纳米碳粒子的表面功能化

以纳米碳粒子为原料,用化学表面修饰技术使纳米碳粒子表面功能化,将乙二氨基、氨荒酸基、硫脲基、脒基等官能团以共价键方式偶联在纳米碳粒的表面,制备出不同类型的纳米高分子络合吸附剂。吸附剂的粒径为4～8 nm,功能团在纳米碳粒子的表面含量为1.1 mmol/g。纳米高分子络合剂对过渡金属离子的吸附速率高、吸附量大并具有很高的选择性。

铋纳米粒子/花状碳球电化学传感器的构建及葛根中重金属的检测研究

目的构建基于铋纳米粒子(BiNPs)/花状碳球(FCS)的电化学传感器,用于检测葛根中Cd^(2+)与Pb^(2+)的浓度。方法首先通过管式炉热裂法合成FCS;其次采用化学还原法将BiNPs负载在FCS表面;最后通过滴涂法构建电化学传感器。透射电子显微镜(TEM)和循环伏安法(CV)用于材料的表征。差分脉冲阳极溶出伏安法(DPASV)用于检测Cd^(2+)与Pb^(2+)的浓度。根据DPASV峰电流值大小对实验参数进行优化。结果在最佳实验条件下,Cd^(2+)与Pb^(2+)的峰电流响应值与浓度线性良好,R^(2)分别为0.996和0.997,线性响应范围为5~200μg·L^(-1)。Cd^(2+)与Pb^(2+)的检出限分别为0.45μg·L^(-1)和0.53μg·L^(-1)。该传感器成功用于葛根中Cd^(2+)和Pb^(2+)的检测,加样回收率在92.0%~116.8%内。结论所构建的传感器可用于葛根中Cd^(2+)与Pb^(2+)的检测。

基于Nafion/碳纳米粒子修饰的葡萄糖传感器

采用滴涂法制备了Nafion/碳纳米粒子复合物修饰玻碳电极,该电极对H2O2具有良好的电催化氧化性能。还利用滴涂法制备了Nafion/碳纳米粒子复合物包裹的葡萄糖酶电化学生物传感器,该生物传感器对葡萄糖有着良好的电催化作用。应用该传感器对葡萄糖进行了检测,检测线性范围为2.0×10-6～6.0×10-3mol/L,检出限为1.6×10-6mol/L(S/N=3),实验结果表明该传感器具有良好的稳定性、重现性和抗干扰能力。对小鼠血清样品中的葡萄糖进行检测,结果令人满意。

碳纳米粒子:合成及可见光催化降解萘酚绿

以酒石酸和酪氨酸为起始反应物，乙二醇为溶剂，采用溶剂热法一步合成了高发光强度的碳纳米粒子。利用XRD、TEM、FTIR和荧光光谱对碳纳米粒子的物相、形貌和粒径、表面基团及发光性能进行了表征。结果表明，合成的碳纳米粒子为粒径分布集中的球形，粒径10～30nm，分散性好，表面富含-COOH、-OH等官能团，具有激发波长依赖的光致发光特性。考察了反应温度、酒石酸与酪氨酸质量比对碳纳米粒子发光性能的影响。研究了碳纳米粒子／H2O2催化体系对萘酚绿的降解性能，结果表明：130mg·L^-1的萘酚绿溶液，可见光照射3．5h降解率可以达到96％。荧光光谱法表征指明降解过程中有羟基自由基生成。

氮掺杂碳纳米粒子对红壤中氮损失及盐基离子的影响

采用室内模拟装置淋溶土柱的方法,研究了氮掺杂碳纳米粒子(N-CNPs)配施尿素对红壤中尿素氮损失和土壤盐基离子的影响。结果表明:N-CNPs伴随尿素施入红壤后,在p H4.38的模拟酸雨多次淋溶条件下,能显著降低红壤氮素损失率;氮素损失率与N-CNPs的施用量呈正相关,15‰N-CNPs配施尿素处理总氮损失率仅为单施尿素处理的49.45%;5‰N-CNPs用量所表现出的氮素损失率与5%双氰胺(DCD)处理结果相近。N-CNPs施用后,土壤交换性阳离子淋失量降低,具体表现为Ca2+>Mg2+>Na+>K+,p H值和盐基饱和度(BS)升高,且与N-CNPs用量呈显著正相关(P<0.05)。这些结果表明,土壤p H值和BS的改善可能是N-CNPs施用于红壤后引起土壤氮素淋失降低的原因之一。

