镍铁氢氧化物中空纳米管电催化析氧性能研究

电催化整体水分解是目前实现氢能源大规模生产最有前景的可持续方法之一,但是受到析氧反应(OER)动力学缓慢的限制,较大的能量转换损耗使其工业成本较高。开发用于替代贵金属基催化剂的高效、低成本的OER电催化剂迫在眉睫。本文采用一种简单地牺牲模板法,制备了一系列具有不同元素组成的二元氢氧化物中空纳米管,利用元素协同作用和空间结构优势提升催化效果。其中NiFe氢氧化物纳米管展现出最佳的电催化性能,10 mA∙cm-2下的过电位仅需270.5 mV,Tafel斜率仅为80.8 mV∙dec-1。同时电化学表征结果显示,中空纳米管特殊的分层片状结构可以提供高额电化学活性面积,同时镍铁之间的协同作用可以有效提高材料的本征活性。

中空二氧化硅纳米球的制备与应用研究进展

中空二氧化硅纳米球是一种具有单个空腔或多个空腔,直径在纳米级的新型结构材料。目前已开发出多种中空二氧化硅纳米球的制备方法,不同制备方法各具差异性。中空二氧化硅纳米球在医学、保温隔热和光学等多领域中有广泛应用。对模板法、喷雾干燥法、选择性刻蚀法等多种中空二氧化硅纳米球的制备方法及其特点进行了梳理和分析,评价了其优缺点,并探讨了中空二氧化硅纳米球的应用进展。

中空介孔二氧化硅负载戊唑醇纳米缓释颗粒的制备及生物活性

本研究以中空介孔纳米二氧化硅(hollow mesoporous nano silica, HMS)为载体负载戊唑醇(tebuconazole, Teb),制备了戊唑醇@中空介孔纳米二氧化硅(Teb@HMS)缓释颗粒。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、比表面积分析仪(BET)及热重分析仪(TGA)等仪器对其形貌、结构与性能进行了表征。通过高效液相色谱(HPLC)分析研究了戊唑醇在缓释颗粒中的释放行为。通过菌丝生长速率法、盆栽试验和田间防效试验测定了Teb@HMS缓释颗粒对立枯丝核菌的抑制活性及对水稻纹枯病的防治效果。通过水稻种子发芽试验和斑马鱼试验对Teb@HMS的安全性进行了评价。结果表明:所制备的纳米二氧化硅载药粒子呈规整的中空介孔结构,对戊唑醇的载药率为52.02%,缓释时间长达400 h;Teb@HMS缓释颗粒降低了戊唑醇对非靶标生物水稻种子及斑马鱼的毒性,抑菌活性明显优于戊唑醇原药;盆栽和田间试验结果显示,施药后第18天Teb@HMS针对水稻纹枯病的保护作用防效分别达61.79%和70.42%。该研究可为中空介孔纳米二氧化硅缓释颗粒在农药减量化和植物病害绿色可持续防控方面提供技术支撑和理论指导。

中空硒化钼纳米球光催化剂的构筑及宽光谱光催化性能研究

本文设计并合成了具有中空壳层结构的MoSe_(2)纳米球高效光催化剂,其在紫外-可见-近红外光区具有优异的光催化性能。中空壳层结构不但能够提供丰富的活性界面,而且有效地增加了材料对太阳光的利用率。紫外-可见-近红外漫反射光谱表明,中空结构的MoSe_(2)光吸收性能明显增强,光谱响应范围拓展至近红外光区。1T相MoSe_(2)具有高电导率促使更多的光生电荷参与氧化还原反应,同时1T-MoSe_(2)作为电子受体,进一步优化了光生载流子的转移途径和传输效率。中空MoSe_(2)纳米球在广谱照射下80.0 min内对罗丹明-B(Rh-B)的去除率高达88.9%,表现出良好的光催化活性。本文详细阐述了中空壳层结构MoSe_(2)纳米球的形成机制,对其光催化性能进行了探讨和总结。

