电沉积制备铜钴颗粒膜

采用电沉积方法制备了铜钴巨磁电阻功能膜,研究了电沉积工艺参数,包括镀液的主盐离子浓度、配合剂浓度、pH值以及沉积时的电流密度等对铜钴颗粒膜层的组成的影响.用扫描电镜、金相显微镜、EDX能谱仪和XRD分析了镀层组成、表面形貌和结构.膜层的组成成分、晶粒大小与镀液的主盐离子浓度、配合剂浓度、pH值以及沉积时的电流密度有着直接的联系.镀液中钴离子浓度增大时,镀层中的钴含量相应的提高,镀层结晶更加粗大.镀层中铜离子浓度增大时,镀层中的铜含量提高,镀层结晶变得致密.配合剂柠檬酸钠浓度增加对镀层中钴的含量起到一定的抑止作用,而对铜的沉积则有促进作用,同时颗粒膜层结晶更加致密.低pH值下有利于铜的沉积,但此时镀层的晶粒较为粗大.控制电流密度可以改变镀层的组成,较高的电流密度有利于钴的沉积.

十六烷基三甲基溴化铵对液相还原法制备钴颗粒形貌与磁性能的影响

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,通过液相还原法成功制备磁性穗状钴颗粒。采用电子扫描显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)与振动样品磁强计(VSM)对制备的钴颗粒进行表征。结果表明:添加CTAB时得到的穗状钴颗粒为片层结构,晶体结构以密排六方为主;而未添加CTAB时得到的是以面心立方为主的菜花状钴颗粒。片层结构穗状钴颗粒的比饱和磁化强度与矫顽力分别为116.17A·m2·kg-1与20.3kA·m-1,而菜花状钴颗粒的比饱和磁化强度及矫顽力分别为158.24A·m2·kg-1与9.174kA·m-1,分析认为这种差异可能是由钴颗粒粒径、磁晶各向异性、形状各向异性以及内部缺陷所导致。

温度对超细钴颗粒形貌及磁性能的影响

以硫酸钴、酒石酸钾钠、水合肼为原料,通过液相还原法在不同反应温度下制备出形貌各异的超细钴颗粒。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)分别观察了样品的形貌、晶体结构和静磁特性。结果表明,利用水合肼还原硫酸钴制备的纯钴颗粒形貌随温度发生变化,温度对[C4H4O6]2+在不同晶面上吸附量的影响导致了不同晶面生长速率;随着反应温度的升高,超细钴颗粒剑状花瓣明显增强,反磁化过程中剑状花瓣内磁畴运动困难,最终导致所制备的钴颗粒矫顽力逐渐增加。

液液两相法制备纳米钴颗粒的研究

采用液液两相法制备了纳米钴颗粒,探讨了反应温度,钴液初始浓度,微乳液用量,还原剂用量等工艺条件对纳米颗粒形貌及粒径的影响,并对产品晶体、磁学性质进行了表征。结果表明:采用两相法,成功地制备出了平均粒径为15nm的Co纳米颗粒,其优化条件:温度为55℃,钴液初始浓度为0.12mol/L,微乳液用量为10mL,还原剂用量为1.6 mL。其晶体结构为密排六方结构,饱和磁化强度为89.8emu/g,矫顽力为256.7Oe。