固态发光碳纳米粒子的制备及在潜指纹成像中的应用

采用热分解法,以柠檬酸钠和尿素为前驱体,通过控制反应温度制备了不需要结合任何固体分散基质即可呈现明亮固态发光的碳纳米粒子(CNPs).利用X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM),X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光致发光光谱(PL)等对CNPs的物相、形貌和粒径、表面基团及光学特性进行了表征.结果表明,该CNPs为无定形碳结构,准球形形貌,粒径分布在5~15 nm范围,其表面存在C=O,C=N和O=C-N等基团.CNPs的水溶液和固体粉末在365 nm紫外光辐射下,均呈现明亮的蓝绿色发光.将该CNPs粉末用作荧光试剂可直接显现不同非渗透性客体表面的潜指纹(LFPs).在365 nm紫外光激发下,CNPs粉末刷显后的LFPs细节特征清晰可辨,强荧光背景客体表面的LFPs获得了高对比度的显现效果.同时,老化30 d的LFPs利用CNPs粉末也能够显现出可识别的指纹细节.CNPs发光粉末作为指纹试剂在刑侦领域具有潜在的应用前景.

一步合成铁氮掺杂碳纳米粒子及其可见光催化

使用柠檬酸、草酸铵作为碳源物质,三氯化铁为铁源,直接热分解法一步合成铁氮掺杂碳纳米粒子。所得的铁氮掺杂碳纳米粒子溶液在365 nm的紫外辐射下发射蓝色荧光。对铁氮掺杂碳纳米粒子进行了XRD、TEM、FTIR、FL、XPS表征。合成的铁氮掺杂碳纳米粒子分散均匀,直径大约3-5 nm。荧光光谱表明：粒子荧光性能优良,发射光谱依赖激发波长变化,具有多色性。此外,合成的掺杂碳纳米粒子溶液在长波长的可见光和红外光激发下有较好的荧光辐射,具有上转换功能。将其应用于可见光光降解亚甲基蓝MB,在MB起始浓度为20 mg·L-1,不使用氧化剂时,15 h可以使褪色率达到90%;使用过氧化氢为氧化剂,15min可以达到97%,其光催化性能优良。对其氧化还原反应机理进行了电化学评估,评估结果与理论吻合。

碳包裹纳米Co粒子的制备及其磁性

采用离子交换树脂(D113)经过与Co二价离子交换后形成含金属的前驱体(Co/D113),经热解制备碳包裹纳米Co粒子。TG分析表明,Co/D113的热稳定性要强于D113。XRD、TEM结果表明,在400～700℃热解Co/D113可获得碳包裹面心立方结构(fcc)的纳米Co粒子,而且纳米Co粒子的粒径随热解温度的升高而增大。室温磁性能测试结果表明,400～700℃热解产物的矫顽力Hc均远大于相应的块体材料,并与产物中纳米Co粒子的尺寸有关;所有热解产物的比饱和磁化强度Ms小于相应的块体材料,并随其中纳米Co粒子尺寸的增大而增加。

分步磁控溅射ZnO和/或功能化碳纳米粒子修饰ZnO电子传输层增强聚合物太阳能电池效率

氧化锌具有良好电子传输性和高透光性,ZnO作为电子传输层已被广泛应用于聚合物太阳能电池。但采用溶胶凝胶法和真空镀膜制备ZnO电子传输层,因ZnO界面具有大量缺陷,极大增加载流子复合。抑制ZnO界面复合电流和改善ZnO界面接触性能,是提高ZnO基电子传输层聚合物太阳能电池性能关键所在。基于P3HT:PCBM反转型聚合物太阳能电池,采用磁控溅射ZnO层,研究了离子液功能化碳纳米粒子(ILCNs)修饰层或Ar/O_2混合气体溅射沉积ZnO修饰层,以及Ar/O_2溅射ZnO界面层与ILCNs联合修饰ZnO界面的聚合物太阳能电池性能。纯Ar和Ar/O_2混合气体下一步溅射沉积ZnO电子传输层,其电池效率分别为2.2%和2.8%。经ILCNs修饰或Ar/O_2溅射ZnO修饰层,电池效率分别达到3.4%和3.1%,并且分步溅射ZnO层并联合ILCNs修饰ZnO界面,聚合物太阳能电池效率可提高到3.8%。ZnO修饰型聚合物太阳能电池克服了电化学阻抗负阻效应,降低了反向暗电流并显示出更好的整流特性。研究表明,采用ILCNs修饰ZnO层和分步溅射ZnO层能有效抑制ZnO界面缺陷和改善界面接触性能,而采用分步溅射ZnO层与ILCNs联合修饰ZnO界面,这种联合修饰ZnO界面方案,更能增强ZnO层电子传输和提取能力,是提高聚合物太阳能电池效率更为有效方案。

