硫化镉量子点的可控制备及荧光性能研究

采用溶剂热法,以Cd(NO3)2·4H2O和升华硫为镉、硫来源,油胺为反应溶剂和表面活性剂,制备了硫化镉量子点(CdS QDs),并研究了反应温度、反应时间对硫化镉量子点尺寸的影响.通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对所制备产物的结构和形貌进行了表征.结果表明,所制备的硫化镉量子点结晶度较高,单分散性好,尺寸均一.通过紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱(PL)表征了硫化镉量子点随反应温度和时间的变化,结果发现,随反应温度的升高和反应时间的延长,其吸收峰出现了明显的红移,即通过控制反应温度和时间可以控制硫化镉量子点的尺寸和发光颜色.

酸碱中和法合成羟基磷灰石反应条件的研究

实验成功的通过酸碱中和法制备得到羟基磷灰石粉体和羟基磷灰石/壳聚糖复合材料,并对该方法进行了较深入的研究。采用X-射线衍射谱(XRD)、傅立叶红外变换光谱(FTIR)及透射电镜(TEM)对样品的结构和组成进行了表征。实验结果表明:加料方式对羟基磷灰石的生成有较大的影响,缓慢混合的加料方式更有利于羟基磷灰石的形成。反应时间对羟基磷灰石中碳酸根取代程度有较大影响,反应时间越长碳酸根取代程度越大。同时研究还发现在反应体系中添加壳聚糖作为模板剂,能有效的改善羟基磷灰石的形成。

纳米羟基磷灰石/聚己内酯-壳聚糖复合多孔支架材料的制备与表征

结合纳米羟基磷灰石（n-HA）和聚合物的优点，采用溶液共混相分离制备出聚己内酯（PCL）-壳聚糖（CS）多孔支架材料，并采用离心注浆填充新方法对支架材料进行增强，制备复合多孔支架材料。用扫描电子显微镜、红外光谱、元素分析、孔隙率和抗压强度对材料进行了表征。结果表明复合材料具有良好的界面结合；孔隙率分析表明材料具有60％～80％的孔隙率，符合骨组织工程对支架材料的要求；力学性能测试表明材料的压缩强度得到大幅度提高。

壳聚糖-聚己内酯复合膜的制备及其性能研究

为综合壳聚糖(CS)和聚己内酯(PCL)的性能,将CS和PCL在醋酸溶液中进行共混,利用流延法制备5/95,10/90,15/85,20/80 4种不同比例的壳聚糖-聚己内酯复合膜.采用元素分析、FTIR、XRD和SEM对膜的组分、结构和形貌进行了表征,证明了壳聚糖和聚己内酯在复合膜中有一定的相容性.探讨了体系中壳聚糖含量对多孔膜的力学性能和吸水率、溶胀比、孔隙率的影响,结果表明:在实验范围内随壳聚糖含量的增加,复合膜的刚度从4 188.17N/m提高到20 436.00 N/m;杨氏模量亦从30.52 MPa增加到69.69 MPa;断裂伸长率降低.吸水率可达76.39%,孔隙率亦可增加到约35%,而溶胀比几乎不变.

