α-FeOOH纳米棒的制备及其在催化降解甲基橙中的应用

采用空气氧化法制备了分散性较好的α-FeOOH纳米棒,并用XRD,SEM,N2吸附-脱附等手段对其进行了表征,在H2O2/α-FeOOH类Fenton条件下对甲基橙(MO)溶液进行处理,考察各种因素对溶液中MO降解的影响.结果表明,在酸性介质中α-FeOOH能有效催化降解水溶液中的MO,降解率随H2O2初始浓度增加而增加,但当H2O2初始浓度达5.47mol/L时,降解率反而下降.UV-Vis谱图显示,MO在80℃水浴中达到了很好的降解效果.

α-FeOOH和α-Fe_(2)O3纳米棒的制备及其对高氯酸铵热分解的催化作用

以FeSO_(4)·7H_(2)O和CH_(3)COONa·3H_(2)O为原料,采用水热方法制备α-FeOOH纳米棒,将所得α-FeOOH纳米棒于250℃烧结2 h制备α-Fe_(2)O3纳米棒,采用差热-热重分析法研究了制备的α-FeOOH和α-Fe_(2)O3纳米棒对高氯酸铵热分解的催化性能。结果表明:在100℃水热反应6 h可制备得到平均直径为18 nm的纯相α-FeOOH纳米棒,再于250℃烧结2 h后获得平均直径为16 nm的纯六方相α-Fe_(2)O3纳米棒;α-Fe_(2)O3和α-FeOOH纳米棒对高氯酸铵热分解的催化效果显著,添加质量分数2%的α-Fe_(2)O3纳米棒和α-FeOOH纳米棒可使高氯酸铵的结束分解温度分别降低40,54℃,高温分解峰值温度分别降低51.1,61.6℃;当α-Fe_(2)O3纳米棒添加质量分数达到10%时,高氯酸铵的高温分解峰值温度降低约90.9℃。

Au@α-Fe_(2)O_(3)纳米棒的制备及光催化性能

本工作通过水热法与磁控溅射法结合成功构建了表面均匀沉积纳米Au粒子的α-Fe_(2)O_(3)(Au@α-Fe_(2)O_(3))纳米棒,纳米Au粒子的负载量和形态分别由磁控溅射时间和热处理温度调控。在沉积5.1%的纳米Au粒子后,因纳米Au的表面等离子体共振(SPR)效应,Au@α-Fe_(2)O_(3)纳米棒在550 nm处出现了一个新的吸收峰,其带隙由2.20 eV变窄至1.95 eV。Au@α-Fe_(2)O_(3)纳米棒的荧光强度和电化学阻抗显著降低,光电流从0.27μA·cm^(-2)增大至0.45μA·cm^(-2)。纳米Au粒子既拓宽了Au@α-Fe_(2)O_(3)纳米棒的可见光吸收性能,又抑制了电子-空穴对的复合。与α-Fe_(2)O_(3)纳米棒相比,Au@α-Fe_(2)O_(3)纳米棒的光催化性能变得更加稳定,Au@α-Fe_(2)O_(3)纳米棒的光催化效率提高约一倍。

基于金纳米棒刻蚀比色法检测铁、铜离子

采用种子生长法制备金纳米棒(AuNRs)以构建光学传感器,用于Fe^(3+)和Cu^(2+)的高选择性快速可视化检测。在酸性环境中,Fe^(3+)和Cu^(2+)通过与KI溶液反应,将I-氧化成I2。I2刻蚀AuNRs,导致其纵向表面等离子体共振(LSPR)吸收峰蓝移,从而实现对Fe^(3+)和Cu^(2+)的检测。结果表明,反应温度为50℃时,添加0.8 mL 0.1 mol·L^(-1)HCl、2 mL AuNRs生长液和20 mmol·L^(-1)KI溶液,与2 mL 500μmol·L^(-1)Fe^(3+)或30μmol·L^(-1)Cu^(2+)反应25或90 min,可将AuNRs刻蚀至LSPR吸收峰消失。该方法对Fe^(3+)和Cu^(2+)检测具有高选择性和准确性,对于Fe^(3+)、Cu^(2+)共存体系的检测,可通过加入适量F-与Fe^(3+)生成配合物[FeF_(6)]^(3-)完成对Fe^(3+)的化学掩蔽,消除Fe^(3+)的干扰,实现共存体系中Cu^(2+)的准确检测。