碳包铁纳米粒子作为磁性靶向药物载体的物理性能研究

一种全新的磁靶向纳米药物载体——用直流碳弧法制备的碳包铁纳米粒子,它具有独特的纳米结构,在石墨碳层中完全包裹进铁纳米颗粒,实现在纳米碳包围中的纳米磁性粒子分散状态,其中的纳米碳具有大的比表面积和较高的化疗药物吸附量,达到每毫克吸附160μg的表阿霉素。铁纳米粒子磁场强,靶向效果好,有较佳的磁靶向发热效应,在动物病灶局部放置0.1g碳包铁纳米粒子将能使发热温度平均升到52℃;而将碳包铁纳米粒子均匀与猪肝混合也有明显的产热效果:含量0.4%碳包铁纳米粒子的一组猪肝能将温度升到42℃,而含量0.6%碳包铁纳米粒子的一组猪肝能将温度升到48℃。X射线衍射表明借助于碳的包裹,碳包铁纳米粒子有好的抗氧化性和稳定性。碳包铁纳米粒子有可能作为一种全新的磁性靶向药物载体用于癌症治疗。

阳极氧化铝膜修饰的杂多酸-聚吡咯纳米粒子玻碳电极的电化学性质研究

A novel modified electrode was prepared by electrochemicaly cycling scanning the glass carbon electrode covered with a macroporous alumina membrane in a solution containing PPy and PMo 12O 3- 40. The reversibility of the cyclic voltammograms was improved obviously. The remarkable advantage of the modified electrode was the high sensitivity and favorable electrocatalytic behavior toward NO - 2. The peak current increased linearly with the concentration of NO - 2 in the range of 8.0×10 -7—0.01 mol/L. The detection limit of NO - 2 was 1.0×10 -9 mol/L. The polyoxometalates nanopaticles modified electrode exhibited almost the same electrochemical behavior after 7 d. It is indicated that the PMo 12-PPy/AGCE has a good reproducibility, stability and wide linearity range.

磁性碳包铁纳米粒子在重金属元素检测分离富集中的应用

以氩电弧等离子体法制备的碳包铁纳米粒子为固相萃取材料,采用等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)系统研究了该材料对Cr、Ni、Cd、Pb离子的吸附性能,并确定了最佳吸附和洗脱条件。实验结果表明:当pH值为8.0～9.0时,分析物均可被碳包铁纳米粒子定量吸附;采用酸性溶液(pH=1.0～2.0)可将吸附在碳包铁纳米粒子上的金属离子完全脱附。该法对Cr、Ni、Cd、Pb的检出限分别为3.6、4.1、1.1、9.8μg/L,Cr、Ni、Cd的线性范围为1～500μg.L-1,Pb的线性范围为10～1 000μg.L-1,线性相关系数均大于0.999。方法用于自来水中Cr、Ni、Cd、Pb离子的测定,回收率可达到93%～105%;碳包铁纳米粒子对Cr、Ni、Cd、Pb离子的吸附量分别为3.6、4.8、6.3、2.1 mg/g。

镍/碳复合纳米粒子的制备及电磁性能研究

用直流电弧等离子体法分别在甲烷和 (H2+Ar)气氛下制备了纳米镍粒子,利用XPS和TEM等分析手段对两种纳米镍粒子的表层特征和形貌进行了分析,发现甲烷气氛下制备的纳米镍粒子表面包覆了多层碳膜,H2+Ar气氛下制备的纳米镍粒子由于要进行钝化处理表面包覆有氧化物膜(Ni2O3).测定了两种纳米粉体的复介电常数和复磁导率以及以此为填料制备的导电涂料的导电率,证明了碳包覆纳米镍粒子的2～18GHz频率范围内电磁参数大小搭配及频响特性优于氧化物包覆纳米粒子.

核壳型碳-铝复合纳米粒子的制备及其抗氧化性能研究

纳米铝粉由于具有较小的粒径和较高的比表面积因此在含能材料中具有很大的潜在应用,但由于纳米铝粉的高化学反应活性,因而其对所处环境特别敏感,极易在空气和潮湿环境中被氧化而失去活性.碳包覆技术是近年来采用的新型纳米粒子包覆技术,是指在金属纳米粒子表面形成碳包覆层从而可有效地保护纳米粒子不受环境的影响而发生氧化反应或者其它反应,同时也为研究封闭环境中纳米材料的性质提供了一种新途径.本文采用碳弧法制备了碳包铝复合纳米粒子,研究影响其形貌的因素和室温抗氧化性能.结果表明:碳弧法制备的碳铝复合物是20～60nm之间的具核壳结构的球形纳米粒子,内核为fcc结构的Al,外壳为4～10层类石墨碳膜;碳铝比例、放电电压和反应气压都能对碳铝复合纳米粒子的包覆性能和粒径产生直接的影响.铝含量低时碳层包覆性能较好并且粒径较小,铝含量增大包覆性能会下降、纳米粒子粒径会随金属含量增加而增加;包覆性能随放电电流反应气体压强增大会有所下降,在200A时纳米粒子的粒径达到最大值;粒径随反应气压增大而增大.当金属含量为60%、电流为125A、惰性气体气压为0.06MPa时制备的碳铝纳米粒子包覆比较完整,粒径较小,通过对工艺参数调整和优化,可制备出包覆比较完整、大小均匀、粒径较小、纯度高的核壳型碳包铝纳米粒子.