含超微氧化亚钴颗粒Beta分子筛的合成及其催化乙苯氧化性能（英文）

杂原子分子筛是指在硅铝分子筛或磷铝酸盐分子筛中含有骨架内或骨架外某种原子或其化合物的分子筛.这些杂原子可以是某些主族元素(如硼、锗、镓)或有变价特性的过渡金属元素(如钛、铁、钴、镍)等.将杂原子或其化合物通过浸渍、离子交换、水热晶化等方式引入沸石分子筛骨架中形成杂原子分子筛,往往可以改变沸石分子筛的骨架结构和理化性能,并赋予沸石分子筛新的催化反应性能.自1983年钛硅分子筛TS-1被发现能够高效催化烯烃环氧化以来,许多杂原子分子筛因其在催化烷烃类及芳烃类氧化、醛酮选择氧化及烯烃类环氧化等领域表现出的优良性能得到了广泛关注.目前,合成含不同杂原子的分子筛已成为分子筛材料开发的一个重要内容.分子筛的微孔孔道结构赋予了被引入其中作为催化中心的杂原子对反应物/产物分子独特的择形选择性;同时,分子筛骨架与杂原子之间往往存在化学键或空间限域作用,使得杂原子在高温高压等反应条件下依然保持高度的分散性,避免由于团聚导致活性降低.钴离子及含钴化合物在烷烃及芳烃类催化氧化反应中表现出很好的活性,能够利用分子氧实现对高碳烷烃及烷基苯的催化氧化.将钴离子及其化合物引入具有合适孔道结构的分子筛,可以提高催化反应的选择性.目前将对含钴分子筛的合成研究主要有后处理法及直接水热法.后处理法包括负载法及离子交换法,用于制备含有钴物种的硅铝分子筛;而直接水热法主要用于制备含有骨架钴的磷酸铝分子筛.目前为止,使用水热法合成含钴的分子筛材料的合成及其催化应用至今鲜有研究报导.这主要是由于传统的分子筛合成体系的高碱性环境会导致钴盐的沉淀,导致其无法被引入分子筛.我们通过优化合成条件,利用含氟体系直接水热法将钴引入Beta分子筛,得到含超微氧化亚钴团簇的Beta沸石分子筛.通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、紫外-可见漫反射光谱、X射线光电子能谱、透射电子显微镜及H_2程序升温还原等表征手段对合成样品的物理化学性质进行了研究,并与使用浸渍、离子交换得到的含钴Beta沸石及水热合成得到的含钴AlPO-5分子筛的相关性质进行了对比.合成得到的含钴分子筛材料中,钴物种以亚纳米尺度的氧化亚钴颗粒形式存在.我们使用分子氧作为氧源,考察了该含超微氧化亚钴的Beta沸石作为催化剂催化乙苯氧化反应的活性.与浸渍、离子交换制得钴硅分子筛及含有骨架钴的磷酸铝分子筛材料相比,含超微氧化亚钴的Beta分子筛表现出更高的催化活性及对苯乙酮/醛的选择性.

纳米至亚微米级钴颗粒的合成与表征

基于水合肼配位和多元醇还原法制备钴（Co）颗粒,并对所得颗粒进行物理表征。实验结果表明,根据不同的醇还原温度策略可以获得不同尺度、晶型和性质的Co颗粒。采用恒温热注射法还原时,高温下Co质点在多元醇溶液中被瞬间还原导致晶核爆发式生成。受结晶生长动力学的限制所得Co颗粒处于纳米尺度（89~139nm）并具有无定型结构。采用程序升温还原法时,Co质点在多元醇中的过饱和度始终处于较低水平。随后被还原出的Co质点在有限数目的晶核上缓慢生长,由此得到亚微米级（200~600nm）且具有六方密堆晶格的颗粒。

氮掺杂碳包覆纳米钴颗粒用于硝基芳烃室温选择性加氢（英文）

通过硝基芳烃选择性加氢能高效地制备芳香胺和环胺,其中芳香胺作为重要的化工中间体应用于多个领域(精细化工、商业产品和聚合物).在加氢反应过程中,硝基的还原伴随着生成一些副产物(如亚硝基和偶氮化合物).同时对于含还原性基团的取代硝基苯,硝基的选择还原也面临着很大的挑战.金属钴是常用的硝基加氢催化剂活性成分,但是由于对反应底物的过度吸附,导致其选择性不高.早期研究发现,氮掺杂碳催化剂能有效吸附硝基基团,从而在硝基苯加氢中表现出一定活性,但对分子氢的活化不足.因此,氮掺杂碳作为吸附材料与钴构建复合催化剂,能够发挥吸附和活化氢的协同作用,从而高效催化硝基苯加氢.基于此,本课题组发展了一种制备方法,可将钴颗粒尺寸限制在10 nm左右,且包覆在氮掺杂碳中,并应用于对硝基苯酚的室温选择性加氢反应中,发现相较于碳负载钴和氮掺杂碳催化剂,所制催化剂在室温下表现出了很好的活性和选择性.在此基础上,本文采用元素分析、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)等手段对催化剂形貌和结构进行了研究.表征结果表明,保持钴前驱体的量不变,随着氮化碳加入量的增加,催化剂中氮掺杂浓度提高;当氮化碳/钴>1时,氮掺杂浓度不变.红外结果表明,与普通碳载体相比,氮掺杂碳对硝基苯有很强的吸附作用,而氮掺杂碳包覆的钴催化剂也表现出同样的结果.通过调节氮的掺杂浓度,一方面可以修饰碳载体的电子结构,增加表面缺陷的浓度,提高与反应底物的相互作用;另一方面可以促进电子由钴颗粒转移至与之相连的氮原子上,因此进一步促进钴颗粒对分子氢的活化作用.该复合结构的催化剂实现了底物吸附和氢活化的协同作用,氮掺杂碳将反应底物吸附在表面,钴颗粒活化氢,随后解离的氢原子与表面吸附物反应,从而实现硝基苯的高效加氢.其中Co@NC-1催化活性最高,并在循环套用10次后,仍维持较高的催化活性,同时对含其它取代基的硝基苯均表现很高的活性和选择性.

