三维纳米花NiCo-MOF非对称超级电容器储能特性

针对储能器件对高比容量、长寿命、高安全性、绿色环保电极材料的应用需求,利用一步溶剂热法制备三维纳米花镍钴双金属有机框架(NiCo-MOF)电极材料,并与活性炭(AC)一起组装了工作电压窗口可达1.45 V的高性能非对称超级电容器。通过调控优化金属前驱体摩尔比和水热时间制备得到NiCo-MOF电极材料。该NiCo-MOF电极材料在电流密度为1.0 A·g^(-1)下,比容量高达1839.23 F·g^(-1),这主要归因于由薄纳米片组成的纳米花NiCo-MOF提供了较大的比表面积和较多的电化学活性位点,极大地促进了电解质的浸入和氧化还原反应的发生。以NiCo-MOF为正极、AC为负极制备的非对称超级电容器在1.0 A·g^(-1)下,其比容量达到105.27 F·g^(-1),经过1000次循环后,比容量保持率为89.85%。结果表明,三维纳米花NiCoMOF电极材料在超级电容器等储能领域具有较好的应用前景。

基于金纳米花免疫层析法同时检测大米中呕吐毒素和黄曲霉毒素B1含量

目的基于金纳米花(gold nanoflowers,AuNFs)免疫层析法建立同时快速检测大米中呕吐毒素(deoxynivalenol,DON)和黄曲霉毒素B_(1)(aflatoxin B_(1),AFB_(1))的方法。方法通过制备AuNFs,并优化标记pH、抗体用量、探针用量和探针混合比例等关键因素,评价AuNFs免疫层析试纸条对DON和AFB_(1)同步检测性能。结果该方法在标记pH为7.0、抗体用量为12μg和9μg、探针用量2.5μL及DON和AFB_(1)探针混合比1:2检测条件下,对DON和AFB_(1)标准品的可视化检出限分别为0.50 ng/mL、0.20 ng/mL,且具有良好的特异性。将该方法应用于大米样品检测时,DON和AFB_(1)检出限分别为5.0 ng/g和1.0 ng/g。结论本研究构建的AuNFs双重免疫层析试纸条具有操作便捷、快速、灵敏等特点,符合谷物真菌毒素检测的GB 2761—2017《食品安全国家标准食品中真菌毒素限量》限量标准,为实现现场快速大批量筛查大米中DON、AFB_(1)提供了新的思路。

调控金纳米花表面凸起的策略及其表面增强拉曼散射活性

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与十二烷基硫酸钠(SDS)通过阳离子架桥形成的拟聚阴离子为软模板,通过改变PVP、SDS和纳米材料前驱体氯金酸(HAu Cl_(4))浓度以及反应时间等因素,调控还原产物金纳米花形貌及粒径。表面张力、电导率、毛细管电泳及Zeta电位等实验结果表明PVP-SDS-HAu Cl_(4)形成新的拟聚阴离子,透射电子显微镜和X射线衍射结果表明SDS、PVP和HAu Cl_(4)的较低浓度组合更易获得表面凸起丰富的金纳米花。PVP-SDS拟聚阴离子发挥了二级软模板作用,在PVP(50 g·L^(-1))-SDS(2 mmol·L^(-1))-HAu Cl_(4)(0.25 mmol·L^(-1))溶液中调控合成的金纳米花为{111}晶面为主的面心立方结构,其平均等效粒径为108 nm,且表面上密集分布约16.5 nm的凸起。该金纳米花有较强的表面增强拉曼散射(SERS)活性,探针分子罗丹明6G的SERS信号强度依赖于金纳米花的表面凸起形貌。该研究中金纳米花的SERS增强因子最高达6.71×10^(7),优于同类金纳米花的文献报道水平(106);尽管低于石墨负载的金纳米粒子(1×108)或阳离子软模板合成的金纳米棒(5×109),但成功避免了基质干扰或阳离子强吸附使应用受限。

