CdS纳米颗粒修饰黑色Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管用于高效光催化制氢研究

使用高效分级的半导体光催化剂进行光催化分解水产氢是解决目前面临的能源和环境危机的一个很有前景的策略。在这项工作中,通过阳极氧化法和NaBH 4氢化还原TiO_(2)纳米管阵列以及溶热法设计并制备立方稳态闪锌矿CdS NPs修饰于黑色Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管的三元复合光催化剂。从扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)的分析结果中可以确认CdS NPs在Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管中的负载情况。样品BTC-1∶1表现出较高的催化性能(氢气生成率为2.77mmol/(g·h),明显高于B-TiO_(2)和CdS,分别约13倍和3.6倍)。构建异质结可以拓宽可见光的响应范围,也可以分离电子-空穴对,同时保留较高的电子-空穴氧化还原电位用于光催化反应。该研究为制备高效光解水产氢材料提供了合理的设计。

离子液体表面活性剂模板控制Nd_(2)O_(3)纳米颗粒的合成和形貌演化研究

研制一种新型离子液体表面活性剂模板,用于合成具有不同形态的单分散钕纳米颗粒。研究表面活性剂浓度和种类对制备过程的影响,采用多种分析技术对前驱体和Nd_(2)O_(3)纳米颗粒进行测定。结果表明,添加的表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱(Cocoamidopropyl Betaine,CAPB)或1-十四烷基-3-甲基咪唑氯([C14mim]Cl)离子液体对产物有很大影响。随着CAPB浓度从0到20倍临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration,CMC)的增加,Nd_(2)O_(3)的形貌从短纳米棒、纳米球、不规则薄片和高度规则的叶状纳米颗粒向环球形纳米颗粒转变,上述Nd_(2)O_(3)的物相都相同。然而,从形貌来看,添加[C14mim]Cl制备的Nd_(2)O_(3)与添加CAPB制备的Nd_(2)O_(3)有很大不同。表面活性剂浓度影响沉淀过程,表面活性剂形成不同的胶束结构,作为引导沉淀反应的液体模板。该合成过程简单,离子液体表面活性剂可用于制备纳米颗粒,组装具有新结构和新功能的纳米材料。

Fe2O3含量对青花色料呈色的影响

实验以二氧化三铁、氧化钴、氧化锰、釉果为主要原料,采用单因素实验法,探究了青花色料中Fe2O3/CoO对青花瓷色度值、微观结构、晶相组成的影响。实验结果表明,随着青花色料配方中Fe2O3/CoO比值增大,青花瓷着色区域表面析出大量的1~3μm磁铁矿晶体并且发育越来越好,使得青花瓷呈现黑色调增强蓝色调减弱的现象。

Fe、La掺杂和氧缺陷对CeO_(2)表面吸附As_(2)O_(3)的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究了As_(2)O_(3)(g)在Fe、La掺杂CeO_(2)(110)表面及氧缺陷LaCeO(110)表面的吸附行为,探索了LaCeO表面砷吸附能力显著高于FeCeO表面的主要原因。结果表明,As_(2)O_(3)(g)的吸附效果与吸附位点数量、吸附能、键长和电荷转移密切相关。纯CeO_(2)表面的吸附主要为化学吸附,吸附能绝对值大于−4.22 eV,电荷转移量为(−0.19)−(−0.31)e,As_(2)O_(3)得到电荷带负电,起表面受主作用,因此吸附量较小。FeCeO(110)表面新增Fe顶位和Bridge-2桥位两个吸附位,其中,Fe顶位为化学吸附,Fe掺杂改变了FeCeO表面电子分布和晶格结构,但并未改变As_(2)O_(3)与FeCeO之间的电荷转移方向,因此,As_(2)O_(3)仍呈负离子形式吸附。LaCeO(110)表面新增了三个吸附位:La顶位、Bridge-3桥位和Hollow-2空位,La掺杂改变了As_(2)O_(3)与LaCeO之间的电荷转移方向,使得As_(2)O_(3)失电子呈正离子吸附,起表面施主作用,因此,吸附能力增强。无O_(2)环境下,单一O缺陷LaCeO(110)表面吸附能力低于完整LaCeO表面;有O_(2)环境下,O缺陷有利于As_(2)O_(3)的吸附。

纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混凝土损伤本构模型及能量演化特征

采用纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混合掺入混凝土中,对混掺纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混凝土进行了受压性能试验,基于损伤力学理论和能量耗散原理分析了纳米SiO_(2)-CaCO_(3)增强混凝土的本构关系,建立了普通混凝土和纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混凝土损伤本构模型。结果表明:混掺纳米材料比单掺纳米材料对提升混凝土强度效果更佳,强度最大增幅为31.46%;混掺纳米材料显著降低了混凝土的弹性应变能释放速率,增大了混凝土的总应变能和耗散能,从而提高了混凝土的延性和韧性。基于SEM微观测试结果揭示了纳米材料对混凝土增强效应的作用机理。

柑橘皮提取液绿色合成纳米Fe3O4及其吸附水中孔雀石绿的性能研究

以柑橘皮提取液为还原剂和稳定剂,绿色合成Fe3O4纳米材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射图谱(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对材料进行表征,并考察了其对孔雀石绿(MG)的吸附性能。结果表明:绿色合成纳米Fe3O4呈不规则圆球体,分散性和结晶度较好。在投加量为1.0 g/L、初始pH为4、温度为25℃、初始浓度为20 mg/L时,对孔雀石绿的吸附率达到95.33%。纳米Fe3O4对MG的吸附过程分别符合准二级动力学方程和Langmuir等温方程。热力学研究表明,纳米Fe3O4吸附MG是自发吸热过程。绿色合成纳米Fe3O4重复利用4次吸附率仍在70%以上。

α-Fe_(2)O_(3)@SiO_(2)@Cu_(2)O核壳结构复合物的合成及其光催化性质的研究

采用水热法,以FeCl_(3)·6H_(2)O和NaH_(2)PO_(4)·2H2O为原料,制备了α-Fe_(2)O_(3)纳米颗粒,然后以TEOS作为硅源,CTAB作为造孔剂,制备α-Fe_(2)O_(3)包覆SiO_(2)的介孔材料,然后对SiO_(2)包覆的α-Fe_(2)O_(3)掺杂过渡金属Cu_(2)O,得到α-Fe_(2)O_(3)@SiO_(2)@Cu_(2)O核壳结构复合物,并且利用XRD对制备的产品进行表征,进行光催化活性的评价。结果表明,以高压汞灯为光源,亚甲基蓝浓度为15 mg/L,当催化剂用量为5 mg,90 min的降解率达到47.3%。

氮掺杂多孔碳负载Fe纳米颗粒用于高性能电催化还原CO_(2)与Zn-CO_(2)电池

电催化CO_(2)还原为CO因其技术与经济上的可行性而被认为是推进碳中和最有前景的反应之一.然而,水溶液中激烈的竞争性析氢反应阻碍生成单一高选择性产物.目前,贵金属纳米催化剂表现出较好的CO选择性,但稀缺性和高成本限制了其进一步应用.Fe纳米颗粒(NPs)具有电催化活性,且储量丰富成本低,被认为是一种潜在可替代贵金属的电催化剂,但Fe存在易氧化、团聚、稳定性差、吸附CO_(2)能力低等问题.因此,探索同时具有良好活性和稳定性的新型Fe NPs催化剂仍具有重要意义.金属-有机骨架(MOFs)衍生物被认为是合成锚定和激活金属纳米颗粒的良好前驱体.因此,将Fe NPs固定在MOFs衍生物中为开发稳定、高活性的Fe NPs催化剂提供了可行的机会.本文通过修饰MOFs前驱体的策略,对IRMOF-3(Zn)进行少量含铁配体单羧酸二茂铁的取代,结合一步热解碳化,制备了Fe NPs负载在海绵状氮掺杂多孔碳的复合催化剂(Fe@NPC).同时对配体为对苯二甲酸的MOF-5和配体为2-氨基-对苯二甲酸的IRMOF-3(Zn)进行热解碳化,制备了对照样品多孔碳MOF-5-D和氮掺杂多孔碳IRMOF-3-D.光电子能谱(XPS)和X射线吸收精细结构谱(XAFS)结果表明,在Fe@NPC中含有大量的Fe-Fe键以及极少量的Fe-N/C键,说明Fe主要以纳米颗粒形式存在,少量Fe-N/C分布在Fe NPs表面,在Fe NPs与氮掺杂碳基底间起到良好的连接作用.此外,Fe@NPC具有较大的比表面积(1264 m^(2)g^(-1))和高于MOF-5-D与IRMOF-3-D的CO_(2)吸附能力(93.5 cm^(3)g^(-1)),这种具有CO_(2)强吸附和丰富活性位点的多级孔结构为加速传质、加快CO_(2)转化奠定了良好的基础.在H-cell与-0.6 V_(RHE)的条件下,IRMOF-3-D的最大CO法拉第效率(FECO)为65.3%,是MOF-5-D(49.9%)的1.3倍,说明氮掺杂在一定程度上促进了CO_(2)的电还原.此外,Fe@NPC在-0.3 V_(RHE)到1.0 V_(RHE)的宽电位化学区间均表现出较好的性能,即最大的电流密度,最低的起始电位以及92.1%的最高的FECO.而且Fe@NPC在流动池中可以获得更高的FECO(96.4%),同时能够在H-cell与流动池中均保持良好的稳定性.由于*COOH高能垒,它的产生被认为是高效电化学CO_(2)-CO转换的瓶颈.进一步采用原位衰减全反射-傅里叶变换红外(ATR-IR)来实时监测中间体,并深入探究Fe@NPC作用于CO_(2)还原过程的机理,观测到中间体*COOH的逐渐形成和积累,以及同一反应时间内*COOH在Fe@NPC上的更快动力学形成过程;进一步说明Fe位点与氮掺杂多孔碳之间的协同作用显著提高了Fe@NPC的CO_(2)的捕获能力和传质能力并加速了CO生成的动力学.本文以Fe@NPC为阴极组装了Zn-CO_(2)电池,发现该电池具有良好的充电放电性能,放电过程中可提供3.0 mW cm^(-2)的峰值功率密度,同时表现出良好的稳定性(120个循环),实现CO_(2)电还原与储能的良好结合,并表现出高效的能量转换装置的良好应用潜力.综上,本文为设计用于高选择性的CO_(2)还原反应和能量转换器件的铁基催化剂提供了一种新方法.

