斑马鱼在纳米金属及金属氧化物毒性研究中的应用

纳米金属及金属氧化物材料在催化、涂料、电子、机械和生物医学领域大量生产和应用,因此,对纳米金属材料及其氧化物可能给环境以及人体健康带来的潜在影响和风险需要有足够的认识.本文就近年来纳米金属及金属氧化物对斑马鱼毒性的研究进展进行综述,为人们进一步认识和更好地应用纳米材料奠定基础.

纳米金属及金属氧化物在抗肿瘤方面的研究进展

随着纳米技术的发展,金属及金属氧化物纳米材料因其独特的物化性质,在医学应用,尤其是抗肿瘤方面表现出巨大潜力。尽管目前纳米金属及金属氧化物抗肿瘤尚未应用于临床,仍处于研究阶段,但众多的研究者们已在这一领域取得了较大研究进展。在此,我们对纳米金属及金属氧化物在抗肿瘤方面的研究进展做一综述。

活性碳负载纳米金属氧化物对AP热分解的催化性能

采用水热法制备了两种纳米金属氧化物(纳米CuO和纳米Fe_(2)O_(3)颗粒),将纳米CuO和纳米Fe_(2)O_(3)负载在活性碳上,制备成CuO@C、Fe_(2)O_(3)@C复合材料,并将其作为催化剂与高氯酸铵(AP)混合制备成混合物样品AP/CuO、AP/CuO@C、AP/Fe_(2)O_(3)、AP/Fe_(2)O_(3)@C;通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重-微分热重分析(TG-DTG)和热重-红外光谱(TG-FTIR)联用等技术研究了4种催化剂对AP热分解的催化机理及分解动力学特性。结果表明,4种催化剂均将AP的两步分解反应催化为单放热峰,在5 K/min升温速率下,AP的分解峰温较纯AP分别提前90.1、73.4、65.4和69℃;AP/CuO@C分解主要气相产物有HCl、CO_(2)、N_(2)O、HNO_(3)和NO_(2),其中NO_(2)含量最高;AP/Fe_(2)O_(3)@C分解主要气相产物中CO_(2)含量显著提升,NO_(2)含量稍有降低。

珊瑚状镍钴双金属氧化物掺杂碳纳米杂化材料的电化学性能

金属有机框架材料(MOFs)由于具有大的比表面积、可调节的孔径和丰富的氧化还原位点,作为超级电容器电极材料受到了广泛关注.但是,MOFs较低的比电容限制了其进一步应用.以Ni(NO_(3))_(2)·6H_(2)O、Co(NO_(3))_(2)·6H_(2)O为金属离子源,对苯二甲酸为有机配体,通过水热法合成了三维(3D)刺柏状Ni/Co-MOF为前驱体,在空气气氛中通过调控其热处理温度和恒温时间,制备了一系列珊瑚状镍钴双金属氧化物掺杂碳纳米杂化材料(NCPO/C),并研究了其作为超级电容器电极材料的电化学性能.结果表明:将3D刺柏状Ni/Co-MOF前驱体在空气氛围加热至280℃、保温1 h后得到的珊瑚状NCPO/C样品作为电极材料的电化学性能最佳.当电流密度从0.5 A·g^(-1)扩大到5.0 A·g^(-1)时,NCPO/C的比电容从852.5 C·g^(-1)减小到720.0 C·g^(-1),其比电容的保持率为84.5%.

离子液体辅助合成纳米金属氧化物的研究进展

离子液体的物理化学特性和氢键作用能够辅助纳米金属氧化物的定向生长,具有传统溶剂所不具备的优点,在纳米金属氧化物材料合成方面受到重视。综述了离子液体辅助合成TiO_(2),ZnO,γ-Al_(2)O_(3),ZrO_(2)四种纳米金属氧化物的最新研究进展,重点结合离子液体阴阳离子的影响及诱导机制进行讨论。最后总结了离子液体辅助合成纳米金属氧化物可能面临的挑战和未来的研究方向。

尖晶石结构过渡金属氧化物纳米阵列的研究进展

尖晶石结构过渡金属氧化物的纳米阵列相对其纳米线和纳米颗粒具有独特的优势,在能源存储、催化、磁性和光电等诸多领域具有重要的应用。概述了水/溶剂热法制备尖晶石结构过渡金属氧化物纳米阵列的过程中影响其结构形貌的多种因素(基底、反应温度、反应时间和原料等),探讨了纳米阵列的结构形貌与性能之间的关联性,简介了尖晶石结构过渡金属氧化物分级结构纳米阵列的相关研究,希望能为设计开发多功能或功能集成化的纳米阵列并拓宽其应用范围起到推动作用。

