基于第一性原理的镧掺杂氧化锌的性质研究

本文采用第一性原理计算方法开展La掺杂ZnO的缺陷研究,分析了La在ZnO中的不同占位缺陷:替换位和间隙位缺陷的形成能、能带和态密度;证明了La掺杂ZnO的生长过程中,La替换Zn原子形成替换位缺陷的可能性要比进入间隙位形成间隙位缺陷大,而在形成替换位缺陷时,选择富氧的生长环境要比富锌的生长环境好,替换位缺陷有助于提高ZnO的导电能力,改善ZnO的性能.本文的研究结果能够为La掺杂ZnO的实验和应用提供一定的理论参考.

刺五加多酚合成纳米氧化锌及其抗氧化和抗菌性能研究

本试验旨在绿色合成纳米氧化锌并探究该纳米氧化锌的活性。以刺五加多酚为原料,绿色合成纳米氧化锌(ZnO NPs),通过紫外-可见分光光度计、X-射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)和粒径分析对所制得的样品进行表征,通过1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)和2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)自由基清除试验评价其抗氧化性能,通过沙门氏菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌试验评价其抗菌性能。结果表明:本试验成功合成ZnO NPs,其在361 nm处有吸收峰,形态为六方晶系纤锌矿结构,晶体平均粒径为77.45 nm;当ZnO NPs质量浓度达到6 g/L时,对DPPH自由基的清除率达到93.28%;当ZnO NPs质量浓度达到9 g/L时,对ABTS自由基的清除率达到73.83%;ZnO NPs对沙门氏菌、大肠杆菌的最小抑菌浓度为64 g/L,最小杀菌浓度为80 g/L,对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为80 g/L,最小杀菌浓度为88 g/L,且ZnO NPs对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌的抑菌活性均高于氧化锌(ZnO)。本试验以刺五加多酚为原料成功合成ZnO NPs,该ZnO NPs具有良好的抗氧化和抗菌性能,为其进一步开发为饲料添加剂奠定了基础。

推荐一个无机合成综合实验——基于废弃大豆油的微乳液法制备纳米氧化锌

纳米氧化锌是一类多功能纳米材料,由于其优秀的物理化学性质而被广泛应用于多个领域。传统的合成方法存在成本过高、过程复杂、产物不稳定等问题。微乳合成法具有操作简单,成本低廉,产物尺寸可控等优点,可以有效避免传统合成方法的缺陷。特别是将废弃大豆油合成的乳化剂应用在合成的过程中,可以实现废物的回收再利用,又能满足绿色化学和可持续发展的要求。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、化学分析等多种方法对产物纳米氧化锌的形貌和性质进行了表征,实现了无机合成-化学分析-仪器分析的综合偶联,从而达到提升大学生进行综合实验能力的目的。

纳米氧化锌对青蒜生长和品质的影响

为明确纳米氧化锌对青蒜生长和品质的影响,以徐州青蒜主栽品种邳州白蒜为试材,对青蒜叶面喷施50 mg·kg^(-1)(S1)、100 mg·kg^(-1)(S2)、200 mg·kg^(-1)(S3)、500 mg·kg^(-1)(S4)浓度的纳米氧化锌,以喷施去离子水作对照(CK)。结果表明,叶面喷施纳米氧化锌能促进青蒜生长并改善其品质。与CK相比,S1~S4处理的株高、叶宽、假茎长和假茎粗分别提高7%~16%、6%~19%、1%~24%和-2%~12%;叶、茎鲜质量和干质量分别提高1%~12%、4%~11%和5%~16%、4%~10%,产量分别提高3%~11%;叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素含量分别提高32%~74%、39%~111%、33%~76%和6%~18%;VC、可溶性蛋白、可溶性糖、游离氨基酸、大蒜素含量和硝酸还原酶活性分别提高8%~22%、19%~31%、15%~43%、8%~17%、18%~39%和9%~65%;N、P、K、Fe、Ca和Zn含量提高9%~21%、3%~11%、28%~39%、3%~23%、9%~23%和41%~121%。CK、S1、S2、S3和S4处理的综合评价值依次为0.18、0.50、0.67、0.77和0.53。综合来看,叶面喷施200 mg·kg^(-1)纳米氧化锌(S3)为最优处理,青蒜生长最好且品质最佳。