氮掺杂碳层包覆金属钴颗粒与氮掺杂石墨烯纳米复合材料作为高容量锂离子电池负极材料（英文）

合成了一种石墨烯基纳米复合材料即:由氮掺杂碳层包覆的金属钴纳米颗粒,充分分散于氮掺杂的石墨烯表面。这种纳米复合材料进一步提高了石墨烯的导电性,增加了石墨烯的储锂容量。该材料被用作锂离子电池负极材料,在性能测试中展现了良好的循环性能,在以100 m A·g-1的电流密度循环200圈后,放电容量高达950.1 m Ah·g-1,库伦效率约为98%。

褪黑素抑制NLRP3炎症小体激活缓解钴铬钼颗粒引起的骨溶解

背景:假体周围骨溶解是人工关节置换术最常见的远期并发症,研究表明炎症小体可能在其发病过程中发挥重要作用。褪黑素是松果体分泌的节律调节激素,具有抗炎、抗氧化和抗肿瘤等多种功效,但其对骨溶解和炎症小体的影响还有待探索。目的:探究褪黑素对磨损颗粒诱导的骨溶解与NLRP3炎症小体激活的作用。方法:①体内实验:取15只C57BL/6小鼠,采用随机数字表法随机分为假手术组、骨溶解组、褪黑素组,每组5只。骨溶解组、褪黑素组通过向颅骨矢状缝内注射钴铬钼颗粒建立骨溶解模型,注射后,褪黑素组腹腔注射50 mg/(kg·d)的褪黑素,连续注射14 d。药物干预结束后取小鼠颅骨,进行Micro-CT分析,观察颅骨矢状缝周围微观结构变化。②体外实验:取小鼠骨髓源性巨噬细胞与THP-1细胞(已诱导分化为巨噬细胞),均分为7组干预,分别为正常组、脂多糖组、脂多糖+钴铬钼组及褪黑素0.5,1,1.5,2 mmol/L组(褪黑素干预各组均加入脂多糖与钴铬钼)。药物干预6 h后,采用Western blot法检测细胞裂解液或细胞培养上清中炎症小体相关蛋白(NLRP3、Caspase-1、白细胞介素1β和焦孔素D、焦孔素D-N末端)的表达,通过乳酸脱氢酶释放与活死荧光染色观察细胞毒性和死亡情况。结果与结论:①体内实验:micro-CT扫描3D重建图像显示,骨溶解组小鼠颅骨矢状缝周围骨量明显减少,骨组织结构被严重破坏;与骨溶解组相比,褪黑素组小鼠颅骨矢状缝周围骨量明显增加,组织结构破坏减少。②体外实验:对于小鼠骨髓源性巨噬细胞,脂多糖显著上调了细胞裂解液中NLRP3蛋白的表达,而褪黑素干预可呈剂量依赖性降低NLRP3蛋白的表达;钴铬钼颗粒显著上调了细胞裂解液中焦孔素D-N末端及细胞培养上清中Caspase-1、白细胞介素1β的蛋白表达,而褪黑素干预可呈剂量依赖性降低这些蛋白的表达。对于THP-1细胞,钴铬钼颗粒显著上调了细胞培养上清中Caspase-1、白细胞介素1β的蛋白表达,而褪黑素干预可呈剂量依赖性降低这些蛋白的表达。乳酸脱氢酶释放与活死荧光染色显示,钴铬钼颗粒显著增加了小鼠骨髓源性巨噬细胞培养上清中乳酸脱氢酶的释放及细胞的死亡,而褪黑素干预可减少乳酸脱氢酶的释放及细胞的死亡。③结果表明:褪黑素可以抑制磨损颗粒诱导的炎症小体激活和焦亡,抑制假体周围骨溶解。

取向磁场对钴颗粒填充硅橡胶磁流变弹性体动态黏弹性的影响

为了研究取向磁场强度对磁流变弹性体(MRE)动态黏弹性的影响规律及影响机制,采用溶剂热法制备球状钴颗粒,SEM和XRD表征结果显示,其粒径为1~2μm,呈密排六方结构。以硅橡胶为基体,以钴颗粒为填充相,分别在0mT、480mT、1 154mT取向磁场强度下制备MRE,并在不同工况下测试其动态黏弹性。实验结果表明,Co颗粒填充的MRE微观结构的有序性随取向磁场强度增大而增加,其储能模量G′、损耗模量G″和磁流变效应也随之提高;当取向磁场强度增大到一定程度,由于有序结构趋于稳定,动态黏弹性随取向磁场的变化较小。

碳包覆镍/钴纳米颗粒的爆轰合成法

用掺杂一定比例的硝酸镍盐/硝酸钴盐、尿素、无水乙醇与猛炸药泰安制成水溶性炸药,在密闭容器氮气保护下,爆轰合成碳包覆镍/钴纳米晶颗粒。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和Raman光谱仪等对爆轰产物的形态结构和组成成分进行测试。实验结果表明,爆轰产物以金属纳米晶为核,周围包覆多种形态的碳物质且形成包覆结构特征比较完整的碳包覆镍/钴纳米颗粒,包覆层主要由无定形碳、石墨和微量的富勒烯构成。