纳米金属氧化物吸附剂除砷研究进展

综述了国内外诸多纳米金属氧化物吸附剂在除砷领域的研究现状和进展,系统地总结了不同类型纳米金属氧化物的材料组成、物相特性、吸附机制、吸附能力、应用情况等。阐述了单一、二元和三元金属氧化物纳米材料在除砷领域的应用。通过不同纳米金属氧化物的比表面积、吸附容量、除砷效率、适用pH范围等指标对比评估材料除砷性能优劣,并探讨了主要的吸附机理。总结归纳了当前纳米金属氧化物吸附剂除砷技术面临的转化应用难度大、再生性能差等问题,并提出了多金属协同、多种机理配合、优化设计专属性等具有一定参考价值的纳米金属氧化物吸附剂未来发展对策和建议。

微波法制备金属氧化物纳米材料气体传感器研究进展

微波法具有反应时间短、热量分布均匀、反应温度低、控制精确、抑制副反应、操作简单等优点。介绍了微波法的作用机理,综述了微波法在金属氧化物纳米材料气体传感器制备中的研究进展,总结了各种微波法的优点,并指出了微波法制备金属氧化物纳米材料气体传感器实现商业化生产面临的问题。

根系分泌物介导的土壤金属氧化物纳米材料对植物毒性作用的研究进展

金属氧化物纳米材料(metal oxide nanomaterials,MONMs)在生产生活中广泛应用,可通过各种途径进入到土壤中,对土壤生物(特别是植物)和人类健康造成威胁.根系分泌物(root exudates,REs)作为植物与外界进行物质交流的媒介,能够与MONMs发生相互作用而影响其生物毒性,这对于评估土壤中MONMs生态健康风险具有重要的意义.本文综述了土壤中MONMs的来源,并总结了REs与MONMs界面相互作用;着重介绍了REs介导下MONMs的植物毒性及其环境影响因素,并对未来的研究趋势进行展望.本综述可对MONMs的生态健康风险及其在环境中的潜在应用提供理论依据.

纳米埃洛石-金属氧化物复合材料的制备与性能研究

利用单一方式去除甲醛效果差,采用物理吸附与催化相结合的方式,可起到优势互补的效果。以硅烷偶联剂(KH550)改性的纳米埃洛石(HNTs)为载体,MnO_(2)、CuO和CeO_(2)为催化剂制备了一种用于去除室内甲醛的埃洛石-金属氧化物复合材料。结果表明:Cu-Mn-Ce已负载至纳米埃洛石中;且纳米埃洛石的大孔径和Cu-Mn-Ce的高比表面积为复合材料提供了更利于吸附甲醛的孔结构;此外,Cu-Mn-Ce的负载为复合材料提供了可将甲醛催化转化成CO_(2)和H_(2)O的活性氧,经过24h后,复合材料在室温下的甲醛去除率为57.4%。因此,该方法制备的复合材料在室内除醛领域具有一定的研究潜能。

CuCo_(2)O_(4)/NiFe层状双金属氢氧化物核壳纳米花球阵列的高效析氧反应

采用界面工程策略在泡沫镍(NF)上制备了CuCo_(2)O_(4)/NiFe层状双金属氢氧化物(LDH)(CuCo_(2)O_(4)/NiFe-LDH@NF)核壳纳米花球阵列。研究表明,电子通过CuCo_(2)O_(4)和NiFe-LDH耦合界面发生转移,导致核心CuCo_(2)O_(4)处于富电子状态,从而提高了反应速率。非晶态NiFe-LDH外壳不仅为电子/物质提供更多的传输通道和增加活性位点。同时,还能在电催化析氧反应(OER)中保护核心CuCo_(2)O_(4)免受强碱腐蚀。因此,在1.0 mol·L^(-1)KOH溶液中,将CuCo_(2)O_(4)/NiFe-LDH@NF用作OER催化剂时,仅需191mV的低过电位即可实现10 mA·cm^(-2)的电流密度和31 mV·dec^(-1)的低Tafel斜率。此外,CuCo_(2)O_(4)/NiFe-LDH@NF在长时间的工作中能够保证催化性能、晶体结构、形貌结构和组成的稳定。

