出形貌规整、分散性好的氧化铈纳米材料。较全面地研究了影响氧化铈纳米材料形成的各种主要因素对产品形成的影响,讨论了产品的形成机理。同时,以制备出的氧化铈纳米粒子作为催化剂,对活性蓝染料溶液进行催化降解研究。1.以硝酸铈和乙酸钠为反应物,十六烷基叁甲基溴化铵为表面活性剂,按铈盐:碱液:表面活性剂摩尔比1:4:2混合,反应填充容量20ml,水热180℃反应6h,炉内冷却至室温,可以制备出形貌规整、分散均匀的立方萤石型氧化铈纳米粒子。其中,采用微波水热制得的氧化铈纳米粒子形貌要优于采用传统水热制得的粒子形貌,形貌规整,分散性好。2.以乙酸铈和水为反应物,十六烷基叁甲基溴化铵为表面活性剂,按乙酸铈:水:表面活性剂摩尔比1:4:2混合,反应填充容量20ml,180℃传统水热反应6h,炉内冷却至室温,可以制备出直径15nm左右,长度25μm左右,产品形貌规整、均一的氧化铈纳米棒。3.氧化铈粒子对活性蓝染料溶液有降解效果,其中纳米级的氧化铈粒子降解效果更为明显。180℃下微波水热反应3.5h制得的纳米氧化铈粒子降解效果最好,在30℃下催化降解活性蓝染料溶液24h的降解率达到93%。
迟茂强[7]2018年在《一维导电高分子基复合纳米材料的构筑及其协同类酶催化性质研究》文中认为酶催化反应是生物工程的重要组成部分,广泛应用于食品、纺织、医药、化工等多个领域,具有催化效率高、用量少、反应专一等优点。然而天然酶在提取、应用以及存储的过程中存在很多问题,例如制备与提纯昂贵,使用稳定性较差,对催化环境要求苛刻,难以回收再利用等。因此人造模拟酶的开发应运而生,它是指人工合成的具有与天然酶相似功能的催化物质,具有制备简单、成本低廉、稳定性好、改性方便等特点。目前人造模拟酶的热点为纳米酶,即具有类天然酶活性的纳米材料。近年来,许多纳米材料如Au纳米粒子、磁性Fe_3O_4纳米粒子、V_2O_5纳米线、碳纳米管等均展现出优异的固有模拟酶催化性质,在分子检测、生物传感、生物防护等许多方面具有广泛应用。但是单一组分的材料往往很难满足实际需求,存在着催化活性低、亲和力差、易团聚等缺陷。将多种组分复合制备出二元或多元的复合纳米材料,能够结合不同材料的性质与优点,增强其催化活性及扩大应用范围。导电高分子纳米材料具有优异的导电性及电荷传输能力,可以加速电子转移,加快催化进程。将导电高分子与其它纳米酶材料复合,除了能优化材料的分散性、稳定性等,还可能会产生协同效应,使复合材料的类酶催化性能得到提升。本论文从一维纳米材料的设计合成出发,通过不同的制备方法,如自组装聚合法、静电纺丝法、原位聚合法、气相聚合法等,合成了导电聚合物与其它金属或金属化合物的一维纳米复合结构,研究了不同材料组分与形貌的调控对其类酶催化性质的影响,着重考察了导电高分子对材料催化性能的作用。基于材料的类酶催化特性,进一步实现了对过氧化氢、谷胱甘肽、抗坏血酸等分子的高灵敏检测,并对其选择性进行了研究。具体内容如下:1.聚3,4-乙撑二氧噻吩基复合材料:(1)通过自组装聚合法,利用亚碲酸钠为氧化剂氧化EDOT单体聚合,制备出了一种Te@PEDOT同轴核壳结构纳米纤维,进一步通过置换反应将Te@PEDOT纳米纤维转换为Pd@PEDOT纳米纤维。所得的Pd@PEDOT核壳纳米纤维展现出了比钯黑更加优异的类过氧化物酶催化性质,可以归因于其独特的核壳结构以及Pd与PEDOT的协同效应。利用该体系实现了对H_2O_2的检测,其检测限可达到4.83μM。此材料初步验证了导电高分子PEDOT的类酶催化增强作用。(2)从二元拓展至叁元,通过静电纺丝法及高温煅烧法制备了CeO_2/Co_3O_4复合纳米纤维,与单独的CeO_2纤维和Co_3O_4纤维比较,CeO_2/Co_3O_4复合纳米纤维展现出了更好的类过氧化物酶催化性质,归因于CeO_2/Co_3O_4 p-n异质结的形成。进一步利用原位氧化还原法以组分中的Co_3O_4为氧化剂在其表面又修饰了一层PEDOT导电高分子,制备了CeO_2/Co_3O_4/PEDOT叁元纳米复合纤维,该材料相比CeO_2/Co_3O_4纳米纤维其类过氧化物酶催化活性进一步提升,展现出了PEDOT高分子的二次协同作用。