钾掺杂对纤锌矿型氧化锌电子结构和光学性质的影响

针对纯纤锌矿型ZnO禁带宽度较高,不能吸收大部分可见光的问题,采用基于密度泛函理论的第一性原理,构建了钾掺杂ZnO的4种超胞模型,并对4种模型进行几何优化,计算了KXZn1-XO的能带结构、态密度和光吸收性能。结果表明:采用广义梯度近似法(GGA)+U方法计算得到纯氧化锌带隙为3.373 eV,与实验值一致;随着钾掺杂量X的增大,ZnO的禁带宽度Eg出现先增大后减小再增加的现象,KXZn1-XO吸收带发生先蓝移后红移的现象。

磁控溅射法制备掺镁氧化锌薄膜的微观结构及其物理性质

采用磁控溅射工艺制备了纯氧化锌(ZnO)和不同掺杂量的掺镁氧化锌(MgZnO)薄膜,研究了薄膜样品电学、光学、气敏性能和微观结构与掺杂量之间的依赖关系,以及温度和气体浓度对薄膜气敏性能的影响,并对掺杂量为10%(质量分数)的薄膜样品的室温气敏特性进行细致分析.结果显示:所有制备的薄膜样品均为c轴择优取向生长的六角纤锌矿晶体结构,掺杂量为10%的薄膜样品具有最好的晶体质量、微观结构、光学性能,气体响应性优于其他薄膜,对氨的响应性优于其他目标气体.在室温条件下,掺杂量为10%的薄膜样品对50cm^(3)·m^(-3)氨的响应为44.62%,180天后其响应仅轻微下降为42.02%.

花瓣状氧化锌纳米片在聚丙烯泡沫中的抗菌性能研究

采用硝酸锌与氢氧化钾在十二烷基三甲基溴化铵存在的条件下,在溶液中直接沉淀得到花瓣状氧化锌纳米片,并对比了花瓣状氧化锌纳米片与常规纳米氧化锌在聚丙烯泡沫中的抗菌性能。结果表明,由于具有交错的三维结构,花瓣状氧化锌纳米片较常规纳米氧化锌比表面积高59.6%,堆积密度达到0.23 g/cm^(3)。花瓣状氧化锌纳米片在聚丙烯泡沫中表现出较常规纳米氧化锌更高的抗菌效率。当含量为3%时,添加花瓣状氧化锌纳米片的聚丙烯泡沫对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均达到99.9%。这可能是由于花瓣状的纳米片结构在复合材料加工过程中更容易被充分分散,从而发挥了优异的抗菌性能。

络合滴定法测定复方乳酸依沙吖啶软膏中氧化锌的含量

目的:建立复方乳酸依沙吖啶软膏中氧化锌含量的测定方法。方法:采用络合滴定法对同一批次复方乳酸依沙吖啶软膏供试品进行氧化锌含量测定,对其专属性、线性范围、精密度、准确度实验结果进行数据分析,以判断方法的适用性。结果:本实验方法专属性良好,氧化锌在6.0~56.5 mg质量范围内线性关系良好,线性方程Y=0.245196X+0.050564(r=0.9994);氧化锌检出限为0.13 mg,定量限为0.43 mg;精密度实验氧化锌重复性实验相对标准偏差(RSD)为1.5%(n=6),氧化锌中间精密度RSD为1.3%(n=12);所有加标水平氧化锌平均回收率为100.3%(RSD=2.7%)。结论:该方法简单、快速,测定结果均符合《中华人民共和国药典》2020年版四部通则9101要求,适用于复方乳酸依沙吖啶软膏中氧化锌的含量测定。