纳米花固定化蔗糖酶的研究

蔗糖酶(Sucrase,EC 3.2.1.26)在工业上具有较高的经济价值,可用于分解蔗糖生成果糖和葡萄糖,现今在工业化技术上存在着蔗糖酶生产果糖方法单一、活力不易保持且难以重复利用等问题。采用共沉淀法制备Mn_(3)(PO_(4))_(2)-蔗糖酶的纳米花固定化酶[以下简称Sucrase@Mn_(3)(PO_(4))_(2)],并对制备条件进行优化;同时对固定化酶的形态、结构进行表征,对固定化酶的动力学特性进行分析。结果表明:制得的Sucrase@Mn_(3)(PO_(4))_(2)纳米花颗粒分散,大小均匀,呈雏菊形、盛开状,且内部晶体结构完整;固定化酶有明显的Mn^(2+)、PO^(3-)_(4)、酶蛋白质的EDS特征峰及明显的酶蛋白质和磷酸根的FT-IR吸收特征;固定化酶表现出良好的温度稳定性和酸碱稳定性;Sucrase@Mn_(3)(PO_(4))_(2)被重复使用7次后其活性仍能保持其最初活力的40.38%;固定化酶在4℃保存28 d时仍保持40%的活性。

可编辑DNA纳米花抑制LLC细胞增殖、迁移及侵袭的实验研究

目的:探究载有阿霉素(doxorubicin,DOX)和缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)反义寡核苷酸的DNA纳米花(DNA nanoflower,DF)对小鼠肺癌(lewis lung carcinoma,LLC)细胞增殖、迁移及侵袭能力的影响。方法:通过滚环扩增反应(rolling circle amplification,RCA)合成含有HIF-1α反义寡核苷酸的DHA-DF,并检测其物理特性;负载DOX后获得载DOX纳米花(DOX-loaded DNA nanoflower,DDF)。通过细胞计数试剂(cell counting kit-8,CCK-8)评价DHA-DDF对LLC细胞活性的影响;通过划痕实验和Transwell小室实验检测DHA-DDF对LLC细胞迁移及侵袭能力的影响;通过蛋白质印记实验和定量聚合酶链反应检测LLC细胞HIF-1α的表达水平。结果:DHA-DF为多孔花瓣状球形颗粒,粒径为(421.26±7.90)nm;与游离DOX和DA-DDF相比,经DHA-DDF处理后的LLC细胞HIF-1α蛋白及mRNA的表达量明显下降(均P<0.05),且其细胞活性、划痕愈合面积及侵袭细胞数目明显减少(均P<0.05)。结论:DHA-DDF能有效降低HIF-1α的表达并抑制LLC细胞的增殖、迁移和侵袭,有望为临床肿瘤治疗提供新的思路。

泡沫镍负载CuO纳米花的构筑及电化学硝酸根还原制氨的性能

电化学硝酸根还原制氨(Nitrate reduction to ammonia, NRA)是以硝酸根和水分别作为氮和氢的来源,采用电化学的途径实现室温下氨的绿色合成兼去除水中硝酸盐污染物,对缓解能源危机和环境问题具有重要的研究意义。然而,硝酸根到氨是一个复杂的8e-转移过程且伴随着激烈的析氢副反应,这严重制约了合成氨的选择性和法拉第效率。为此,采用水热合成法及后续的热处理设计制备了泡沫镍负载氧化铜纳米花催化剂并探究其电化学硝酸根还原制氨性能。通过调控硝酸铜与尿素比例、热解温度等合成条件,达到泡沫镍(Ni foam, NF)均匀负载CuO纳米花的目的。结果表明,当Cu(NO3)2、CO(NH2)2的物质的量比为1∶6时,所得到的目标催化剂(CuO-6@NF)在法拉第效率、NH3产率、选择性和硝酸盐转换率方面表现出最佳性能。在-0.23 V vs.RHE情况下,CuO-6@NF NH3的产率达到1.15 mmol·h-1·cm-2,选择性为89.36%,总氮的去除率高达96.71%。此外,该催化剂还表现出良好的再现性、高稳定性以及较宽泛浓度下的适用性。

木质素模板法制备纳米花状炭负载Ag-ZnO及其光催化CO_(2)转化

以碱木质素(AL)为模板,制备纳米级碱木质素负载氧化锌(ZnO/AL)复合材料,并在此基础上负载银纳米粒子(AgNPs),后经高温煅烧制备纳米花状炭负载银-氧化锌(Ag-ZnO/C)复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对复合材料进行了表征,并评估其光催化转化CO_(2)的能力。研究结果表明:以木质素为模板时,ZnO/AL在后续煅烧过程中依然可维持纳米花的形貌结构,并且木质素能够原位还原银离子为AgNPs使其均匀负载于ZnO花片层上。能量色散X射线(EDX)分析表明:Ag-ZnO/C复合材料主要由C(14.7%)、O(14.4%)、Zn(34.1%)和Ag(18.0%)元素组成,结合TEM、XRD及XPS分析,证明了Ag-ZnO/C复合材料已经成功制备。比较了Ag^(+)/Zn^(2+)物质的量比分别为1∶2(Ag_(0.1)-ZnO 0.2/C)和1∶10(Ag_(0.1)-ZnO_(1.0)/C)时复合材料光催化转化CO_(2)的能力,光电流响应及阻抗谱测试结果表明:Ag_(0.1)-ZnO_(1.0)/C的光电流强度较高,电阻较小,光催化活性更优。Ag_(0.1)-ZnO_(1.0)/C光催化CO_(2)转化,CH 4一直持续偏低,反应10 h时CO的产率可达114.9μmol/g。