碳纳米粒子光催化降解染料萘酚绿

为了研究碳纳米粒子光催化作用,合成了荧光碳纳米粒子溶液,将其应用于商业染料萘酚绿的模拟污水光降解过程.在分析降解时间、催化剂的用量对萘酚绿光降解的光谱变化影响的同时,对光降解反应的部分动力学模式进行了研究,获取了光降解反应的最佳条件.在过氧化氢存在时,起始质量浓度1.3mg/mL萘酚绿的褪色率可以达到91%.

碳包裹纳米铁粒子的制备及其磁性研究

以离子交换树脂(D113)为碳源,与二价铁离子交换后形成含金属的前驱体(Fe/D113),经400～700℃热解制备了碳包裹纳米铁粒子.用XRD、HRTEM等技术对热解产物的形貌和结构进行了分析表征,初步分析了其形成机理并用VSM研究了热解产物的磁性能.结果表明:Fe/D113的热稳定性要强于D113;400～700℃的热解产物中铁的晶体结构与热解温度有关,且热解产物中的纳米铁粒子的粒径随热解温度的升高而增大.磁性能研究表明,400℃热解产物具有超顺磁特性,500～700℃热解产物的矫顽力Hc均远大于相应的块体铁,并与产物中纳米铁粒子的尺寸有关;所有热解产物比饱和磁化强度Ms小于相应的块体材料,并随其中纳米铁粒子尺寸的增大而增加.

氮掺杂碳纳米粒子的合成及纺织品防伪鉴定

为了开发新的碳纳米粒子的合成路线,采用柠檬酸和甘氨酸为初始物合成了荧光碳纳米粒子,并进行了XRD、紫外和荧光性能表征.碳纳米粒子具有激发发射依赖性能,荧光发射可调.荧光光谱还显示该碳纳米粒子具有上转换发光性能.碳纳米粒子溶液用于纺织品防伪鉴定,显示出对天然纺织品的增强发光作用,有潜在的防伪鉴定应用.

直流碳弧法合成碳包铁纳米粒子的研究

用直流碳弧法制备碳包铁纳米粒子,通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等分析手段对粒子的成分、形貌等进行表征；在氮气气氛中对粒子进行退火处理,对其形成机理进行了初步的探讨。结果表明：制备的粒子中含有α-Fe相和石墨相,没有铁的氧化物,纳米粒子的尺寸大小在5～50nm范围。铁粒子在碳层的保护下有很好的抗氧化能力。

碳包裹纳米(Fe,Ni)粒子的制备与磁性

采用D113离子交换树脂与Ni2+、Fe2+交换后形成含金属的Fe-Ni/D113前驱体,经热解制备碳包裹纳米FeNi合金粒子。TG分析表明,Fe-Ni/D113的热稳定性要强于D113。XRD、TEM测试结果表明,在400、500、600和700℃热解Fe-Ni/D113均可获得碳包裹纳米FeNi合金粒子,而且纳米FeNi合金粒子的粒径随热解温度的升高而增大。室温磁性能测试结果表明,400℃热解产物具有超顺磁特性,500、600和700℃热解产物的矫顽力Hc均远大于相应的块体金属,并与产物中纳米FeNi合金粒子的尺寸有关;所有热解产物比饱和磁化强度Ms小于相应的块体材料,并随其中纳米合金粒子尺寸的增大而增加。

食品中碳纳米粒子的研究进展

碳纳米粒子又称碳量子点,因具有可调谐荧光发射、成本低廉、毒性低等优点,被广泛应用于化学、生物、药物以及食品等领域。研究发现,面包、饼干、咖啡、饮料、牛奶及加工肉制品等食品中也存在碳纳米粒子。这些碳纳米粒子可直接作为荧光探针、成像试剂等应用。作者综述了食品中碳纳米粒子的来源、性质及应用,为食品中碳纳米粒子的深入研究提供理论依据。