NiFe双氢纳米粒子有效提高BiVO_4光阳极光电化学水分解性能（英文）

近年来,太阳能驱动的光电化学水分解作为一种高效、环保、可持续的技术,已经引起了广泛的关注.为了更好地使用光电化学技术将太阳能转化为化学能,至关重要的是提高光电极材料的光吸收和光转化效率.BiVO_4禁带宽度(Eg=2.4–2.5 eV)小,具有很好的可见光响应能力,因此BiVO_4光电极材料引起了广泛关注.但是,当单独BiVO_4作为光电阳极材料时,电子-空穴对分离弱、载流子传输慢,从而使BiVO_4不能很好地在光电化学水分解中发挥作用.为了缓解或解决此类限制性因素,本课题组通过水热法合成了NiFe双氢纳米粒子,并将其负载于BiVO_4电极表面,光电催化分解水实验表明其产氢效率得到大幅度提高.同时制备了Ni(OH)_2/BiVO_4和Fe(OH)2/BiVO_4电极并用于研究NiFe/BiVO_4电极的反应机理.在上文基础上,本文采用电子扫描电镜(SEM)、高分辨投射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等表征手段和线性扫描伏安法(LSV)和电流时间(I-t)等对其光电化学活性进行了测试,研究了NiFe/BiVO_4电极在发生水氧化时的反应机理.SEM结果表明,Ni(OH)_2是以纳米片组成的纳米球负载于多孔BiVO_4表面;而当Fe(OH)2负载于BiVO_4表面时,BiVO_4的纳米尺寸减小;NiFe-LDH纳米粒子负载于BiVO_4表面时,可以明显看见BiVO_4纳米颗粒表面包裹着一层更小的纳米粒子.这证明了Ni(OH)_2,Fe(OH)2和NiFe-LDH纳米粒子均成功负载于BiVO_4表面.这也得到HRTEM结果的确认.UV-Vis DRS结果表明NiFe-LDH纳米粒子能有效拓宽BiVO_4的吸收边,从而增加对可见光的吸收,增加了对光的利用率.LSV测试结果表明,暗反应条件下Ni(OH)_2/BiVO_4比NiFe/BiVO_4和Fe(OH)2/BiVO_4电极的起始电位更低,说明Ni(OH)_2有更好的传输电子性能;而在光照条件下,在同一电位时NiFe/BiVO_4比Ni(OH)_2/BiVO_4和Fe(OH)2/BiVO_4电极的光电流值更高.值得注意的是,此时Ni(OH)_2/BiVO_4比Fe(OH)2/BiVO_4电极的光电流值低,这又说明Fe(OH)2比Ni(OH)_2对光更敏感.因此当NiFe-LDH纳米粒子负载于BiVO_4表面时,不仅提高了BiVO_4光电极的光吸收效率,而且加速了载流子的传输从而抑制了光生电子-空穴的复合。

基于三氧化钨的光阳极水氧化综述（英文）

光电催化水分解技术可以在分离的空间内分别进行水的还原和氧化反应生成氢气和氧气,是一种高效的光能到氢能的转换技术,因而受到研究者的广泛关注.光电催化水分解过程中,阳极上发生的水氧化反应是一个四电子转移过程,是水分解反应的限速步骤.为了提高光电催化水分解中阴极的产氢效率,应当优先提高阳极上的水氧化反应效率.在众多的光阳极中,三氧化钨由于其带隙窄和价带位置高而成为理想的光阳极材料之一.尽管如此,三氧化钨阳极的实际应用受到光生电子和空穴的严重复合以及电极表面缓慢反应动力学的限制.本文详细介绍了三氧化钨材料作为光阳极用于光电催化水氧化反应的优缺点,并从形貌控制、构造缺陷、构建异质结、负载助催化剂及应用等离子体效应等方面对提高三氧化钨阳极水氧化性能进行了综述.通过形貌控制可以增大电极的比表面积或降低材料的厚度,有利于光生电荷迁移到电极表面;在三氧化钨上引入适量的化学缺陷可以提供大量的反应位点,有利于光生电荷的传输;通过构建异质结可以有效促进三氧化钨电极内的光生电荷分离,提高整个复合电极的光吸收效率.如果构建异质结的另一种材料本身也是一种水氧化助催化剂,那么该材料可以起到分离光生电荷和提高表面催化效率的双重作用;负载助催化剂可以提高三氧化钨电极表面的反应活性,进而提高到达电极表面的光生电荷利用效率,得到提高的光电流和降低的起始电位;在三氧化钨电极上负载具有等离子效应的金属(如贵金属金、银等)可以提高电极的光电转换效率.光电催化水分解包含光的吸收、光生电荷分离和分离的光生电荷参与反应三个过程.只有当这三个过程的效率同时得到提高时,光电催化水分解的效率才能达到最高.尽管本文介绍的这些措施都可以提高三氧化钨电极的性能,但这些措施往往局限于从一个方面来提高电极性能.在未来的研究中,可以通过提高反应中的上述两个或三个过程的效率来实现三氧化钨电极更高的光电催化水氧化性能.