氧化锌纳米颗粒和四环素复合胁迫对好氧颗粒污泥处理低碳源废水的影响

为明确新污染物氧化锌纳米颗粒(ZnO NP)和四环素抗生素(TCA)复合胁迫对好氧颗粒物污泥处理低C/N废水的影响,构建了小试规模的颗粒污泥反应器,探究了ZnO NP和TCA复合影响对AGS处理低C/N废水的影响,分析了出水水质、污泥特征及微生物群落特征的变化,揭示了ZnO NP和TCA复合胁迫对AGS的影响机制。结果表明,ZnO NP和TCA复合胁迫对AGS处理低C/N废水具有拮抗作用。ZnO NP和TCA复合暴露组别内,出水COD和溶解性磷酸盐(SOP)浓度分别为42.8~53.4 mg/L和1.95~2.36 mg/L,对应去除效率分别下降至75.1%~78.5%和70.3%~75.6%,远低于ZnO NP和TCA单一暴露组别。ZnO NP和TCA复合胁迫降低了AGS污泥浓度总固体(TS)至5.5~5.8 g/L,挥发性固体/TS至0.61~0.64,但刺激胞外聚合物(EPS)含量至91.6~93.4 mg/g。此外,ZnO NP和TCA复合胁迫提高了EPS内蛋白质(PN)和多糖(PS)含量,并提高PN/PS。酶活性分析表明ZnO NP和TCA复合胁迫降低了与污染物和营养盐去除相关的关键酶活性。微生物群落结构分析ZnO NP和TCA复合胁迫降低了属水平上与反硝化相关的Tsukamurella、unclassified f_Comamonadaceae、Micropruina和Microbacterium的相对丰度。ZnO NP和TCA复合胁迫产生的生态毒性对AGS具有严重影响。研究结果为理解新污染物ZnO NP和TCA复合胁迫的环境风险具有一定的理论意义。

一种氧化锌复合物抗菌纺织纤维材料制备及性能测试

为降低抗菌材料生物毒性,提高其抗菌性能,本试验先通过原位还原法制备氧化锌复合物,并以该复合物作为抑菌剂,结合聚酯纤维无纺布制备一种抗菌纺织纤维材料,并研究其性能。试验结果表明,当氧化锌复合物中Cu含量在4.5%以上时,抗菌纺织纤维材料抑菌率基本达到99%,抗菌性能良好;在经过50次2 g/L的AATCC 1993标准洗涤剂洗涤后,抗菌纺织纤维材料抑菌率为97.6%,耐水洗性能良好;在经过12 h、24 h细胞培养后,抗菌纺织纤维材料的细胞相对存活率分别是86.6%、85.1%,生物相容性良好。综上,该抗菌纺织纤维材料综合性能良好,具备应用价值。

过氧化氢对锌表面镨盐转化膜耐蚀性的影响

[目的]在以硝酸镨为成膜主剂的化学转化液中添加强氧化剂过氧化氢,以进一步提升膜层的耐蚀性。[方法]通过硫酸铜点滴试验、析氢试验、动电位极化曲线测量及电化学阻抗谱测试,研究了过氧化氢体积分数对锌表面镨盐转化膜耐蚀性的影响,并使用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱仪(XPS)分析了转化膜的微观形貌和成分。[结果]随着转化液中过氧化氢体积分数增大,所得镨盐转化膜的耐蚀性先变好后变差。当过氧化氢体积分数为35 mL/L时,镨盐转化膜的耐蚀性最佳,此时膜层较致密,主要由镨的氢氧化物和氧化物组成。[结论]在镨盐转化液中添加适量过氧化氢可在金属锌表面获得耐蚀性较好的转化膜。