基于聚乙烯醇/Fe_2O_3纳米颗粒的纤维素酶固定化

以聚乙烯醇/Fe2O3磁性纳米颗粒为纤维素酶固定化载体,通过反复冻融的方法成功地实现了纤维素酶固定化.采用透射电镜、红外光谱仪、振动样品磁强度计对固定化酶复合体进行了表征,结果显示,固定化酶复合体为大小约1μm的微凝胶团,内含10nm左右的Fe2O3纳米颗粒.研究影响固定化因素后发现,当pH为6,固定化时间为11h,纤维素酶/PVA质量比为4,PVA/Fe质量比为50时,固定化纤维素酶效果最好.通过该方法固定后酶活回收率达42%,酶水解效率显著提高,经过5次反应后的固定化酶相对酶活力保留50%以上.因此,基于聚乙烯醇/Fe2O3纳米颗粒的纤维素酶固定有利于酶的循环使用并显著提高酶的使用效率,是一种有效固定化纤维素酶的新方法.

同步辐射X射线小角散射法研究纳米ZnO和Fe_2O_3颗粒在分散介质中的尺寸和形态

为了准确评价纳米材料在生物体系中的作用,首先需要表征纳米材料在生物体系相关条件下的尺寸和团聚状态。本文应用同步辐射X射线小角散射技术测量了纳米ZnO和Fe2O3颗粒在1%羧甲基纤维素钠悬浮液中的粒径和形状,并与透射电镜的结果进行了比较。结果表明纳米颗粒在分散介质会发生聚集,聚集后的粒径大于单颗粒纳米ZnO和Fe2O3的粒径,但ZnO和Fe2O3在介质中的粒径未随着浓度的升高发生显著变化,表明纳米ZnO和Fe2O3颗粒在1%的羧甲基纤维素钠溶液中稳定。

纳米Fe-In_2O_3颗粒膜的结构和磁特性

采用射频溅射法制备了纳米“铁磁金属-半导体基体”Fex(In2O3)1-x颗粒膜,并研究了其结构和磁特性.根据颗粒膜低场磁化率x(T)温度关系和不同温度下的磁滞回线,证实了在一定的温度范围内,颗粒膜中的纳米铁颗粒表现出磁性弛豫效应:当截止温度TB=50 K时,颗粒膜的磁性由超顺磁性转变为铁磁性.当温度降低到某一临界温度TP时,颗粒膜中结构变化导致磁化状态发生“铁磁态-类自旋玻璃态”转变,探讨分析了在低温下颗粒膜发生结构变化的原因.

纳米Al_2O_3颗粒对纯Fe液诱导凝固过程的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)方法模拟了不同半径大小的纳米Al2O3颗粒夹杂在三个温度下(1750、1730和1710K)对纯Fe液的诱导凝固过程,并分析了作为诱导核心的纳米Al2O3颗粒的结构演变及其对Fe原子体系的凝固过程的影响.发现在诱导过程中,纳米Al2O3颗粒的内部保持较好的晶型结构,仅表面原子有结构变形;诱导凝固的Fe原子主要为面心立方(fcc)和密排六方(hcp)原子;纳米Al2O3颗粒的尺寸越大,发生诱导凝固的温度越高;诱导凝固得到的Fe晶体的晶格取向受纳米Al2O3颗粒在Fe液中的漂移程度影响.