动力学研究表明其对H_2O_2和TMB基质均展现出良好的亲和力,对H_2O_2的检测限可以达到1.67μM。2.聚吡咯基复合材料:(1)结合静电纺丝法与高温煅烧法制备出FeMnO_3双金属氧化物。进一步,利用材料本身的氧化性通过气相聚合方法在其外部生长了导电高分子PPy,通过反应时间的调控,制备出形貌可控的FeMnO_3@PPy一维纳米复合物。当反应时间为120 min时,该结构外部为管状PPy,内部为FeMnO_3纳米粒子,这种新颖结构的纳米管表现出了良好的类过氧化物酶催化活性,同等条件的催化效果可以达到FeMnO_3纳米纤维的五倍。原因在于这种纳米结构具备表面积大、密度低、界面位点多等优势,在催化反应过程中还提供了纳米级的反应室,避免了活性组分的团聚。另外导电高分子PPy还可以对材料电荷转移等能力进行优化,与FeMnO_3组分产生协同,这些原因共同导致了复合材料催化活性产生的巨大提升。在材料固有的类过氧化物酶性质的基础上,本文提供了一种简便灵敏的检测GSH的方法,其检测限低至36 nM,且具备优异的选择性。(2)通过水热法制备了MoS_2纳米管,以此为基底一步法在其外部直接生长了PPy与Pd,制备了叁元MoS_2-PPy-Pd纳米管,与任意两元组成的复合材料相比,MoS_2-PPy-Pd纳米管展现出了更优的类过氧化物酶催化活性。材料对H_2O_2检测限可以达到2.51μM,此外可以利用该材料体系实现对L-半胱氨酸的检测,其检测限低至78 nM,且具备优异的选择性。3.聚苯胺基复合材料:(1)通过溶液混合法,制备了PANi纳米线,利用其具有的还原性,以KMnO_4为氧化剂在其表面生长了Mn O_2。所制备的PANi-MnO_2纳米线具备优异的类氧化物酶催化性质,与单独的MnO_2组分相比,材料展现出了更为优异的类氧化物酶活性,体现出了PANi基底对材料类酶性质的增强作用。利用材料固有的类氧化物酶性质,实现了其对SO_3~(2-)与AA的检测,检测限分别为79 nM和26 nM,且选择性都较为优异。不足的是,其类过氧化物酶催化性质较差。(2)为了改善PANi-MnO_2的类过氧化物酶催化性质,通过电子转移还原法成功的引入了Pd粒子,制备出了PANi-MnO_2-Pd纳米线。该复合物既具备优异的类过氧化物酶催化性质,也同时保留了类氧化物酶催化性质。其类过氧化物酶催化效果远远优于组分中等量的Pd黑,归因于PANi-MnO_2基底的协同作用。其对L-半胱氨酸的检测限低至83 nM,对抗坏血酸检测限低至35 nM,证明其是一种优异的双类酶性质材料。(3)通过一步自组装聚合方法,制备出了纺锤状的Au-PANi纳米棒,研究了不同含量的APTES与HAuCl_4对材料形貌的影响。由于Au纳米粒子与PANi基质之间的协同作用,材料展现出了远优于Au纳米球的类过氧化物酶催化活性。此外Au-PANi纳米棒也是一种优秀的SERS基底,结合其类过氧化物酶性质与SERS性质,可以实现对H_2O_2的检测,其最低检测浓度可达到10~(-8) M,远远低于利用紫外监控所得的结果。这为H_2O_2或其它分子的高灵敏检测提供了一种新思路。
王进贤[8]2002年在《掺杂稀土纳米玻璃的制备与表征》文中进行了进一步梳理纳米粒子以其独特的光、声、电、磁、热、催化、力学、化学活性等性质及巨大的潜在的高科技应用前景，成为材料科学研究的热点之一，引起世界各国科学家的极大关注。稀土元素特殊的4f电子构型，使其具有独特的性质及广泛的应用。为进一步了解4f电子的运动规律，使稀土材料具有新的和更高的应用价值，则稀土化合物纳米粒子的合成及表面修饰、电子结构、功能特性和产品开发应用等方面的研究是一个迫切而又极为重要的研究课题。Sol-gel法以其温和的实验条件、简单易行的操作和能够对产品进行“剪裁”等特有的优势，越来越为材料学家所关注。 本文采用微乳液法合成了DBS包覆的CeO_2和Y_2O_3纳米粒子，并采用溶胶—凝肢低温合成非晶态技术制备出了掺杂CeO_2纳米玻璃。克服了在传统方法中，由于化学反应与热处理过程的不均匀性而造成纳米粒子在玻璃中的颗粒度的不均匀性。同时，采用SEM、TEM对有机溶胶和纳米玻璃中纳米粒子的形貌和粒径以及纳米粒子在玻璃中的分布状态进行了分析；采用XRD对纳米玻璃的结构进行分析；采用DTA-TG对纳米玻璃进行了热分析。得到了一些十分有意义的结果。