Birnessite型二氧化锰纳米花吸附水中Pb^(2+)性能研究

水体中重金属的污染对人类生产生活造成了重要影响。以Birnessite型二氧化锰纳米材料作为新型吸附剂,研究其对水中Pb^(2+)的吸附性能。首先,利用液相合成方法制备尺寸在200~900 nm之间的Birnessite型二氧化锰纳米花,通过超声的方式将其分散在含有Pb^(2+)的水体中,考查吸附过程中水体pH值、离子强度、材料尺寸、吸附时间和Pb^(2+)初始浓度对Birnessite型二氧化锰纳米花吸附Pb^(2+)的影响;同时,结合动力学模型和等温吸附曲线模型的拟合数据,分析材料吸附Pb^(2+)过程的机理。实验结果表明,制备的Birnessite型二氧化锰纳米花在pH值5~9之间的水中对Pb^(2+)均具有稳定的良好的吸附性能,最大吸附量可达300 mg·g^(-1);Birnessite型二氧化锰纳米花的尺寸越小其比表面积越大,吸附性能越好;同时在高离子强度下其仍保有80%左右的吸附能力。吸附动力学和等温吸附曲线拟合数据表明Birnessite型二氧化锰纳米花吸附水中Pb^(2+)的过程主要是单分子层均匀覆盖的化学吸附过程。

金纳米花/氧化石墨烯复合基底的制备及SERS性能研究

采用Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),采用种子生长法合成了粒径为50 nm的金纳米花,再以制备好的金纳米花和GO为结构单元,通过对比不同配比的AuNSFs/GO复合物,得到了最佳配比,并对该纳米复合材料进行了表征和SERS性能验证。

功能化石墨烯载钯纳米花的制备及电催化甲酸氧化

通过溶液法合成了β-环糊精功能化的石墨烯(β-CD-rGO),以其为载体,利用电化学还原法制备了β-环糊精功能化石墨烯载Pd纳米花复合材料(Pd/β-CD-rGO)。运用X射线粉末衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱等对复合材料的组成、结构、形态进行表征,结果表明:实验成功制备了β-环糊精功能化石墨烯载Pd催化剂,且β-环糊精功能化的石墨稀改变了Pd纳米粒子的形貌。运用电化学方法考察了β-环糊精功能化石墨烯对Pd纳米粒子电催化性能的影响。结果表明,相对于Pd催化剂,β-环糊精功能化石墨烯载Pd催化剂表现出更高的催化活性和稳定性,前者归因于Pd的花状形貌,后者是由于β-环糊精功能化石墨烯与Pd纳米花之间的相互作用,减缓了Pd的迁移。

PVDF负载银纳米花SERS基底膜的制备及对阿霉素的高灵敏检测

利用聚偏氟乙烯(PVDF)的疏水特性结合表面增强拉曼光谱(SERS)技术对抗肿瘤药阿霉素(DOX)进行灵敏检测。首先,合成了形貌大小均一的花状银纳米颗粒(Ag NFs),通过涂布将其负载至PVDF薄膜表面形成具有SERS活性的基底膜。选取结晶紫(CV)评估Ag NFs-PVDF基底膜的SERS性能,对不同浓度的阿霉素标准液进行检测,考察其检测限。最后结合有机相沉淀法去除蛋白质,在消除干扰的同时,提升人体血清中阿霉素检测灵敏度。结果表明,血清中DOX检测限为0.25μg·mL^(-1)。因此,该基底为未来临床药物浓度的监测提供了一种快速、便捷、低廉且高效的检测手段。