超高频脉冲电流作用下纳米Al_(2)O_(3)颗粒对Mg-Gd-Y-Zr合金微弧氧化涂层的影响

目的进一步提高Mg-Gd-Y-Zr合金微弧氧化涂层的耐腐蚀性能。方法采用超高频微弧氧化技术在含有Al_(2)O_(3)纳米颗粒的溶液中制备了微弧氧化涂层。利用扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对微弧氧化涂层的表面形貌、截面形貌、成分和晶体结构进行分析。利用极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)测试了涂层的耐腐蚀性能。结果频率由0.5 kHz提升至20 kHz后,涂层表面放电孔洞面积由0.07~24.4μm^(2)降低至0.08~6.3μm^(2),涂层的孔隙率由6.47%减小至3.35%。Al_(2)O_(3)纳米颗粒的添加使超高频涂层表面形成大量自封闭孔洞结构,进而进一步降低了涂层表面的孔径面积(0.1~4.63μm^(2))和孔隙率(0.97%)。极化试验表明,提高频率至20 kHz,涂层的自腐蚀电流密度由4.7×10^(-6)A/cm^(2)降低至4.7×10^(-7)A/cm^(2),添加Al_(2)O_(3)纳米颗粒,涂层的自腐蚀电流密度进一步降低至1.7×10^(-7)A/cm^(2),表明其耐蚀性能显著提高。阻抗谱显示,20 kHz-Al涂层具有最大的阻抗,说明该工艺可有效提高微弧氧化涂层的耐蚀性能。结论超高频可有效降低放电孔洞尺寸,提高微弧氧化涂层的致密性,改善涂层的耐腐蚀性能。超高频与Al_(2)O_(3)纳米粒子的协同作用使涂层表面形成自封闭孔洞结构,进一步提高微弧氧化涂层的致密性和耐腐蚀性能。

Bi_(25)FeO_(40)/α-Fe_2O_3复合纳米颗粒光催化剂的制备与性能

采用溶剂热法,以聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子为稳定剂,分别制备了Bi_(25)FeO_(40)和Bi_(25)FeO_(40)/α-Fe_2O_3复合纳米颗粒,并利用X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)、比表面积和孔径分析仪(BET)和超导量子干涉磁强计等对其结构和性能进行了表征.结果表明,2种颗粒均为球形,尺寸均匀,粒径小于10 nm.当原料中Bi^(3+)/Fe^(3+)摩尔比为25∶1时,产物为Bi_(25)FeO_(40)纳米颗粒;Bi^(3+)/Fe^(3+)摩尔比为1∶1时,产物为Bi_(25)FeO_(40)/α-Fe_2O_3复合纳米颗粒.与Bi_(25)FeO_(40)纳米颗粒相比,Bi_(25)FeO_(40)/α-Fe_2O_3复合纳米颗粒的带隙变窄,对可见光吸收范围变宽,饱和磁化强度和光催化活性明显增强.这是由于复合颗粒中的α-Fe_2O_3具有超顺磁性,且两相界面存在的异质结构有利于光生载流子的分离和迁移,提高催化活性.2种纳米颗粒均可磁性回收,重复使用3次后催化活性下降较小.

反相微乳液法制备超顺磁性核壳Fe_3O_4@SiO_2纳米颗粒

分别用一步法和两步法在Tritonx-100/正己醇/环己烷/水反相微乳液体系中,以纳米Fe_3O_4粒子为核,利用正硅酸乙酯在碱性条件下水解制备纳米Fe_3O_4@SiO_2纳米颗粒。通过XRD、FT-IR、SEM、TEM和VSM对复合颗粒的晶体结构、结合状态、表面形貌、微观特征和磁学特性进行了表征。结果表明,2种方法制备的Fe_3O_4核均为尖晶石结构,SiO_2壳均为无定形结构;复合颗粒呈球形,且团聚在一起;相比较而言,一步法分散性较两步法要好;两者都具有超顺磁性,在室温、外场为1T时磁化强度分别为23emu/g、11emu/g。