含氧空位的氟掺杂二氧化锰助力稳定锌离子电池

将无机盐NH_(4)F加入到Mn O_(2)的前驱体溶液中,通过高效、简单的一步水热法制备了具有氧缺陷的F掺杂α-Mn O_(2)纳米棒(记为F-Mn O_(2))。氧空位和F掺杂对提高F-Mn O_(2)的导电性、促进离子扩散、提高倍率性能起着至关重要的作用。另外,由于F掺杂,形成了F—Mn键,这可以有效地抑制放电产物中Mn^(3+)的Jahn-Teller畸变,从而提高结构的稳定性。得益于这些协同效应,组装的Zn||F-Mn O_(2)全电池在0.5 A·g^(-1)下,首圈放电比容量高达274 m Ah·g^(-1),且具有较长的循环寿命和优异的倍率性能。同时,通过循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)曲线证明了F-Mn O_(2)的储能机制为H^(+)和Zn^(2+)的共嵌入/脱出过程。

氧化锌修饰电极对绿茶中没食子酸的电化学检测

利用水热法合成的三维花状氧化锌纳米材料,构建了氧化锌修饰的玻碳电极(ZnO/GCE)并将其应用于没食子酸(GA)的电催化性能研究。采用扫描电子显微镜(SEM)及电化学的方法对其进行表征。采用循环伏安技术考察GA在该ZnO/GCE上的电化学行为。结果显示,与玻碳电极相比,氧化锌纳米材料修饰的玻碳电极明显增大了没食子酸的电化学响应信号,且在5.97~658.00μmol/L的浓度范围内,其氧化峰电流与浓度呈良好的线性关系(R^(2)=0.9961),检出限为0.8929μmol/L(S/N=3)。将该传感器用于市售绿茶饮料中GA含量的检测,检测效果良好。

氧化锌对钠钙玻璃的抗菌性及工艺性能的影响

采用高温熔融法制备钠钙玻璃,研究不同量的氧化锌对钠钙玻璃抗菌性和工艺性能的影响。采用贴膜法分析玻璃的抗菌性,测试包括表面张力、高温黏度和熔化澄清的工艺性能。结果表明:当氧化锌引入的质量分数大于3%时,玻璃对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性达到90%以上;氧化锌的引入降低了玻璃的表面张力和高温黏度,使高温玻璃熔体中气泡的排出速率增大,气泡数量减少,利于玻璃熔体澄清,适用于工艺生产。

氧化锌烟尘中锗的浸出行为

针对锌浸渣烟化挥发产生的氧化锌烟尘中锗浸出率低、氧化锌烟尘浸出渣中锗含量高的问题,开展了锌浸渣烟化挥发过程不同收尘器收集的氧化锌烟尘中锗的浸出行为研究,分析了锗、铁、硅浸出的相关性,考察了锗的浸出行为、渣中锗的赋存状态,揭示了渣中锗难以被进一步浸出的原因。并在此基础上,对氧化锌烟尘浸出渣进行硫酸浸出分解铁酸盐−盐酸浸出解离硫酸铅−氢氟酸浸出解离硅酸盐的梯级强化浸出。结果表明:混合氧化锌烟尘中锗主要赋存于硅酸盐及固溶体中,尤其是锅炉尘中铁酸盐和硅酸盐较高,制约了锗浸出率的提高;影响锗浸出率的关键因素是氧化锌烟尘中铁、硅含量,渣中不溶锗主要赋存于难溶硅酸盐矿物及固溶体中,提高锗浸出率的关键是硅酸盐的解离;在硫酸体系下,采取高温高酸浸出解离难溶铁酸锌及含硅矿物,控制过程硅的浸出与沉淀,可进一步提高锗的浸出率。