金纳米花结构的制备及其催化性能研究

金纳米花结构具有多分枝的形貌、很高的表面积-体积比,增强的电磁场效应而越来越受到人们的重视。采用抗坏血酸溶解左旋多巴的混合溶液还原氯金酸制备了金纳米花结构,分别利用紫外可见光谱仪(UV-Vis)、 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对金纳米花结构的形貌和结构进行表征分析。结果表明,所制备的金纳米花结构具有较宽的表面等离子体共振吸收峰,该吸收峰位于650 nm左右。基于XRD结果分析可知该金纳米花结构为结晶性较好的面心立方结构。通过SEM分析可看到该金纳米花结构的形貌为表面具有很多尖锐的纳米片状的金纳米花结构且大小为(1.10±0.14)μm。在TEM图片中可清晰地观察到金纳米花结构表面纳米片的大小和详细形貌。总之,这些表征分析综合证明了所制备的金纳米花的独特形貌特征。此外,利用金纳米花结构作为纳米催化剂,在过量硼氢化钠下催化还原对硝基苯酚(4-NP)为对氨基苯酚(4-AP),该催化反应在数分钟即可完成。在分别加入10、 20和100μL的金纳米花结构为催化剂后,以紫外可见光谱仪测定不同时刻的光谱,计算该拟一级反应的速率常数分别达到了3.53×10^(-3)、 5.27×10^(-3)和5.4×10^(-3)s^(-1),表明所制备的金纳米花结构具有优良的催化活性。

丹酚酸B杂化纳米花的合成与体外抗氧化活性研究

首次将丹参中主要有效成分丹酚酸B(SAB)制备成具有抗氧化活性的SAB@Cu_(3)(PO_(4))_(2)杂化纳米花。采用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线能量色散谱仪(EDS)、激光粒度分布仪等进行表征,证实了SAB@Cu_(3)(PO_(4))_(2)杂化纳米花的合成并确定其形貌、结构特征。之后,对杂化纳米花的抗氧化性进行探究,发现与游离丹酚酸B相比,杂化纳米花的抗氧化活性提高了92.2%。此外,杂化纳米花的稳定性也有显著提高,其在80℃下放置12h后仍能保留80.57%的抗氧化活性。

金纳米花的简易合成及催化硼氢化钠还原对硝基酚性能

以聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠混合水溶液为软模板,以聚乙烯吡咯烷酮为原位还原剂,通过简易一锅法制备金纳米花.利用透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计及X射线衍射仪对其粒径、形貌及晶体结构等进行表征.结果表明,制得的纳米金的平均等效粒径约为37 nm,由于其表面富集约10 nm的突起,故形貌状似纳米花;其具有以{111}晶面为主的面心立方晶体结构,并在560~570 nm范围内有局域表面等离子共振的特征吸收.该金纳米花在催化硼氢化钠还原对硝基酚制备对氨基苯酚的反应中显示出优异的催化性能和重复使用性能.利用该金纳米花(0.83 mmol/L)催化硼氢化钠(3.52 mmol/L)完全还原对硝基酚(0.12 mmol/L)的时间为10 min,反应速率常数为0.1846 min^(−1),而硼氢化钠的还原效率(3.409×10^(−3)min^(−1))提高到文献报道水平的1.64~55.6倍;且该金纳米花催化剂循环使用10次后对催化对硝基酚完全转化的时间基本无影响.

生姜蛋白酶无机大分子杂化纳米花的制备与研究

为提高游离生姜蛋白酶的酶活力,文章利用生姜蛋白酶和无机金属盐离子通过组装的方法成功合成了一种具有多级花状结构的新型纳米材料。通过扫描电子显微镜确定了生姜蛋白酶-无机杂化纳米花的组成和结构,并进一步优化了生姜蛋白酶无机大分子杂化纳米花的制备条件,研究了其酶学性质和使用稳定性,初步探索了纳米花酶活力与其形貌结构的关系。实验结果表明,以生姜蛋白酶为有机成分,磷酸铜为无机成分,制备的酶-无机杂化纳米花的形貌结构与酶浓度、Cu^(2+)浓度、pH、温度等因素密切相关,纳米花外表圆润、花瓣饱满、形状规整、粒径相似时,生姜蛋白酶-无机杂化纳米花的酶活也更高。当酶浓度为0.5 mg/mL、CuSO_(4)浓度为0.8 mol/L、pH为6.0、温度为4℃时,酶活力最高,可达到10302.2 U/mg,是游离生姜蛋白酶的7000%,温度、酸碱稳定性较高,重复使用性较好。

Co3(PO4)2/Ta3N5纳米花的控制合成及光催化解水析氢性能

本文以TaCl5为钽源,经水热、高温氮化、光沉积过程制得Co3(PO4)2/Ta3N5纳米花。考查了Co3(PO4)2修饰量对样品光生载流子分离效率的影响规律;在Co3(PO4)2修饰量为2 wt%时,样品光电流为0.561 μA∙cm−2,是Ta3N5纳米花(0.1 μA∙cm−2)的5.61倍,载流子分离效率明显提升。表面修饰Co3(PO4)2后,形成Co3(PO4)2/Ta3N5局域异质结构;增强了样品在可见光区域的光吸收性能,降低了HER和OER过电位。在模拟太阳光照射下,样品光催化解水产氢活性为417.6 μmol∙g−1∙h−1,明显高于未修饰的Ta3N5样品(165.4 μmol∙g−1∙h−1)。