面向可穿戴生理传感应用的氧化锌纳米棒阵列修饰蚕丝

蚕丝是天然蛋白质纤维,具有光滑、亲肤、机械强度高等优点,作为纺织纤维在我国已有数千年的使用历史。随着智能时代的到来,织物电子研究逐渐兴起,但是蚕丝纤维在智能可穿戴应用领域的研究还非常有限。该文提出了一种在单根蚕丝纤维表面原位修饰氧化锌(ZnO)纳米棒阵列的低成本方法,成功制备了基于单根蚕丝纤维的ZnO纳米棒阵列。研究表明,ZnO纳米棒致密且均匀地垂直排列于蚕丝表面,其直径为100~200 nm,长度约为2μm,其晶型为六方纤锌矿结构。结合ZnO纳米棒的压电性质,构建了基于ZnO纳米棒阵列修饰单根蚕丝的压电传感器。该传感器可有效地将机械能转换为电能,可对手指的敲击、按压、弯曲动作实时响应,将其固定于腹部或体表心脏部位可对人体呼吸、心跳等生理数据进行监测。此外,该传感器还可分辨木琴敲击过程中音调和音阶的变化。该文所构建的蚕丝基压电传感器在人体动作、生理参数实时监测方面展示了极大潜力,有望拓展蚕丝在可穿戴织物器件和智能传感领域的实际应用。

α-Fe_(2)O_(3)纳米棒的水热合成与阻变开关特性研究

采用水热法合成了沿[110]方向具有优先生长取向的α-Fe_(2)O_(3)纳米棒,设计了具有非易失性阻变开关性能的W/α-Fe2O_(3)/FTO阻变存储器。对W/α-Fe_(2)O_(3/)FTO器件的阻变开关特性进行分析发现,W/α-Fe_(2)O_(3)/FTO阻变存储器的电阻比(RHRS/RLRS)在一个数量级以上,可保持100 s以上而无明显下降。此外,器件的载流子运输特性分别由LRS下的欧姆传导机制和HRS下的陷阱控制的空间电荷限制电流传导机制决定。由氧空位的迁移引起的纳米导电细丝的部分形成与断裂可以解释W/α-Fe_(2)O_(3)/FTO阻变存储器的非易失性阻变开关行为。因此,基于α-Fe_(2)O_(3)纳米棒的阻变存储器件可能是下一代非易失性存储应用的潜在候选器件。

铬掺杂CdS纳米棒室温铁磁性及光学性质

用溶剂热法合成了具有室温铁磁性能Cr掺杂的CdS纳米棒。XRD分析表明产物为六方相CdS。TEM表明不同Cr含量的CdS均为纳米棒,CdS纳米棒长为100~350 nm,平均直径为20~30 nm, CdS纳米棒的形貌与Cr掺杂量的多少无关。EDS测试表明,合成产物由S、Cd和Cr三种元素组成。振动样品磁强计(VSM)表明,Cr掺杂CdS纳米棒在室温下有铁磁性,而未掺杂CdS纳米棒有弱铁磁性。Cr掺杂CdS纳米棒(Cr=4.17%,7.31%,均为原子分数)的饱和磁化强度Ms分别为3.907和8.798(×10^(-3)emu/g),矫顽力Hc分别为96.21和137.15 Oe(1 Oe=79.58 A/m)。CdS纳米棒室温铁磁性能的产生与CdS晶格中Cd原子被Cr的取代有着密切关系。

纳米棒状MgO固相萃取结合高效液相色谱荧光法测定食用油中的苯并[a]芘

采用直接沉淀法合成了一种纳米棒状Mg O吸附剂,结合固相萃取-高效液相色谱荧光检测(SPE-HPLC/FLD)建立了食用油中苯并[a]芘(Ba P)的快速分析方法。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积和孔径分析仪(BET)对合成的棒状Mg O进行了表征,结果表明Mg O纳米材料是多晶立方结构,呈棒状形貌,具有较大的比表面积,非常适合作为SPE的吸附剂。对SPE过程中吸附剂用量、清洗液种类、解吸液种类及用量、上样液体积进行了详细的优化。在优化的条件下,食用油中Ba P在0.5~20.0μg/kg浓度范围内,线性方程回归系数的平方(R^(2))为0.9999,以信噪比的3倍和10倍计算方法检出限和定量限分别为0.10μg/kg和0.33μg/kg。同时,Ba P在低、中、高3种加标浓度下回收率在85.3%~96.5%,日内日间相对标准偏差范围在2.3%~9.0%,表明本方法具有很好的准确度和精密度。最后,将该方法应用于8种实际油样中Ba P的分析,所有样品的回收率在77.8%~92.5%之间,相对标准偏差小于9.8%,表明该方法具有很好的适用性,在实际样品分析中具有很好的应用前景。