苗雨欣[9]2015年在《Au催化剂的制备及CO催化氧化性能研究》文中进行了进一步梳理质子交换膜燃料电池(PEMFC)通常以H2为燃料,其主要来源是烃类重整气,其中痕量的CO (10 ppm)极易造成Pt电极中毒甚至失活,因此,必须采取有效的方法脱除CO。优先氧化法(CO-PROX)是脱除CO简单有效的办法之一,纳米Au催化剂在该反应中表现出优异的低温活性。目前存在的难题是设计在PEMFC工作温度(80-120℃)条件下,具有高活性,高选择性和高稳定性的Au催化剂。为此,本文选择性能稳定的Al2O3为载体,设计制备了负载型Au/Al2O3催化剂,在此基础上合成了双金属Au-Cu/Al2O3催化剂、稀土和过渡金属改性的Au/CeO2/Al2O3和Au/MnO2/Al2O3复合载体催化剂,系统研究了制备条件对催化剂结构和表面化学性质以及CO氧化反应性能的影响,探讨了Au催化剂结构和反应性能之间的构效关系,显着提高了Au催化剂在CO-PROX反应中的活性、选择性和稳定性。(1)以自制Al2O3为载体,采用沉积沉淀法合成了Au/AI2O3催化剂。研究了预处理气氛对其CO催化氧化性能的影响,结果表明,氢气预处理后的Au/Al2O3-H2催化剂在60℃即可实现CO的完全转化,在H2O和CO2共存时可以保持较高的稳定性。光谱表征结果发现H2气氛预处理有利于提高Au催化剂对CO的吸附能力以及对氧气的活化作用,从而导致催化剂具有较高的低温CO氧化活性。(2)利用Cu对CO和O2的吸附与活化作用,设计制备一种新型双金属Au-Cu/Al2O3催化剂。研究表明,所制备的催化剂中金属粒子具有更高的分散度和较小的尺寸,平均粒径约为1.8±0.2 nm。在富氢气条件下,50-100℃范围可以实现CO的完全转化。为进一步提高催化剂的选择性,考察掺杂碱金属K对CO-PROX反应活性的影响,发现2wt.%K掺杂的Au-Cu/K-Al2O3催化剂的催化活性最好,60-110℃范围内可以实现CO的完全转化,80℃时CO2的选择性为60%。原位红外研究表明,K的掺杂提高了在较高温度时Cu+物种对CO的吸附能力,从而提高PEMFC在80-120℃温度范围内的CO-PROX反应活性和选择性。(3)利用Au与稀土氧化物(CeO2)之间的相互作用,制备了Au/CeO2/Al2O3催化剂和Au-Cu/CeO2/Al2O3催化剂,所合成的Au催化剂CO-PROX反应性能明显提高。Raman和H2-TPR等表征发现,Ce02的掺杂在催化剂表面引入了氧空位,增强了Au与A1203载体之间的相互作用,有利于提高CO-PROX反应的活性,拓宽了CO完全转化时的反应温度窗口(30-70℃)。(4)通过液相还原法制备了MnO2-Al2O3复合载体,利用Au与MnO2之间的强相互作用,成功合成了高分散的Au/MnO2/Al2O3催化剂。研究表明,Au/Al2O3催化剂的结构和物理性质不受Mn掺杂的影响,所合成的催化剂Au粒子尺寸均匀,约为4.8 nm。在PEMFC工作窗口温度范围内表现出优异的活性,CO转化率100%,CO2选择性80%(80℃),优于目前文献所报道的结果。另外,在H2O和CO2共存的条件下,经过40 h,Au/MnO2/Al2O3催化剂表现出良好的稳定性能,80℃的CO的转化率保持在95%,CO2选择性为55%。结合催化剂表征结果,将高活性归因于Mn的引入可以改变纳米Au粒子自身的价态结构,增强了Au与复合载体之间的相互作用和催化剂的还原性能。