基于中空复合纳米粒子的超声溶栓体系构建及效果验证

目的 评价超声辅助微泡溶栓联合声动力疗法的中空复合纳米粒子的生物安全性及体外溶栓效果,评估其治疗静脉血栓栓塞症的潜在应用价值。方法 制备氮掺杂石墨烯量子点(NGQD)和一氧化氮供体N,N’-二仲丁基-N,N’-二亚硝基-1,4-苯二胺(BNN6),BNN6负载于NGQD上,将二者复合体载入利用盐模板法制备的中空介孔二氧化硅(HMSN)中,形成纳米溶栓体系BNM;通过电镜和纳米粒度仪观察BNM的形貌、尺寸等特征;通过细胞毒性实验、活-死细胞染色及溶血实验评价纳米溶栓体系BNM的生物安全性;通过体外溶栓和纤维蛋白凝块降解评价纳米材料的体外溶栓效果。结果 与对照组相比,不同浓度的BNM对HUVECs和RAW264.7细胞的活性无影响,中低浓度BNM的溶血率未超过纳米材料溶血安全限,3个浓度的BNM对红细胞和血小板的形貌未产生明显影响,不引起血小板活化;与对照组相比,超声辅助BNM组的溶栓率随BNM浓度增加而提高,纤维蛋白网络出现空洞,荧光面积比降低。结论 本研究制备的纳米溶栓系统具有很好的生物相容性和血液安全性,可以响应超声进行溶栓,表现出优良的溶栓性能,为临床应用提供了新策略。

中空纳米材料的制备及其在样品前处理中的应用进展

样品前处理技术在复杂样品(如生物、食品和环境等样品)的分析过程中起着至关重要的作用,是整个分析过程的关键,其主要目的是使待测物与样品基质或样品中的干扰物质分离,并达到仪器可以分析检测的状态。对于样品前处理技术而言,有着优异吸附性能的吸附剂是核心和关键,因此开发具有高选择性和高富集性的吸附材料是该技术目前面临的最大挑战。近年来,各类性能优异的纳米材料被应用于样品前处理领域,发展了众多具有功能多样化、高选择性、高富集性的纳米萃取材料。中空纳米材料是一类在固体壳内具有很大空隙的纳米粒子,因有较大的有效表面积、丰富的内部空间、短的质量传输路径和较高的承载能力等优点,在样品前处理领域表现出了巨大的应用潜力,其主要是通过π-π堆积、静电、氢键以及疏水作用等相互之间的协同作用实现对目标分析物的高效分离和富集。同时由于中空纳米材料优异的物理化学性能,也获得了各个研究领域的广泛关注,成为材料科学的研究前沿。但是,中空纳米材料的合成方法仍存在步骤复杂、成本较高、条件相对严苛、涉及剧毒物质等问题。本文总结了中空纳米材料的主要类型、合成方法以及在样品前处理中的研究进展,探讨了中空纳米材料在合成方法上遇到的挑战。最后,对中空纳米材料在样品前处理中的应用及发展进行了展望。

静电纺丝中空纳米纤维在催化领域的应用

更大的比表面积、更丰富的界面组成及更高效的传质路径是构筑多元催化体系,实现催化剂效率提升的关键.中空纳米纤维具有的多元空腔结构赋予其比表面积和界面组成上广阔的调变空间,使其成为制备高效异相催化剂的理想平台.静电纺丝技术的发展为中空纳米纤维的可控制备提供了更简易高效的方法,促进了中空纳米纤维的结构创新和应用扩展.本文从构筑策略、结构特点及结构与性能的对应关系3个角度总结了基于静电纺丝法制备的不同组成和形态的中空纳米纤维材料在催化领域(包括光催化、电催化、热催化)应用中的独特优势.首先展示了创新的静电纺丝方法结合后续工艺制备的中空纳米纤维的不同结构形态,然后梳理了基于中空纳米纤维构筑高效催化剂的研究进展,最后展望了中空纳米纤维在催化领域应用的未来发展趋势,以期为高效异相催化剂的设计提供有益的参考.

