叶蜡石镁热还原法制备片状多孔纳米硅的研究

以层状黏土矿物叶蜡石为前驱体,通过熔盐辅助镁热还原方法制备具有片状多孔的纳米硅材料,采用X射线衍射(XRD)、低温N2吸附、扫描电镜(SEM)等方法研究了不同金属镁添加量、还原温度对制备多孔纳米硅的影响。结果表明,随着金属镁添加量和还原温度的增加,叶蜡石和石英X射线衍射特征峰逐渐减弱,当叶蜡石与金属镁质量比增加到1∶1.0,还原温度为750℃时,叶蜡石和石英结构完全被破坏,SiO_(2)被完全还原成纳米硅;熔盐辅助镁热还原叶蜡石制备的纳米Si具有片状多孔结构,随着还原温度的增加,片状纳米硅比表面积和总孔容逐步减小,平均孔径逐渐增大。

简述多孔纳米硅在生物医药中的应用

目前,化学高纯硅已作为半导体微电子材料与太阳能电池的首要选择,同时,硅元素在生物医学应用中也极具潜力。多孔纳米硅(Poroussilicon,PSi)可利用外界能量活化体内生化反应和物理化学过程,外界刺激包括光源辐照、超声刺激(Ultrasound,US)、电磁射频(radio frequency,RF)等。PSi纳米粒子的光敏性质已成功用于多种体外研究和实验中,而介孔级别PSi纳米粒子的光热效应可实现小动物肿瘤热消融和肿瘤细胞的生长抑制。本文介绍了PSi纳米粒子的制备和在肿瘤治疗中的应用。

基于多孔硅纳米线的含能材料的制备及性能调控

纳米多孔硅由于其海绵状的孔隙结构,氧化剂很难充分填充,导致多孔硅复合含能材料多为富燃料体系;同时其孔隙率难以调节,无法精确控制氧燃比。针对以上问题,以紧密排列的单层聚苯乙烯微球为模板,通过反应性离子刻蚀(Reaction Ion Etching,RIE)技术结合金属辅助化学刻蚀(Metal-Assisted Chemical Etching,MACE)制备得到了形貌结构可控的多孔硅纳米线,通过控制RIE时间能够精准调节多孔硅复合体系的氧燃比,同时二维线状结构非常有利于氧化剂的高效填充。结果表明,在RIE时间为80s,即硅纳米线直径为150nm左右时,复合含能体系达到最佳化学计量反应平衡,能量输出最佳。同时,选用不同电阻率的硅片制备得到不同结构形貌的硅纳米线,电阻率越低,纳米复合含能体系中的硅纳米线结构越疏松多孔,不仅能够有效缩短传质传热距离,降低反应活化能,有利于增强反应放热;而且能提升燃烧性能,有利于点火,为硅基含能材料的发展提供了新的思路。

纳米多孔硅含能材料性能研究

结合微机电系统(micro-electromechanical systems)加工技术采用电化学腐蚀法制备多孔硅,通过扫描电镜、比表面积测试仪、差热和红外对多孔硅结构参数以及多孔硅含能材料性能进行了分析,同时对其发火性能进行了测试,结果显示多孔硅具有均匀的纳米尺度孔径,孔径为20 nm左右,较大的比表面积以及良好的海绵体结构特性;纳米多孔硅含能材料在热能刺激下515℃时可发生热分解反应;在热烘烤2 min或者1.6 A直流条件下多孔硅含能材料可靠发火。表明了纳米多孔硅含能材料在没有金属壳体条件限制时,可以在热能和电能刺激下发生点火作用。

纳米多孔硅基复合含能材料的研究进展

综述了纳米多孔硅和纳米多孔硅基复合含能材料的国内外研究现状,通过分析认为该类复合含能材料具有反应活性高、能量可控、性能可调以及燃烧产物污染小等优点,具有很好的应用前景,但从目前的研究现状来看,还存在感度高、安全性能差、易氧化等缺点,且其爆炸反应机理也不明确,还需进一步进行制备工艺和爆炸反应机理方面的研究。

纳米多孔硅可控制备研究

采用了自制双槽和电化学腐蚀法在不同电阻率的硅片上制备出表面平整度很好的纳米多孔硅层,利用场发射扫描电子显微镜对多孔硅的微观形貌进行了分析表征。实验表明多孔硅的孔径、孔隙率和厚度随电化学腐蚀的电流密度和腐蚀时间增加而增加,且电解液中HF（40%）和无水乙醇（99.7%）的配比很趋近时,多孔硅的孔洞分布均匀性越好。在电阻率为0.01~0.02Ω·cm的P型硅片上制备的纳米多孔硅其效果相比其他电阻率的要好。