戴冰[10]2016年在《基于纳米复合材料的生物传感器的研制及性能分析》文中进行了进一步梳理电致化学发光生物传感器具有很高的灵敏度,并且具有仪器设备简单、操作方便、快捷、线性响应范围宽和易于实现自动化等显着优点,因此该新型传感器越来越受到研究者们的广泛关注。本文开展了针对叁种不同纳米复合材料的生物传感器的优化、制备和组装,并且分别应用于人体肝癌细胞的检测之中,实现了对癌细胞的灵敏检测,为生物医学领域中的临床检测提供了新的平台。本文开展了如下几个方面的工作:利用CFD方法,通过Fluent软件进行模拟计算并优化结构设计,以光刻法为基础,以PDMS为原料,成功地设计和制备出具有不同结构的微流控芯片。基于模拟数据得到的最优条件,其中最优条件包括芯片的最优结构(直通道,入射角度为120°),以及流速为50μL/min等。利用氨水和硝酸铈溶液之间的化学反应,基于软件模拟计算的最优条件,本文将以上两种溶液分别注入到微流控芯片中,开展二氧化铈纳米材料的合成,以及二氧化铈纳米材料形貌的控制。通过条件温度,流速等外界参数,实现了对产物二氧化铈纳米材料形貌的均匀可控。并基于此,利用离子层吸附法制备出硫化镉包覆的二氧化铈纳米粒子,用于组装电致化学发光传感器。该组装中,利用铂丝电极为基底,利用层层组装法实现了电致化学发光传感器的制备,并应用于人体肝癌细胞的检测之中。其检测范围是1000-5000细胞每毫升,检测限为1210个细胞。鉴于基于二氧化铈-硫化镉纳米复合材料的生物传感器的检测范围较窄,难以实现在临床检测中应用的难题,所以,亟需制备新型纳米复合材料的生物传感器。鉴于二氧化硅的无毒性,以及良好的供电子能力,本文展开了合成纳米二氧化硅材料的实验。首先,利用溶液法和微流控方法分别制备出二氧化硅纳米粒子,筛选出具有均一形貌的纳米粒子,并利用离子层吸附法制备出二氧化硅-硫化镉纳米复合材料。紫外可见光谱、能谱,以及扫描电子显微镜等仪器被用来确认该材料成功的被制备出来。通过利用铂丝电极为基底,利用层层组装法再次实现了电致化学发光传感器的制备,并应用于癌细胞的检测之中。其检测范围是300-14000细胞每毫升。通过评估该传感器的性能,发现该新式传感器具有良好的稳定性,选择性和重现性。能够用于癌症早期临床检测的需要,是一种理想的新型检测平台。鉴于上述工作中制备的新型传感器都需要进行封装工序,而不能够直接进行检测,本文开发出一种利用泡沫镍为基底的无需封装的新型生物传感器,并应用于人体肝癌细胞的检测之中。首先,通过对泡沫镍表面的化学修饰改性,实现了泡沫镍的亲疏水性改变,紫外可见光谱,能谱,以及扫描电子显微镜等仪器被用来确认该材料成功的被制备出来。然后利用层层组装法制备出电致化学发光传感器,并应用于肝癌细胞的检测之中。其检测范围是200-10000细胞每毫升,检测限位78个细胞。通过评估该传感器的性能,发现其具有良好的选择性和重现性。但是通过多次检测发现,由于未经过封装,其稳定性相比于封装过的二氧化硅-硫化镉纳米复合材料的生物传感器要略差。
参考文献：
[1]. 稀土化合物纳米材料的调控合成与性质研究[D]. 梁鑫. 清华大学. 2009
[2]. CeO_2/g-C_3N_4混合粒子和Fe_2O_3/g-C_3N_4复合粒子的合成以及其相关性质研究[D]. 俞晓嘉. 安徽大学. 2018
[3]. 纳米稀土复合材料的制备及其性能研究[D]. 赵雷. 北京化工大学. 2008
[4]. 无机纳米粒子/聚合物复合材料的制备与性能研究[D]. 张宏. 兰州大学. 2007
[5]. 纳米氧化锌及复合粉体的制备和光催化性能研究[D]. 王成艳. 东北大学. 2005
[6]. 氧化铈纳米材料的制备及其催化性能研究[D]. 张悦. 北京化工大学. 2008
[7]. 一维导电高分子基复合纳米材料的构筑及其协同类酶催化性质研究[D]. 迟茂强. 吉林大学. 2018
[8]. 掺杂稀土纳米玻璃的制备与表征[D]. 王进贤. 长春理工大学. 2002
[9]. Au催化剂的制备及CO催化氧化性能研究[D]. 苗雨欣. 大连理工大学. 2015
[10]. 基于纳米复合材料的生物传感器的研制及性能分析[D]. 戴冰. 哈尔滨理工大学. 2016
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