基于静电纺丝制备中空纳米纤维的研究进展

中空纳米纤维具有独特的中空结构和较大的比表面积,在吸附、催化、电化学、医药等领域具有广阔的应用前景。静电纺丝技术是制备中空纳米纤维的有效手段。随着静电纺丝工艺的不断成熟,利用静电纺丝大规模制备中空纳米纤维提上了日程。首先详细介绍了基于静电纺丝技术制备中空纳米纤维的原理和方法,探讨了现阶段基于静电纺丝技术大规模制备中空纳米纤维存在的问题以及研究现状,总结了中空纳米纤维的应用进展,最后指出了中空纳米纤维的发展方向,为推动中空纳米纤维的大规模制备及应用奠定基础。

基于中空多孔金纳米/石墨烯复合纳米材料的葡萄糖氧化酶直接电化学及其生物传感研究

采用溶液相牺牲模板法制备中空多孔金纳米粒子(HPAuNPs),并将该材料与还原氧化石墨烯(rGO)复合,用于葡萄糖氧化酶(GOx)在玻碳电极(GCE)表面的有效固定,构建GOx/HPAuNPs/rGO/GCE传感界面。利用扫描和透射电镜、X射线光电子能谱、X射线衍射谱、红外光谱及电化学等方法对材料的形貌与结构,GOx的固定化过程,以及传感器的直接电化学和电催化性能进行表征。结果表明,HPAuNPs和rGO的协同作用能有效促进GOx与电极之间的直接电子转移(DET)。基于GOx/HPAuNPs/rGO/GCE对葡萄糖的良好电催化性能,该方法有效实现了对葡萄糖的高灵敏度检测,其电流响应的线性范围为0.05~7.0 mmol/L,检出限(S/N=3)为16μmol/L。该传感器具有良好的选择性、重现性及稳定性,对实际样品血清中血糖的测定结果令人满意,回收率为98.0%~103%,相对标准偏差不大于5.0%。

金包银中空纳米立方块与J-聚集体强相互作用的FDTD模拟研究

近年来,各种具有极小模体积的等离子体纳米腔已经被广泛地应用于光与物质强相互作用的研究。而在金属纳米等离子体结构中,贵金属的空心纳米结构相比于实心结构具有更小的有效模体积。染料分子J-聚集体具有高振荡强度和窄激子峰,为实现表面等离激元-激子强耦合提供了优质平台[1]。基于此,使用时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)方法,通过数值模拟研究了Ag@Au中空纳米立方块(hollow nanocube,HNC)与J-聚集体复合体系的散射光谱特性。通过改变金银壳层厚度来调谐等离子体共振峰与J-聚集体的激子峰相匹配,复合体系的散射光谱在575 nm激子峰处出现凹陷,形成两个新的强耦合共振峰,获得168.6 meV的拉比劈裂。该计算结果对于量子单光子器件和纳米光学器件的应用研究具有重要意义。

硫氮共掺杂的片状镶嵌立方中空TiO_(2)纳米晶的制备及其可见光催化性能

采用醇热法合成了具有不同掺杂能级的S/N共掺杂的片状镶嵌立方中空TiO_(2)纳米晶(SN-CHT),以提高其在可见光下的光催化活性.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光(PL)、莫特-肖特基和RhB降解实验,研究了所制备样品的形态、光学和光催化性能.结果表明:甲硫氨酸含量为0.25 g的SN-CHT样品表现出最优异的光催化活性,是纯立方中空TiO_(2)纳米晶的3.17倍.RhB的可见光降解率在90 min后可以达到99.9%,其一阶动力学常数为0.86×10^(-2) min^(-1).其可见光催化活性主要归因于引入硫和氮元素后形成的新的掺杂能级和变窄TiO_(2)的带隙促进了光生电子-空穴对的分离,这在莫特-肖特基图和Tauc图中得到了证实.故用S/N元素共同修饰立方体空心TiO_(2)纳米晶是一种能提高光催化性能的有前景的方法.