采用原电池法制备纳米多孔硅

利用原电池法在硅片表面制备了纳米多孔硅层；用扫描电镜SEM和原子力显微镜AFM观察了多孔硅表面形貌：原电池法与电化学法得到的多孔硅孔径均在10～20nm范围．研究结果表明：铂膜电极厚度的增大以及铂膜电极与暴露硅片面积比的增大，会导致多孔硅层的厚度增大．热学模拟结果表明：以纳米多孔硅作为绝热层可获得与悬浮结构相同的效果．

纳米多孔硅膜在医学上的应用

采用纳米技术和生物微电子机械系统技术制备纳米多孔硅膜,可准确控制膜的厚度、几何形状、孔大小、孔分布和孔隙率。纳米多孔硅膜具有优异的耐热性和化学稳定性,且可回收利用。在医学上的纳米多孔硅膜可作为药物载体、免疫隔离生物胶囊、纳米硅微镜和纳米多孔硅生物传感器。

铜/铁钝化多孔硅纳米复合薄膜的制备与形貌研究

由水热腐蚀技术制得的铁钝化多孔硅作为基底,采用浸渍镀膜技术成功制备了铁钝化多孔硅/铜纳米复合薄膜.利用扫描电镜(SEM)、XRD等分析手段对比研究了铁钝化多孔硅在沉积前与沉积后的结构变化特点以及沉积时间对所沉积的铜薄膜的结构的影响.结果表明,在浸渍一定时间后,铜/铁钝化多孔硅纳米复合薄膜继承了新鲜制备的铁钝化多孔硅的结构特点;同时,在溶液浓度保持不变的情况下,随着反应时间的的延长,铜的沉积量逐渐增加,铜纳米颗粒的平均晶粒尺寸逐渐长大.

纳米多孔硅阻抗生物传感器的研究

构建了1种基于多孔硅材料,无需标记的纳米生物传感器,用于对牛血清白蛋白分子进行检测。通过对多孔硅进行表面处理,形成氧化膜,将抗体固定到多孔硅氧化层表面。在磷酸盐缓冲液中,通过电化学检测系统检测加入抗原后,传感器的阻抗值的变化。磷酸缓冲液(PBS)/抗体-氧化层/硅,构成电解液/绝缘层/半导体(electro-lyte-insulator-semiconductor,EIS)结构。传感器的线性检测范围为0.01～0.27mg/mL,检测限为0.01mg/mL。

纳米多孔硅粉的化学腐蚀及其理化性质表征

以纯度大于99%,粒径20μm以下的硅粉为原料,以HF、HNO3、蒸馏水及亚硝酸钠为腐蚀介质,采用化学腐蚀法制备纳米多孔硅粉。利用扫描电镜、全自动比表面积仪以及傅里叶变换红外光谱仪对纳米多孔硅粉进行了表征。制备了多孔硅/高氯酸钠复合材料并进行了燃烧实验。结果表明,腐蚀体系中硝酸浓度是影响孔径分布的主要因素。腐蚀时间则是增大纳米多孔硅粉比表面积的关键因素。最佳腐蚀条件为硝酸浓度5.2%,腐蚀时间120 min。制备的纳米多孔硅粉为介孔材料,表面存在大量的硅-氢键,比表面积达58.2264 m2·g-1。制备的多孔硅/高氯酸钠复合材料能剧烈燃烧,伴有爆燃现象,能用作绿色点火药剂或燃烧剂。

介质阻挡放电等离子体沉积多孔硅纳米颗粒膜的光发射及红外光谱

用介质阻挡放电(DBD)等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法,以硅烷为源气体,在沉积区域加载脉冲负偏压进行调节,在玻璃基片上沉积得到具有荧光特征的多孔硅纳米颗粒膜。沉积过程的发射光谱结果表明,在412 nm处出现S iH*(A2Δ→X2Π0-0)特征峰,证明放电沉积过程中存在不同程度的硅烷裂解。将脉冲负偏压固定在-300 V,当占空比从0.162增大到0.864时,薄膜的红外光谱显示S i—O—S i在1 070cm-1伸缩振动吸收峰与800 cm-1的弯曲振动峰都有所增强,而930 cm-1的S i—H弯曲振动减弱。说明随着占空比的增加,S i—O—S i键的结合越来越明显。