不同尺寸纳米氧化锌的制备及其抗菌性能研究

溶液化学方法在制备ZnO纳米材料时最为常用,通常情况下,可以采用水或其它有机溶剂作为反应介质,制备不同尺寸和形貌的ZnO纳米粒子。本文以油酸钠为表面活性剂,乙酸锌为前驱体,使用不同醇溶剂(乙醇、正丁醇、正己醇),通过控制反应温度,在较为温和的反应条件下,成功制备了不同尺寸的球形纳米ZnO粒子。使用透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X-射线衍射(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等方法对所得到的ZnO纳米粒子进行了表征,在此基础上,选取其中五种不同尺寸的ZnO纳米粒子,使用平板浇注法,探究不同尺寸ZnO纳米粒子对大肠杆菌和金黄葡萄杆球菌的抗菌效果。结果表示:随着醇溶剂碳链长度和温度的增加,ZnO纳米粒子的尺寸会逐渐增加;随着ZnO纳米粒子的尺寸的减小,其抗菌效果逐渐增强。相比于金黄葡萄杆球菌,ZnO纳米粒子对大肠杆菌的抗菌效果较差。当ZnO纳米粒子的浓度为6×10^(-3)mol·L^(-1)时,对金黄葡萄杆球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到了96.6%和91.4%。

现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化研究进展

现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化功耗随时间持续降低,完全不同于功耗不断上升的传统老化现象,给基础老化理论和工程应用均带来了巨大挑战。这种反常的老化现象已经超出了经典离子迁移老化理论的范畴,其非阿雷尼乌斯特征也使实际状态评估和寿命预测难以开展。文中详述了现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化及恢复特征:正向伏安特性在直流老化后存在“交叉”现象;老化过程可逆,试样充分恢复后能达到其未老化状态。离子重排(donorionredistribution,DIR)老化模型可合理解释氧化锌压敏陶瓷的直流老化现象。氧化锌压敏陶瓷的老化功耗取决于界面态消耗与耗尽层离子“U”型分布之间的竞争,前者导致功耗上升而后者有利于功耗降低。稳定型氧化锌压敏陶瓷的势垒界面态在高温、缺氧气氛等条件下不能保持稳定,其原本下降的功耗也能转变为不断上升。此外,广为应用的功耗(泄漏电流)具有显著的电压依赖特性,并不能反映氧化锌压敏陶瓷真实的老化状态,反向老化系数则有望成为一种有效的老化状态表征参数。通过深化现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的老化现象、老化机制及状态评估的认识,本文旨在推进我国高性能氧化锌压敏陶瓷生产制造和高端避雷器发展。

饲粮添加不同形态锌对肉仔鸡血浆生化指标、抗氧化能力及免疫功能的影响

本试验旨在研究饲粮添加不同形态锌[无机硫酸锌(ZnSO4)和中等螯合强度蛋白锌(Zn-Prot M)]对肉仔鸡血浆生化指标、抗氧化能力及免疫功能的影响。试验选用300只1日龄爱拔益加肉仔鸡公雏,1~13日龄统一饲喂不添加锌的半纯合饲粮,于14日龄从中选取体重接近的240只鸡,采用单因子完全随机试验设计,随机分成3组,每组8个重复,每个重复10只鸡。对照组饲喂不添加锌的基础饲粮,试验组分别饲喂基础饲粮中添加60 mg/kg ZnSO_(4)和Zn-Prot M(以锌计)的试验饲粮。试验期26 d。结果表明:1)饲粮添加不同形态锌对血浆白蛋白、甘油三酯和高密度脂蛋白胆固醇含量以及谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性均无显著影响(P>0.05)。与对照组相比,饲粮添加ZnSO_(4)和Zn-Prot M均显著降低了血浆中总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇含量(P<0.05);与ZnSO4组相比,饲粮添加Zn-Prot M显著提高了血浆中总蛋白和球蛋白含量(P<0.05),显著降低了血浆中低密度脂蛋白胆固醇含量和乳酸脱氢酶活性(P<0.05)。2)与对照组相比,饲粮添加ZnSO4和Zn-Prot M均显著提高了血浆中总超氧化物歧化酶和铜锌超氧化物歧化酶活性及总抗氧化能力(P<0.05),显著降低了血浆中丙二醛含量(P<0.05);与ZnSO4组相比,饲粮添加Zn-Prot M显著提高了血浆中总超氧化物歧化酶和铜锌超氧化物歧化酶活性(P<0.05),显著降低了血浆中丙二醛含量(P<0.05)。3)饲粮添加不同形态锌对血浆中白细胞介素-6、免疫球蛋白A和免疫球蛋白G含量无显著影响(P>0.05)。与对照组相比,饲粮添加ZnSO_(4)和Zn-Prot M均显著降低了血浆中白细胞介素-1β含量(P<0.05);与ZnSO_(4)组相比,饲粮添加Zn-Prot M显著降低了肉仔鸡血浆中白细胞介素-1β含量(P<0.05)。综上所述,饲粮添加ZnSO_(4)和Zn-Prot M显著影响了肉仔鸡血浆中总蛋白、球蛋白、总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇含量以及乳酸脱氢酶活性等生化指标,提高了其抗氧化能力和免疫功能,且Zn-Prot M的效果优于ZnSO_(4)。