BiOCl0.9I0.1/β-Bi2O3复合材料在模拟太阳光下光催化降解盐酸四环素性能

盐酸四环素(TCH)是一种常见且广泛用于制药保健和兽医领域的抗生素,水生环境中的TCH残留物可诱导抗生素抗性病原体的发展,并对人类健康具有潜在的长期威胁.然而,传统的物理吸附和生物降解方法很难实现对TCH的降解.光催化技术由于其高效,简单的操作和低成本被认为是降解TCH的实用方法.Bi OX (X=Cl,Br和I)是具有间接带隙的半导体,其光生载流子的复合概率相对较低,因而在光催化中有着广泛应用.但是,当单独Bi OX作为光催化材料时,其电子-空穴对分离弱、载流子传输慢,从而使Bi OX不能很好的在光催化领域发挥作用.为了缓解或解决此限制性因素,将卤氧化物BiOCl0.9I0.1与半导体β–Bi2O3复合,通过在光照下降解20 mg·L–1的TCH来评价复合材料的光催化性能.基于此,本文采用电子扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、和电流时间(i–t)等对其进行了表征和活性测试,通过UV–vis漫反射光谱, Mott-Schottky图和XPS光谱,分析样品的相对VB和CB边缘位置和元素价态;通过能带评价,探讨了BiOCl0.9I0.1/15%β–Bi2O3在TCH降解过程中光催化活性的可能机理.SEM分析表明,纯BiOCl0.9I0.1样品是方形纳米片且尺寸约为100 nm,其规则地成形并层层覆盖.将制备的BiOCl0.9I0.1/15%β-Bi2O3复合物的基本形态与纯BiOCl0.9I0.1和纯β–Bi2O3进行比较,纯β–Bi2O3为块状结构,形成复合物后, BiOCl0.9I0.1纳米片作为组分嵌入β–Bi2O3块中, BiOCl0.9I0.1纳米片在β–Bi2O3表面部分聚集成最终覆盖整个表面的小花状微结构.BiOCl0.9I0.1纳米片的存在极大地增加了复合物的比表面积,并为反应提供了更多的活性位点.HRTEM表征结果进一步确认了上述结果.紫外漫反射吸收光谱表明,β-Bi2O3能有效增加BiOCl0.9I0.1对可见光的吸收,增加了对光的利用率.光催化性能测试表明在光照120 min后, BiOCl0.9I0.1/15%β–Bi2O3复合材料的样品中TCH的降解率达到了82.4%,而BiOCl0.9I0.1,β-Bi2O3, BiOCl0.9I0.1/5%β-Bi2O3, BiOCl0.9I0.1/10%β-Bi2O3和BiOCl0.9I0.1/20%β-Bi2O3等复合样品的TCH的降解率仅分别为54.8%, 21.0%, 70.0%, 73.2%和79.9%,说明BiOCl0.9I0.1/15%β-Bi2O3对水中的盐酸四环素有很好的降解作用.为了探索TCH光降解中涉及的活性物质,我们进行了一系列清除试验,得出TCH光降解的主要活性物质是·O2–和·OH.为了研究BiOCl0.9I0.1/x%β-Bi2O3复合催化剂的重复使用性能,将反应后的样品粉末收集,并在相同条件下重复使用三次.结果发现,BiOCl0.9I0.1/15%β-Bi2O3的光催化活性未见显著降低,表明它具有优异的稳定性和可再利用性.