纳米花固定化葡萄糖异构酶的制备及性能分析

该研究采用共沉淀法制备了葡萄糖异构酶(Glucose Isomerase,GI)纳米花,对固定化条件进行了优化,同时对纳米花固定化酶的形态特征以及酶学性质进行了探究。结果表明,40μL酶液中加入9 mL、pH值7.4的PBS缓冲液后与30μL CuSO_(4)混合,在35℃条件下静置反应18 h,制得的纳米花固定化葡萄糖异构酶(Glucose Isomerase@Nano flowers,GI@NFs)的酶活回收率高达183.06%。SEM表征结果显示GI@NFs有完整的纳米花结构,傅里叶红外光谱显示GI@NFs具有酶和PO_(4)^(3-)的特征吸收,X-射线衍射结果进一步证明其载体为Cu_(3)(PO_(4))_(2)。酶学性质研究发现,GI@NFs的最适反应温度为60℃,比自由酶的提高了10℃;最适反应pH值为8,比游离酶的最适pH更高;GI@NFs的温度稳定性和pH稳定性均比自由酶的明显提高;固定化酶被循环使用8次,其酶活力仍保持最初活力的60.32%。实验结果表明,纳米花结构提高了葡萄糖异构酶的酶活,表现出较好的循环性能和稳定性,具有一定的应用价值。

杂化纳米花在医学热点研究中的应用与进展

杂化纳米花是一类花状杂化纳米颗粒材料,因其高负载能力、高吸附能力及优异催化性能力而备受关注。杂化纳米花由无机和有机两类纳米材料杂化合成。目前,杂化纳米花在生物医药领域的研究应用处于起步阶段。笔者对杂化纳米花在抗菌抗炎、肿瘤治疗及生物传感等医学热点研究领域中的应用与进展进行综述,并展望在生物医学领域的研究趋势和未来发展前景。

基于MoS_(2)纳米花的表面离子印迹材料的制备及性能

以镉离子做模板离子,以多巴胺为功能单体和交联剂,通过多巴胺的自聚合反应,在二硫化钼(MoS_(2))纳米花的表面形成一薄层镉离子印迹聚合物。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线粉末衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)以及比表面和孔径分布分析等表征了离子印迹材料(IIM)的形貌和结构,确证了印迹聚合层的生成。平衡吸附实验结果表明,由于IIM的印迹位点位于MoS_(2)纳米花的表面,可接触性好,因而IIM对镉离子结合速度快,吸附25 min即可达到平衡。同时,该印迹材料具有很好的印迹效果(印迹因子为6.877),对镉离子有很强的特异性识别能力,特异性结合量为518.1μmol/g。Scatchard模型分析表明印迹材料的结合位点对镉离子的亲和力不是均一的,可以分为高亲和力和低亲和力两部分。吸附等温模型分析表明,印迹材料对镉离子的吸附行为符合Langmuir吸附等温模型,由该模型可以计算出其对镉离子的最大吸附量为1081.0μmol/g。本研究为制备对重金属离子具有高选择性吸附能力的印迹材料提供了一种简单、可靠的方法。

金纳米花免疫层析试纸条检测果蔬中的苯醚甲环唑

目的以粒径为65 nm的花状胶体金(gold nanoflowers,AuNFs)为探针,构建一种可检测果蔬中苯醚甲环唑(difenoconazole,DIFE)的新型免疫层析方法。方法使用球状胶体金(gold nanospheres,AuNSs)、AuNFs分别与DIFE单克隆抗体制备胶体金免疫探针,对反应体系进行优化,开发出适用于DIFE离子的胶体金免疫层析(gold immunochromatographic assay,GICA)试剂条。结果以AuNFs为探针制备的试纸条检出限为0.050 mg/kg,比以AuNSs为探针制备的试纸条检测灵敏度提高10倍,检测时间为15 min,与其他三唑类农药无交叉反应,假阴性率为0,假阳性率为3.75%,可特异性检测果蔬中的DIFE残留。结论以AuNFs为探针制备的试纸条准确性良好、特异性强,可在多种食物基质中实现对果蔬DIFE的快速检测。