纳米Fe_2O_3颗粒填充UHMWPE复合材料摩擦表面的原子力显微分析

用纳米Fe2O3颗粒填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制备纳米复合材料。在MM200型摩擦磨损试验机上考察复合材料的摩擦磨损特性,用原子力显微镜观察分析复合材料摩擦表面的微观形貌,综合分析材料摩擦磨损的微观机理。结果表明,纳米Fe2O3颗粒填充UHMWPE可有效改善基体材料的摩擦学性能,其微观磨损机理由犁沟切削失效为主转化为微疲劳失效为主,在原子力显微镜下可以清楚地观察到在摩擦表面突起的纳米颗粒和摩擦过程中在基体中形成的疲劳痕线。纳米颗粒在基体中的分散是影响材料磨损性能的主要因素。当纳米颗粒出现团聚时,在颗粒周围会形成微裂纹,从而导致材料磨损加剧。

Fe_3O_4@SiO_2@mTiO_2介孔多功能纳米复合颗粒的制备及载药能力

以溶剂热法制备氨基功能化的Fe_3O_4纳米颗粒为磁核,结合溶胶-凝胶法和模板法在其表面先后包覆上致密的SiO_2层和介孔TiO_2层,制备了磁性-发光-微波热转换性-介孔结构为一体的多功能核-壳结构纳米复合颗粒,并对其结构、性能及载药能力进行了研究。XRD分析表明:Fe_3O_4表面包覆上了无定形结构的SiO_2和TiO_2。TEM照片表明:所得的纳米复合颗粒具有明显的核壳结构和完美的球形,构成核的Fe_3O_4颗粒的尺寸在40~50 nm之间,Fe_3O_4@SiO_2@mTiO_2核壳结构纳米复合颗粒的尺寸为60~70 nm,壳层厚度约10 nm,并可观察到壳层中清晰的孔状结构。磁性、荧光光谱和微波热转换特性分析表明:该复合颗粒同时具有良好的发光性、磁性和微波热转换特性。N_2气吸附及药物负载率分析表明,该复合颗粒具有较高的比表面积(640 m^2·g^(-1))和介孔结构(孔径约2.8 nm)并且具有较高的药物负载率。

Fe_3O_4@TiO_2复合纳米颗粒稳定Pickering乳液的光磁双响应性研究

利用三甲基氯硅烷修饰的核壳结构Fe_3O_4@TiO_2复合纳米颗粒来稳定Pickering乳液,并对乳液的磁响应性和光响应性进行了评价,结果表明:Fe_3O_4@TiO_2复合纳米颗粒稳定的Pickering乳液具有良好的磁响应性和光响应特性。

铁精粉制备α-Fe_(2)O_(3)纳米粒子及其机理

采用商业磁铁矿铁精粉(Fe_(3)O_(4)),设计了提纯和制备工艺,成功制备出质量分数为99.5%以上、分散性良好的α-Fe_(2)O_(3)纳米粒子,对其提纯、制备工艺及机理进行了深入研究.结果表明:w NaOH对除硅效果影响显著,当w NaOH为39%时,可使原料矿粉中w SiO 2由1.11%降至0.032%,得到较纯铁精粉;随烧结温度的升高,α-Fe_(2)O_(3)颗粒的结晶度、形貌特征及磁性能随之发生变化;当烧结温度为670℃时,α-Fe_(2)O_(3)颗粒综合性能最佳,颗粒结晶度较高、分散性较好,具有亚铁磁性;通过对氢氧化铁沉淀物加热搅拌时间的控制,可有效调控α-Fe_(2)O_(3)的晶粒尺寸;当搅拌时间为60 min时,获得分散性好、平均粒径仅为35.3 nm的α-Fe_(2)O_(3)纳米粒子.

联合应用磁性纳米Fe_3O_4颗粒和5溴汉防己甲素对柔红霉素诱导的K562/A02细胞凋亡效应的影响(英文)

本研究探讨磁性纳米Fe3O4颗粒[MNP(Fe3O4)]和5溴汉防己甲素(5-BrTet)联合治疗慢性髓系白血病的潜在可能性。采用流式细胞术、Wright染色和光学显微镜检测细胞凋亡情况;采用Western blot法检测细胞BCL-2和BAX表达水平。结果表明:MNP(Fe3O4)或5-BrTet与柔红霉素(DNR)联用对K562/A02细胞有细胞毒作用,而联合应用MNP(Fe3O4)和5-BrTet可协同促进DNR诱导K562/A02细胞凋亡,且细胞出现典型的凋亡形态改变,同时可见BCL-2表达下调,BAX表达上调。结论:MNP(Fe3O4)或5-BrTet联合DNR均能有效促进K562/A02细胞凋亡,两者联合应用作用增强,其机制可能与BCL-2表达下调及BAX表达上调有关。