铁基多相助催化剂光电化学水氧化研究进展

化石燃料的使用已经引起了严重的环境问题,例如空气污染和温室效应。同时,化石燃料作为不可再生能源无法一直满足人们不断的能源需求。因此,开发清洁可再生能源非常重要。氢是一种清洁无污染的可再生能源,可以缓解整个社会的能源压力。地球在一秒钟内接收到的太阳光能为1.7×10^(14) J,远远超过了人类一年的总能源消耗。因此,将太阳能转化为有价值的氢能对于减少对化石燃料的依赖具有重要的意义。自1972年藤岛昭和本多健一首次报道TiO_(2)光催化剂以来,人们发现半导体可以通过电或光驱动水分解产生清洁无污染的氢气。通过这种方式产氢不仅可以替代化石燃料,还可以提供环保的可再生氢能源,受到了人们的广泛关注。光电化学(PEC)水分解可以利用太阳能生产清洁、可持续的氢能。由于光阳极上的析氧反应(OER)缓慢,因此总的能量转换效率仍然很低,限制了PEC水分解的实际应用。助催化剂对于改善光电化学水分解性能是必要的。贵金属氧化物已被证明是最有效的OER催化剂,因为它们在酸性和碱性条件下具有很高的OER活性。然而,这些贵金属氧化物成本高和储量低,极大地限制了它们的实际应用。因此,开发高活性和低成本的OER助催化剂非常重要。迄今为止,对第一周期过渡金属(例如,Fe,Co,Ni和Mn)助催化剂的合成研究比较集中。其中,铁在地球上含量丰富,并且毒性比其他过渡金属低,使其成为良好的助催化剂。另外,铁基化合物具有半导体/金属的特性和独特的电子结构,可以改善材料的电导率和对水的吸附性能。目前,各种具有高催化活性的铁基催化剂已经被设计来提高光电化学的水氧化效率。本文简要概述了羟基氧化铁,铁基层状双氢氧化物和铁基钙钛矿等的结构、合成和应用方面的最新研究进展,并讨论了这些助催化剂在光电化学水氧化的性能。

一种以碳量子点为晶种制备Sb纳米颗粒的方法

阳极材料是锂离子电池及钠离子电池的重要组成部分,其性能的好坏不仅直接影响电池的性能,而且在降低电池成本、实现电动汽车产业化方面具有十分重要的现实意义。锑(Sb)因其具有较高的理论比容量而备受关注,其比容量可达660 m Ahg^(-1),被认为是最有应用前景的阳极材料。我们这里报道一种制备Sb纳米颗粒的新方法,通过在油胺(OM)溶液中以碳量子点(CDs)为晶种、OM为还原剂,通过将三氯化锑(SbCl_3)还原而得到Sb纳米颗粒。该合成方法比之前报道的在有机溶剂中合成的Sb纳米颗粒的方法具有反应温度低,操作流程简单,实验成本低等优点。

Fe_(1-x)S纳米材料的可控制备

本文采用高温溶剂-两步热注射法,以Fe(CO)_5和正十二硫醇为铁硫来源,十八烯、油胺、油酸作为溶剂和表面活性剂。研究了铁硫摩尔比、硫化温度对Fe_(1-x)S纳米材料结晶性和形貌的影响,从X射线电子衍射图和扫描电子显微镜图可以看出,通过控制前驱体的摩尔比、硫化温度能控制产品的结晶性和形貌。