氮掺杂空心碳纳米球嵌入氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子作为甲酸氧化的高效电催化剂

低成本、高活性、耐久性好的高效电催化剂对直接甲酸燃料电池的应用起着至关重要的作用。本文采用简单经济的方法,研究了以三维层状多孔结构嵌入氮掺杂石墨烯(NG)的氮掺杂空心碳纳米球(NHCN)负载Pd纳米粒子作为直接甲酸燃料电池催化剂。由于具有独特的氮原子掺杂三维互联层状多孔结构,Pd纳米颗粒尺寸较小的Pd/NHCN@NG催化剂具有较大的催化活性表面积、优越的电催化活性、较高的稳态电流密度和较强的抗CO中毒能力,明显超过传统的Pd/C、Pd/NG和Pd/NHCN催化剂对甲酸电氧化的催化性能。通过优化HCN/GO比,当HCN/GO质量比为1∶1时,Pd/NHCN@NG催化剂对甲酸的催化氧化性能最佳,其活性是Pd/C的4.21倍。本工作开发了一种优越的碳基电催化剂载体材料,为燃料电池的发展带来了广阔的应用前景。

前沿科研成果融入药物分析实验教学——内层疏水,外层亲水的两性中空纳米硅球的合成

本实验设计了一种新型的内层疏水外层亲水双层中空纳米硅球,其内层富含超疏水基团十七氟癸基,外层富含亲水的氨基基团,可在溶剂中长时间保持纳米空腔。首先利用乳液聚合法制备聚苯乙烯纳米球,然后以其为硬模板通过四乙氧基硅烷和1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷共同水解聚合作用在硅球球体表面形成富含超疏水基团十七氟癸基的二氧化硅核壳结构,接着使用甲苯回流萃取硬模板聚苯乙烯形成中空结构,继续使用3-氨丙基三乙氧基硅烷在中空球体表面水解聚合引入氨基。本实验可以锻炼学生制备中空纳米硅球的能力,了解科学前沿,提升科学素养。

关于纳米粒子载雷帕霉素药物涂层球囊制备的研究进展

心血管疾病是全球最常见的死因之一,其治疗方法是医学研究的重要范畴。文章通过聚乳酸-聚乙醇酸将载有雷帕霉素的中空介孔二氧化硅纳米粒子混入包覆在球囊表面,形成类似于传统药物球囊的微粒涂层。简化了球囊亲水预处理、亲水涂层、药物风干、喷涂的过程,又使药物承载量增大,均匀,同时在血管内输送损耗小。在动脉硬化血管部位扩张球囊,将负载有雷帕霉素的中空介孔二氧化硅纳米粒子释放在血管内皮上,通过纳米粒子的渗透性、缓释性,提高雷帕霉素的抗动脉硬化、抗动脉再狭窄作用。

多壳中空纳米结构光催化剂的研究进展

多壳中空纳米结构的光催化剂因其独特的结构特征以及在光催化领域应用中拥有优异的性能而引起了人们极大的研究兴趣。本文将多壳中空纳米结构的合成方法分为四类:硬模板法、软模板法、自模板法和无模板法,并对其进行了全面的综述,比较了每种方法的优缺点,最后对多壳中空纳米结构在光催化领域中的应用进行了总结与展望。

静电纺丝技术制备TiO_2/SiO_2复合中空纳米纤维与表征

用静电纺丝技术成功制备出复合中空TiO2/SiO2纳米纤维。用动态热分析仪、红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和X射线能谱仪等分析技术对样品进行了表征。分析结果表明,得到的产物为复合中空TiO2/SiO2纳米纤维,以非晶SiO2为外壳,内壁由粒径为50 nm的晶态TiO2粒子组成,复合中空纳米纤维平均直径2μm,长度>100μm。讨论了复合中空纳米纤维的形成机制,复合纤维在烧结过程中,芯层TiO2纳米粒子向外表面扩散,与壳层SiO2粒子形成新化学键,得到复合中空纳米纤维。