纳米多孔硅的制备及其性能研究

采用sol-gel法制备了SiO2气凝胶,再利用镁热还原反应制备出纳米多孔硅,并与高氯酸钠复合制备出纳米多孔硅/高氯酸钠复合材料。通过X射线衍射仪、扫描/透射电镜、X-ray能谱仪、比表面积测试仪对纳米多孔硅的成分和结构进行了表征。用热重分析仪和高速摄影机测试了纳米多孔硅/高氯酸钠复合材料的热性能及爆炸性能。结果表明,在低温(≤650℃)下,通过调节温度,可以制备出不同晶态的纳米多孔硅,其具有三维无规则网络的海绵状介孔结构,孔径均一,孔径大小约10nm,比表面积高达820.7m2/g。在没有壳体限制的条件下,纳米多孔硅/高氯酸钠复合材料在惰性气体中约510℃发生热分解,在热板烘烤下发生强烈爆炸,并伴有蘑菇云状的火焰。

纳米多孔硅面光源矿山照明灯

多孔硅发光是当今物理学的前沿课题之一。

多孔硅还原铜纳米复合薄膜的微结构研究

利用扫描电镜(SEM)、XRD等分析手段对比研究了铁钝化多孔硅在沉积前与沉积后的结构变化特点以及沉积时间对所沉积的铜薄膜结构的影响.在浸渍一定时间后,铜/铁钝化多孔硅纳米复合薄膜继承了新鲜制备的铁钝化多孔硅的结构特点,同时,随着反应时间的延长,铜的沉积量逐渐增加,铜纳米颗粒的平均晶粒尺寸逐渐长大.

宽温度范围纳米多孔硅/高氯酸钠热分解特性

以纳米多孔硅粉(nPS)为燃烧剂,高氯酸钠(NaClO_4)为氧化剂制备nPS/NaClO_4复合含能材料,利用差示扫描量热-热重(DSC-TG)法研究其在宽温度范围(25~1200℃)的热分解特性。为了更全面地了解该复合含能材料的热分解特性,同时研究了nPS、NaClO_4、Si/NaClO_4、nPS/NaCl复合材料热分解特性。结果显示,氧气气氛下硅氢键在400.0℃发生断裂,而其在氩气氛围下的断裂温度为820.0℃。NaClO_4在581.0℃分解放热,总失重量为68.31%。nPS/NaCl复合材料在883.3℃出现最强放热峰,放热量为567.0 J·g^(-1)。硅氢键的存在使nPS/NaClO_4放热量达到359.5 J·g^(-1),与Si/NaClO_4相比,增大了15.3 J·g^(-1)。综合热分析测试结果,推测出nPS/NaClO_4复合含能材料的热分解机理:O_2使硅氢键提前断裂并参与放热反应,800℃后未断裂的硅氢键与NaCl发生反应最终生成Si。固体燃烧产物的XRD图谱证明了该推论的合理性。

多孔硅纳米材料作为疫苗载体和佐剂研究进展

多孔硅纳米材料是一种具有超高比表面积、形貌和尺寸可控的无机生物材料。由于其表面可以进行化学修饰,从而具有良好的生物相容性和稳定性,使其在生物医学领域应用广泛。目前,多孔硅纳米材料已经广泛应用在药物运载、生物成像、生物大分子缓释等方面。本文详细论述了多孔硅纳米材料作为兽药疫苗运载体和佐剂的相关机制和研究进展,同时也展望了近年来多孔硅纳米材料在生物医学方面的其他应用。

纳米多孔硅的多片制备及其性能表征

纳米级多孔硅复合含能材料是当前各国军事领域的重要新兴材料,其由于具有较大的比表面积和较高的反应活性,在一定触发条件下发生快速燃烧爆炸,放出高效能量。为实现纳米多孔硅批量生产,采用电化学阳极氧化法小批量制备多孔硅,通过扫描电子显微镜(SEM)、稳态荧光光谱仪对多孔硅的结构形貌、光致发光特性进行分析研究。结果表明:多孔硅的发光强度随腐蚀时间的延长先增后减,与电流密度呈负相关,其荧光特征峰随电解液配比中氢氟酸含量的增加趋向红移;增大电流密度和延长腐蚀时间即可制备出孔隙率大、纵向刻蚀深的多孔硅,且随着腐蚀液体系中氢氟酸浓度配比的增加,在可控的实验范围内制备出的纳米级多孔硅均匀性、致密性和平整度越好,有望实现多孔硅的批量可控生产。

容量增加50% 里吉斯推出纳米多孔硅替代电池碳材料

据外媒报道,荷兰科技公司里吉斯(RGS)推出E-magy纳米多孔硅,据说该材料可以显著提高锂离子的吸收率,并能够解决电池充电循环中发生的膨胀情况。此类特殊硅材料可用于锂离子电池的阳极,用于提升电池容量。据该公司所说,E-magy可以增加锂离子电池阳极容量,甚至可增加行业目标额外50%的容量。增加的容量可以让电动汽车无需其他电池,就可达到500公里以上的续航里程。