棒状金属有机框架结构PCN-222(Cu)/TiO2复合材料的制备及其高效光催化CO2还原性能

受环境污染和能源短缺的双重压迫,光催化CO2还原技术引起了人们的广泛关注。低成本光催化材料的开发对于实现有效的太阳能-燃料转换至关重要。TiO2作为光催化剂在光催化CO2还原中被广泛采用。然而,较宽的禁带宽度和光生载流子的复合限制了它的进一步应用。在这项工作中,我们使用棒状PCN-222(Cu)/TiO2复合材料作为光催化剂,使用简单的水热法报告了二氧化碳的光化学还原。经过对PCN-222(Cu)/TiO2进行一系列X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),紫外-可见漫反射光谱(DRS),傅里叶变换红外光谱(FT-IR),光电化学(PEC)和光致发光光谱(PL)等表征结果证明成功制备了该复合材料。SEM证实,TiO2颗粒均匀分布在棒状PCN-222(Cu)/TiO2的表面上。XRD结果表明,成功制备了具有良好晶体结构的PCN-222(Cu)和PCN-222(Cu)/TiO2复合光催化剂。DRS显示制备的PCN-222(Cu)/TiO2复合材料在可见光区域出现金属卟啉的特征吸收峰。PL和瞬态光电流响应和电化学阻抗谱(EIS)进一步证实了棒状PCN-222(Cu)/TiO2具有更好的电子-空穴对分离效率。通过控制PCN-222(Cu)和TiO2的质量比,经CO2还原性能测试表明,10%PCN-222(Cu)/TiO2复合材料具有最佳的催化活性。在氙灯照射下,棒状PCN-222(Cu)/TiO2表现出比TiO2纳米颗粒更好的光催化CO2活性,这归因于电荷传输和较好的电子-空穴分离能力。10%PCN-222(Cu)/TiO2复合材料的催化效率最高,产率分别为13.24μmol·g-1·h-1 CO和1.73μmol·g-1·h-1CH4。此外,经过三个循环的测试,PCN-222(Cu)/TiO2光催化剂的催化活性基本保持不变,在连续8小时光照下,催化剂的还原产率持续增加,表明PCN-222(Cu)/TiO2复合材料具有好的稳定性。禁带宽度和Mote-Schottky(M-S)曲线结果表明,PCN-222(Cu)的LUMO位比TiO2的导带(CB)更负,因此提出了PCN-222(Cu)/TiO2复合材料可能的光催化反应机理。该研究为金属有机骨架和氧化物半导体复合材料光催化体系提供了新的策略。

纳米羟基磷灰石／聚合物多孔复合支架材料

为提高骨组织工程支架材料的力学性能，改善其生物活性，综合天然与合成高分子的优点，采用溶液共混相分离法制备出聚己内酯（PCL）-壳聚糖（CS）多孔支架材料，并进一步采用离心注浆法填充具有生物活性的纳米羟基磷灰石（HA）-聚乙烯醇（PVA）复合浆料，制备了n—HA—PVA／PCI，-CS复合多孔支架材料，改善了PCL-CS支架材料力学性能。采用扫描电子显微镜、红外光谱、元素分析、孔隙率和抗压强度试验对材料进行了表征。结果表明，PCL—CS支架材料的内部具有蜂窝状的相互贯通的孔隙结构，孔隙率可以达到60％～80％。CS含量越大，孔隙率越大，而抗压强度越小。填充后的nHA—PVA／PCL—CS复合多孔支架材料，孔隙率有所下降，但仍大于60％，而其弹性模量可提高至25．71MPa。

羟基磷灰石/聚己内酯-壳聚糖复合材料的制备与表征

为提高复合材料的力学性能和生物活性以聚己内酯(PCL)、壳聚糖(CS)、羟基磷灰石(HA)为原料,用Hakke流变仪挤出成型制备了不同HA含量的HA/PCL-CS复合材料,并对其进行了拉伸性能的测试,考察了复合材料浸渍于模拟体液(SBF)中的生物活性及其在生理盐水中的降解性能,用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、接触角测试仪对材料进行了表征。结果表明:复合材料的拉伸强度和断裂伸长率随HA含量的增加而降低,而杨氏模量随HA含量的增加而升高;亲水性能随着HA含量的增加而提高;HA/PCL-CS复合材料在模拟体液(SBF)中浸渍14 d后,在表面形成一层弱结晶的碳磷灰石(CHA)覆盖层,显示出良好的生物活性;PCL的分子量随着降解时间的延长而降低,溶液pH值和质量损失率却增大;浸渍28 d后,溶液pH值达到9.54,失重率达到5.86%,显示出良好的生物可降解性。