镍钴金属醇盐自模板衍生三元金属氢氧化物纳米片的制备及电化学性能研究

层状结构的过渡金属氢氧化物(TMHs)以其丰富的法拉第氧化还原反应、多重离子价态、可调组分和高理论容量等优势,使其在超级电容器领域中受到广泛青睐。利用乙酸锌[Zn(CH_(3)COO)_(2)·2H_(2)O]水溶液诱导镍钴金属醇盐微球(NiCo-GSs)一步水解得到三元过渡金属离氢氧化物(NiCoZn-OH)纳米片电极材料,探究了乙酸锌用量对目标电极材料形貌、结构以及电化学性能的影响。结果表明:在NiCo-GSs水解过程中,Zn^(2+)离子进入氢氧化物主层结构,而CH_(3)COO-离子则嵌入层间,扩大了层间距。Zn(CH_(3)COO)_(2)·2H_(2)O用量为10mg时,所制NiCoZn-OH-10显示出典型的二维片层结构特点,其比表面积和孔体积分别高达175.9m^(2)/g和0.67cm^(3)/g。在三电极体系中,NiCoZn-OH纳米片在1A/g的电流密度下表现出760C/g的比容量,且在30A/g的电流密度下,依旧显示出优异的84.8%容量保持率;在10A/g电流密度的条件下循环充放电3000次后,NiCoZn-OH-10的比容量还可以达到初始值的89.95%,表明其具有优异的循环稳定性。

金属氧化物纳米材料制备及应用研究

金属纳米材料由于具有原料来源广泛、结构稳定、电导性高等优点而备受关注。文章介绍了金属氧化物纳米材料的概念、基本特性、制备方法及应用领域,提出了金属氧化物纳米材料存在的问题,并对其未来发展趋势进行了展望。

Co_(9)S_(8)金属氢氧化物(LDHs)纳米笼的构筑及其锂硫电池应用研究

锂硫(Li-S)电池是一种新型二次电池,具有极高的理论比能量(2600 Wh/kg),被认为是最具前景的下一代储能电池。锂硫电池正极使用硫作为活性材料,比容量高达1675 mAh/g,是目前商业化锂离子电池正极材料磷酸铁锂(170 mAh/g)和钴酸锂(274 mAh/g)的3至5倍。此外,硫是地球上储量最丰富的元素之一,且成本低廉,环保无毒。然而,锂硫电池的商业化受制于硫及其放电产物多硫化锂的电子绝缘性、可溶性多硫化物在正负极的穿梭、充放电过程中硫的体积膨胀等问题。针对硫正极材料所存在的问题,本文从储硫、固硫、限硫的三重设计出发,通过在ZIF-67模板上原位生长制备了一种NiCo-LDH/Co_(9)S_(8)中空纳米笼结构的正极材料,实现活性硫的高容量负载。电化学测试表明,NiCo-LDH/Co_(9)S_(8)与硫复合实现了79 wt%的高硫负载量,LDH/Co_(9)S_(8)异质结纳米笼结构及双功能位点,能够使S@LDH/Co_(9)S_(8)电极实现长循环寿命,在1 C电流密度下,循环充放电685次,比容量衰减率仅为0.014%,且库伦效率稳定在95%以上。

CuO及其他过渡金属氧化物纳米结构材料在锂离子电池中的研究进展

锂离子电池(LIBs)因其能量密度高、体积小、质量轻等优点在便携式储能设备中广受欢迎。然而,传统商用LIBs存在可逆容量低、循环性能差、成本高、安全性差等问题,需要进一步提高其功率密度、能量密度、寿命和安全性。过渡金属氧化物负极材料提供的可逆容量与传统石墨材料相比高2~3倍,且具有更高的嵌锂电位和更高的安全性。同时,纳米结构电极材料由于其高比容量、快速的电子/离子转移速率,以及具有可减轻体积膨胀的自由空间等优点,成为电池电极的理想材料。本文综述了氧化铜(CuO)纳米结构材料用于LIBs的研究进展,包括球状、线状、片状等纳米结构,还阐述了它们的优势;还介绍了其他过渡金属氧化物纳米结构材料在LIBs中的应用;最后,讨论了CuO及其他过渡金属氧化物纳米结构材料未来在LIBs中应用的机遇和挑战。