锐钛矿相TiO_(2)纳米棒阵列的制备及其在钙钛矿太阳电池中的应用

在钙钛矿太阳电池中,定向生长的TiO_(2)纳米棒阵列具有可控的排列结构,能够为电子的传输提供有序的径向传输通道,从而改善电子在界面间的分离与传输。本文通过水热法成功制备了长度为400 nm、直径为65 nm、面密度为160μ·m^(-2)的锐钛矿相TiO_(2)纳米棒阵列,使用摩尔比n(CH_(3)NH_(3)I):n(CH_(3)NH_(3)Br)=85:15的CH_(3)NH_(3)PbI_(3-x)Br_(x)薄膜作为钙钛矿光吸收层,spiro-OMeTAD作为空穴传输层组装了基于锐钛矿相TiO_(2)纳米棒阵列的钙钛矿太阳电池,研究了不同纳米棒阵列对钙钛矿太阳电池光伏性能的影响,结果表明,基于锐钛矿相TiO_(2)纳米棒阵列钙钛矿太阳电池在相对湿度为54%的空气环境下取得了14.35%的光电转换效率。

Au修饰ZnO纳米棒的制备及紫外探测性能研究

采用磁控溅射技术和水热法制备金(Au)纳米颗粒修饰的氧化锌(ZnO)纳米棒材料。利用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和荧光光谱仪等测试设备对不同溅射功率下的Au纳米颗粒修饰的ZnO纳米棒进行了表征分析。实验结果表明,不同溅射功率下的ZnO纳米棒均呈六方纤锌矿结构,沿晶面(002)择优生长,具有较高的结晶度;修饰后ZnO纳米棒表面附着Au纳米颗粒,能有效增强其紫外光激发强度;当射频溅射功率为80 W时,ZnO纳米棒表现出最佳的紫外探测性能,相比于未修饰的ZnO纳米棒,Au纳米颗粒能抑制ZnO纳米棒的持续光电导(PPC)效应,其紫外探测的响应/恢复时间分别降低了6.05和4.54 s,光暗电流比由9.31提升至32.40,光响应度达到1.94A/W,显著增强了ZnO纳米棒紫外探测的能力。

制备周期有序ZnO纳米棒阵列的影响因素研究

为研究ZnO纳米棒阵列的影响因素,通过聚苯乙烯(polystyrene,PS)纳米球刻蚀法及随后水热生长,在GaN衬底上制备周期有序的ZnO纳米棒阵列。通过选取不同尺寸的PS纳米球、反应离子刻蚀(RIE)的时长、生长温度和前驱体溶液浓度等条件,制备出具有不同周期性、不同形貌的ZnO纳米棒阵列,并通过XRD进行表征。研究结果表明:制备的ZnO纳米棒具有良好的结晶质量且沿着[0001]晶向优先生长。该研究调控了周期有序ZnO纳米棒阵列生长的影响因素,为制备半导体材料有序纳米阵列提供了一种低成本的方法。

后疫情时代《纳米科学与技术》线上线下混合教学模式探索与研究——以唑来膦酸钆纳米棒的合成与表征为例

疫情时期,线上教学为教学模式带来了新的机遇和挑战。后疫情时代,教育和科学信息技术进一步密切融合,线上教学已经成为教学体系中重要的一环。线上线下教学各有优势,融合互补的双线结合教学模式将会开创教育教学的新时代。因此,本文针对当前学生对选修课学习兴趣和积极性不高等问题,以唑来膦酸钆纳米棒的合成与表征为例,对《纳米科学与技术》线上线下混合教学模式进行探索与研究,旨在充分调动学生的学习兴趣与积极性,培养学生理论联系实际的能力,为后续《纳米科学与技术》的教学改革提供新的思路和视野。