模板法制备的Fe^3＋/TiO2中空纳米纤维的光催化性能

以棉花纤维为模板,利用浸渍-热转化两步法制备了Fe3+掺杂的二氧化钛(Fe3+/TiO2)中空纳米纤维光催化材料,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和ζ电位等技术对其形貌、结构、光吸收特性及其表面状态等进行了表征。以亚甲基蓝(methylene blue,MB)溶液的脱色降解为模型反应,考察了煅烧温度与时间对Fe3+/TiO2中空纳米纤维光催化性能的影响。结果表明:利用该法可以制得棉花纤维形貌的Fe3+/TiO2中空纳米结构材料;所得材料的催化性能除与材料的尺寸、相结构有关外,还与表面荷电性质有关,表面荷电量越高、表面结构缺陷越多、表面活性位越多,催化活性越高。500℃下煅烧2 h所得材料表面长有大量的粒子(平均尺寸为12 nm),其中TiO2为锐钛矿结构,表面荷负电荷量最高,催化性能最好,如在太阳光下,2 h可使MB溶液的脱色降解率达93%,6 h完全脱色,而在纯TiO2中空纤维材料上约为70%;该材料还具有良好的催化稳定性能,重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上,且该催化剂材料易于离心分离去除。

聚乳酸/双亲性葡聚糖中空纳米囊泡包载亲水性药物及释放

亲水性药物包载是缓释纳米微粒制备的难点,通过共透析胆固醇改性葡聚糖和聚乳酸得到表面多糖修饰的中空纳米囊泡,在透析过程中以氯化钆溶液代替水相,所得纳米囊通过透射电子显微镜观察和热失重分析测试,证明氯化钆可包载于中空纳米囊泡的亲水性内核,且在纳米囊泡壁形成微孔道.将此纳米囊对亲水性药物头孢拉定反透析,药物通过微孔道扩散进入内核得到载药纳米囊.药物释放研究表明,纳米囊泡使亲水性药物持续释放24,h以上,具有缓慢释放的特性.

La_(1.6)Sr_(0.4)NiO_4-Ag中空纳米纤维的制备与电化学性质研究

采用静电纺丝法制备了La1Q Sr04NiO4 Ag中空纳米纤维。利用XRD和SEM对材料物相及形貌进行分析。结果表明，800℃烧结2h形成平均直径为400nm的LaL6 Sr04NiO4 Ag复合空心纤维；850℃烧结1h，纤维交叉连接形成网格状结构，并与电解质紧密接触。EIS谱测试结果表明LaL6 Sr04NiO4 Ag纳米纤维电极在700℃空气气氛的极化电阻为0．32Ω·c㎡；氧分压测试结果显示，在600～700℃范围内，电极反应速率控制步骤均为电荷转移反应。

静电纺丝技术制备TiO_2/NiO复合中空纳米纤维及光催化性能

采用醋酸镍与钛酸丁酯为前驱体制备壳层纺丝液,芯层选用芝麻油,通过同轴静电纺丝技术,制得醋酸镍-钛酸丁酯/PVP复合纤维,在550℃烧结2 h后,得到Ti O2/Ni O复合中空纳米纤维。研究不同内外推进速度比对复合纤维中空结构的影响,采用XRD对样品的组成进行表征,通过SEM和TEM对样品形貌进行观察,并检测样品在紫外光照射下对亚甲基蓝的催化降解率。结果表明:制得的Ti O2/Ni O复合中空纳米纤维平均直径为111.6±57.2nm,当内外推进速度比为1∶6时复合纤维的中空结构良好。在90 min紫外灯照射后,对浓度为0.4 mg/L的亚甲基蓝分解率为82.1%,较Ti O2纳米纤维和Ti O2/Ni O复合纳米纤维分别提高了57.2%和13.9%。