CeO_(2)负载Co_(3)O_(4)纳米立方块复合金属氧化物的可控合成与表征

负载型催化剂上的金属氧化物-氧化物界面由于其复杂的界面结构和合成难度而很少被研究。通过对合成温度、反应时间、表面活性剂-Ce源比例等实验条件的探索与优化,成功在Co_(3)O_(4)纳米立方块表面制备出了具有均匀CeO_(2)覆盖状态的CeO_(2)/Co_(3)O_(4)复合金属氧化物材料。所得材料的形貌结构、成分状态等物化性质通过扫描电镜、X射线衍射光谱、X射线光电子能谱等表征技术验证。为复合金属氧化物材料的可控合成制备提供研究思路。

球形金属氧化物纳米材料在电池中的应用

本文简述了球形金属氧化物纳米材料独特的物理和化学性质,介绍了此类纳米材料在比表面积、电学性能和稳定性等方面的特点及其在电池领域的应用前景。阐明了设计和制备具有优异电化学性质的金属氧化物球形纳米材料具有重要意义。总结了球形金属氧化物纳米材料的常见合成方法及其作为电极材料在电池中的应用优势,为本领域的未来挑战和发展趋势指明了方向。

锂金属氧化物电池安全性研究

通过外部短路试验、强制放电试验、针刺试验和火焰试验考察了锂金属氧化物电池的安全性。结果表明,锂金属氧化物电池在外部50 mΩ短路试验过程中最高温度65.4℃;强制放电试验过程中,电池电压稳定在约-2.47 V;针刺试验过程中,电池最高温度为29.2℃。锂金属氧化物电池在外部短路、强制放电、针刺安全性试验中均未发生燃烧、爆炸等问题,通过GJB 2374A-2013《锂电池安全要求》中的规定。在火焰试验2500 s时发生了泄放,泄放位置位于铝塑膜侧边封装处,火焰安全性试验通过HJB 864.1-2018《水中兵器锂电池安全性要求第1部分:锂金属氧化物电池》中的规定。

层状锌铝双金属氧化物的制备及其吸附-光催化性能

采用前驱体煅烧法制备具有吸附-光催化双功能的层状锌铝双金属氧化物(LDOs)。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见漫反射光谱(UV⁃Vis DRS)、扫描电子显微镜(SEM)等表征探究了双金属比例、煅烧温度对其吸附-光催化降解四环素(TC)性能的影响。结果表明,当Zn、Al物质的量之比为2∶1,煅烧温度为400℃时,可形成具有优异吸附-光催化活性的Zn_(2)Al_(1)@LDO_(400)。吸附实验表明,Zn_(2)Al_(1)@LDO_(400)对TC是化学吸附限制的非均相单分子层吸附,且高温利于吸附。利用自由基猝灭实验结合电子顺磁共振(EPR)测试证实光生空穴(h^(+))、羟基自由基(·OH)、超氧自由基(·O_(2)^(-))作为活性物种参与TC的协同降解。

负载铁系金属氧化物催化次氯酸钠降解酸性大红的实验研究

酸性大红是一种性能良好的染料,也是一种难以治理的工业废水,但由于它在水中溶解度较高,通常难以通过简单方法直接进行处理。次氯酸钠为多功能强氧化剂,安全无毒,但稳定性不高,对氧化活性的利用不够,对酸性大红染料的去除能力有限。通过负载铁系金属氧化物来催化次氯酸钠对酸性大红染料进行降解,从而高效率提供分子反应动能,提高其氧化性;考察pH值、催化剂投入量、反应时间、次氯酸钠用量、负载催化剂量等对酸性大红的降解作用,得出最佳处理条件。结果显示:①采用沉淀—负载法,随着负载量增加,硅藻土图谱上的CoFe_(2)O_(4)峰越来越明显,完成了有效负载;②在pH值为4、反应时间为25 min、催化剂投加量为0.7 g、负载催化剂量达到30%、次氯酸钠溶液为5 mL时,降解酸性大红效果最显著;③对比次氯酸钠和芬顿试剂氧化降解酸性大红发现,次氯酸钠对酸性大红的去除率比芬顿试剂高;④在实际生产废水降解实验中,使用负载铁系金属氧化物催化次氯酸钠降解酸性大红和COD的效果十分显著,用此方法对废水中的酸性大红和COD的去除率分别为90%和83%。