火柴状Ag_(2)S-ZnS纳米棒的一步法合成及光学性质研究

采用[(C_(4)H_(9))_(2)NCS_(2)]Ag和[(C_(4)H_(9))_(2)NCS_(2)]2Zn为前驱体,通过一步法合成了Ag_(2)S-ZnS异质结。不同温度下合成的Ag_(2)S-ZnS异质结的形貌类似火柴状结构,尺寸随着反应温度的变化而变化。当反应温度从110oC升高至170℃时,火柴头部Ag_(2)S纳米颗粒以及杆部ZnS纳米棒平均直径越来越小,两者之间的差值越来越大,这可能是由于不同温度下[(C_(4)H_(9))_(2)NCS_(2)]Ag和[(C_(4)H_(9))_(2)NCS_(2)]2Zn活性差异导致的。不同温度下制备的Ag_(2)S-ZnS异质结的光学带隙不同,当反应温度从110℃升高至170℃时,ZnS纳米棒的平均直径从(7.0±1.1)nm降低到(6.3±0.8)nm,光学带隙从3.79 eV增加到3.84 eV。

金纳米棒在光热治疗中的新策略——靶向细胞核

肿瘤已成为对人类健康的巨大威胁之一是全球共同面对的持续性公共卫生挑战。造成恶性肿瘤发病率上升的根本原因是遗传和环境压力等因素诱发细胞分裂增殖调控失常而导致的恶行病变。近些年来,相继提出了各种新开发的癌症治疗策略,包括光动力治疗,光热治疗,基因治疗等。光热治疗法(PTT)作为一种非入侵性的新兴抗肿瘤治疗方法,逐渐的成为抗肿瘤领域的研究热点。原理是利用纳米材料的靶向识别技术聚集在肿瘤组织附近,在近红外光的照射下将光能转化为热能,从而杀死癌细胞。随着纳米技术的迅速发展,与纳米材料结合的PPT逐渐进入研究者的视野,在肿瘤检测与治疗监测领域取得了重大进展。

柔性PEDOT:PSS修饰Te纳米棒/PEDOT纳米线复合薄膜的制备及热电性能

通过改进的自组装胶束软模板法和湿化学法分别成功合成了聚(3,4-乙烯二氧噻吩)纳米线(PEDOT NW)和聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)修饰的Te纳米棒(PC-Te),采用真空抽滤工艺制备了柔性自支撑PC-Te/PEDOT NW复合薄膜。通过透射电子显微镜等对PC-Te的显微结构进行表征,研究了PC-Te的添加量对复合薄膜的热电性能的影响规律。随着PC-Te含量的增加,复合薄膜的Seebeck系数增大,电导率减小,PC-Te含量为70%时,复合薄膜的功率因子的最大值达到47.4μW/mK^(2)(380 K)。该薄膜具有良好的柔性,弯曲500次后,其电阻变化率为9.2%。

基于Au纳米平行双棒超表面阵列的双Fano共振和折射率传感器特性研究

为了研究超表面结构的耦合及折射率传感特性,设计了一种由两种长度不同的纳米棒组成的二聚体结构,并研究该结构的透射光谱,共振峰处的电场和电荷分布以及结构参数对透射光谱的影响。本文采用有限元法对光学性能进行仿真分析,采用准静态逼近模型解释了平行双纳米棒结构的耦合机理。在共振波长上模拟电场分布,分析电子振动模式,在透射光谱中出现了不对称线型的双Fano共振。结果表明,双Fano共振是由纳米棒和衬底之间的耦合作用产生的,可以通过结构参数和周围介质的折射率来调控,且基于Fano共振的折射率灵敏度最大可达1.137μm/RIU。这些研究结果为设计等离激元传感器提供了理论依据。

棒状β-FeOOH纳米酶的制备及其类酶催化机理研究

纳米酶是一种可模拟天然酶催化活性的纳米材料,具有催化活性高、制备简单、易于储存等优点,已被广泛用于实际生产当中.本文采用了简单的低温水解沉淀法,以聚乙烯亚胺为生长模板,在水相中制备了一种具有类过氧化物酶活性的β-FeOOH纳米棒.利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)、粉末X-射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)等测试对β-FeOOH纳米棒进行了形貌成份的表征.结果表明,β-FeOOH纳米棒具有良好的稳定性和分散性;与天然过氧化物酶(HRP)相比,β-FeOOH纳米棒对底物的亲和力相似,反应速率是HRP的2.6倍,可催化四甲基联苯胺(TMB)生成蓝绿色氧化产物.此外,采用分光光度法,以水杨酸为捕获剂,验证了β-FeOOH纳米棒可催化双氧水分解,产生羟基自由基,实现TMB的氧化,达到类酶催化效果.本研究为纳米酶取代天然酶提供了一种新材料.