基于频域介电谱曲线分解的氧化锌避雷器老化状态评估

氧化锌避雷器是电力系统的重要组成设备,其老化状态直接关系到对过电压的防护效果,开展氧化锌避雷器的老化状态评估具有重要意义。该文针对氧化锌避雷器内部不均匀老化分布,提出一种基于频域介电谱曲线分解的氧化锌避雷器老化状态评估方法。首先,通过构建氧化锌避雷器介电响应等效电路,研究了氧化锌避雷器频域介电谱分解方法,根据整支避雷器频域介电谱分解可以得到避雷器内部各区域氧化锌阀片的频域介电曲线;其次,利用Havriliak-Negami方程对氧化锌阀片频域介电谱特征参数进行了提取,基于极限学习机建立了氧化锌阀片老化状态评估模型,提出氧化锌避雷器老化评估方法流程;最后,通过多重雷击模拟实验,制备了不同老化状态的氧化锌阀片与避雷器实物样本,对所提老化评估方法进行了分析与验证。结果表明,整支避雷器频域介电谱分解与测试结果的平均误差小于3%,所提方法能够有效地对避雷器频域介电谱进行分解并获取各区域的频域介电谱;针对整支避雷器,该文所提方法对各区域老化状态的评估准确率为93.3%,能够有效地对避雷器进行老化评估。

迷迭香酸⁃锌配合物的抗氧化和抗菌性研究

目的:研究迷迭香酸(rosmarinic acid,RA)和锌(zinc,Zn)离子络合后的结构、抗氧化性、抗菌性和生物相容性。方法:利用扫描电子显微镜、红外和紫外⁃可见光谱分析迷迭香酸锌配合物(RA⁃Zn)的结构。通过细胞增殖实验比较RA和RA⁃Zn对成骨细胞增殖活性的影响,通过铁离子还原抗氧化能力实验和2,2⁃联氮⁃二(⁃3⁃乙基苯并噻唑⁃6⁃磺酸)二铵盐[2,2′⁃azinobis(3⁃ethylbenzothiazoline⁃6⁃sulfonic acid)ammonium salt,ABTS]自由基清除实验分析两者的抗氧化性,最小抑菌浓度法比较两者对金黄色葡萄球菌的抑制活性。结果:成功合成了RA⁃Zn。作用第5天,RA⁃Zn促进成骨细胞增殖的作用优于RA(P<0.05),200μmol/L RA⁃Zn的抗氧化能力比RA更强(P<0.05)。RA浓度≥400μmol/L、而RA⁃Zn浓度≥25μmol/L时能抑制金黄色葡萄球菌活性(P<0.05)。结论:RA和Zn离子络合后抗氧化性和抗菌性增强,具有促进成骨细胞增殖的作用。