耐久型β-FeOOH纳米棒/聚酯织物复合材料制备及其高效双功能水净化研究

中国近30年的快速发展对环境造成了严重破坏,尤其是对水资源的破坏,严重威胁着生态平衡及人类健康。工业含油/可溶性高毒废水是水净化过程中亟需解决的问题,然而,制备能够同时实现油水分离和降解有机物污染物的材料仍然是一个严峻的挑战。本研究制备了耐久型β-FeOOH纳米棒/聚酯织物复合材料,用于解决上述问题。实现在对油/水混合物进行分离的同时,将水中可溶性有机物原位降解的双重净化效果。实验结果表明,油/水分离效率及对水中高毒、可溶性有机物的去除率分别达到99%及90%以上;材料经过多轮循环降解实验和加速洗涤试验后,油/水分离效率和有害有机物的去除率仍保持基本不变。

聚肽螺旋纳米弯棒的制备与形成机理

通过五元环酸酐(NCA)开环聚合的方法成功合成了聚(γ-苄基-L-谷氨酸酯)(PBLG)聚肽均聚物和聚(γ-苄基-L-谷氨酸酯)-b-聚乙二醇(PBLG-b-PEG)聚肽嵌段共聚物,并通过酸解脱苄基及与肉桂醇的酯化反应对PBLG-b-PEG嵌段共聚物改性,制备了聚(γ-苄基-L-谷氨酸酯-co-肉桂基-L-谷氨酸酯)-b-聚乙二醇(P(BLG/CLG)-b-PEG)改性嵌段共聚物,其聚肽侧链上修饰了可光交联的肉桂酰氧基,其C=C双键在紫外光照射下能发生环加成反应交联聚肽链段。采用四氢呋喃-N,N-二甲基甲酰胺(THF-DMF)有机共溶剂溶解、选择性溶剂(水)沉淀的自组装方法制备了PBLG纳米棒;然后向纳米棒水溶液中加入THF溶剂诱导纳米棒弯曲,制备了纳米弯棒。通过THF的加入量可以调控纳米棒的弯曲程度。利用类似的方法,通过PBLG与PBLG-b-PEG或P(BLG/CLG)-b-PEG共组装制备了螺旋纳米棒(其中PBLG均聚物形成棒状内核、PBLG-b-PEG或P(BLG/CLG)-b-PEG形成表面纳米螺纹),然后向螺旋纳米棒水溶液中加入THF溶剂,但是仅得到了光滑纳米弯棒(表面螺纹消失)。对PBLG/P(BLG/CLG)-b-PEG螺旋纳米棒进行紫外照射,交联CLG链段来固定螺纹外壳,然后加入THF溶剂,制备了螺旋纳米弯棒,P(BLG/CLG)-b-PEG链段交联能够保持纳米棒表面的螺纹结构,同时对纳米棒的弯曲过程影响不显著。稳定测试表明,PBLG纳米弯棒和交联的PBLG/P(BLG/CLG)-b-PEG螺旋纳米弯棒在水溶液中保持形貌稳定。采用圆二色谱表征PBLG侧基苯环的有序排列状态,结果表明,加入THF溶剂后PBLG侧链苯环的收缩,是诱导纳米棒弯曲的驱动力。

基于金纳米棒金属化的呕吐毒素多色可视化检测方法研究

目的 基于免疫亲和反应和酶诱导金纳米棒金属化构建一种呕吐毒素多色可视化检测方法。方法 将表面修饰高亲和性抗体的免疫磁珠作为信号转移载体,将金纳米棒作为多色反应基底,样品中的呕吐毒素与生物素修饰的呕吐毒素抗原竞争结合磁珠表面的抗体上,进一步基于生物素和链霉亲和素的特异性亲和反应,链霉亲和素标记的碱性磷酸酶被结合到免疫磁珠上,并催化底物L-抗坏血酸-2-磷酸三钠盐生成抗坏血酸,随后还原硝酸银生成银单质包被在金纳米棒表面。该过程使金纳米棒的纵向等离子体吸收峰发生蓝移,同时产生裸眼可见的丰富颜色变化。可实现不同浓度下呕吐毒素的多色可视化检测。结果 在最佳反应条件下,检测呕吐毒素的线性范围是0~1000ng/mL,检出限为264.71ng/mL,对小麦和玉米质控样品的检测结果回收率在88.7%~107.4%之间,相对标准偏差小于等于14.1%。结论 该方法检测结果直观、灵敏度较高、操作便捷,无需步骤复杂的人工操作,检测过程用时较短,可用于粮食中呕吐毒素的可视化检测。