球形钴颗粒的制备及吸波性能研究（英文）

以CoSO_4·7H_2O为钴源,C_4H_4KNaO_6·4H_2O为络合剂,N_2H_4·4H_2O为还原剂,NaOH为pH调节剂,CTAB为形貌控制剂,通过液相还原法成功制备出了具有特殊形貌的球形钴颗粒。采用扫描电子显微镜(SEM),X-射线衍射仪(XRD),振动样品磁强计(VSM)以及矢量网络分析仪对钴颗粒形貌、晶体结构、静磁性能以及微波频段内的电磁参数进行表征。研究表明钴颗粒的比饱和磁化强度为123(A·m^2)/kg,矫顽力为176×79.6 A·m^(-1)。钴颗粒在9.8、15 GHz时出现明显介电损耗峰。钴颗粒复磁导率实部随着频率增加逐渐降低,显示了良好的频散特性,而虚部在微波频段内呈现宽化的共振峰,经分析为自然共振和交换共振共同作用所致。根据传输线原理计算反射损耗,发现当厚度为5.5 mm时在12.4 GHz处得到最大反射损耗13.2 dB,此时有效损耗频宽(≤10 dB)为1.6 GHz,表明实验制备的钴颗粒具有良好的吸波特性。

金属-金属假体中钴铬颗粒毒性的研究进展

随着金属-金属(MoM)假体的广泛应用,其副作用受到了广泛的关注与研究。MoM假体在机械磨损和生物环境侵蚀等因素作用下产生钴铬颗粒。本文对影响MoM假体磨损的因素,钴铬颗粒的特性、全身传播及代谢、细胞毒性、基因毒性及免疫相关作用,以及不同药物对Co^(2+)的解毒作用机制做一综述。

碳点衍生的碳纳米花负载钴单原子和纳米颗粒用于高效的氧还原反应

锌空气电池(ZABs)具有高能量密度(1086 mWh gZn^(–1))、价低、易回收等优势,引起了学者们的广泛关注.空气电极发生的氧还原反应(ORR)/氧析出反应(OER)是控制整个ZABs效率的关键.因此,设计和开发高效的ORR电催化剂对于ZABs商业化至关重要.目前,Pt基电催化剂仍是最有效的ORR电催化剂,但Pt资源稀缺,价格高昂,Pt基电催化剂稳定性差等缺点阻碍了其商业化.因此,研究高活性和高稳定性的ORR非贵金属电催化剂十分重要.碳点(CDs)作为一种新型的零维高分子碳材料,具有低毒、高导电性等优势,被广泛用于碳基材料的前驱体.CDs具有sp^(2)杂化晶核、丰富的边缘位点和大量的官能团(如‒NH_(2),‒COOH和‒OH),这些表面官能团为过渡金属原子提供了很强的锚定位点,可用于构筑各种碳负载过渡金属催化剂.本文设计合成了一种新型的碳基ORR电催化剂,其由CDs衍生的三维碳纳米花(CNF)负载Co单原子(SAs)和纳米颗粒(NPs)构成.利用CDs在二次水热过程中形成了3.66 nm的超薄纳米膜并构筑成3D的多孔CNF结构.X射线衍射、高角度环形暗场原子分辨率扫描跃迁电子显微镜和X射线吸收光谱结果表明,材料中的SAs和NPs共存.测试结果表明,Co SAs/NPs CNF拥有可以和商业Pt/C相当的ORR活性(E_(1/2)=0.83 V(vs.RHE),j_(L)=6.13 mA cm^(-2)),且具有良好的稳定性.同时,利用SCN–可以毒化SAs和NPs,而EDTA只能毒化SAs的特性,证明了Co SAs和Co NPs协同促进了整个催化反应过程.理论计算表明,相邻Co NPs的存在优化了Co-N_(4)位点的电子结构,显著降低了ORR决速步骤(*OOH吸附)的能垒.因此,在整个催化反应过程中,Co SAs和Co NPs协同改善了ORR过程中的电子和质子转移行为.Co SAs/NPs CNF较大的比表面积和丰富的多孔结构有利于O_(2)和质子传输,基于其组装的ZABs的能量密度高达1000.58 mWh gZn^(–1)(理论值的93.69%)和循环运行1300次性能依然稳定.综上,本工作为高性能ORR电催化剂的设计提供依据.

溶剂热条件下钴微纳米颗粒的构筑习性

以乙酸钴为钴源,水合肼为还原剂,在不同表面活性剂下,溶剂热法制备出不同形貌的二维、三维钴微纳米颗粒。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线能量色散谱（EDS）和X射线衍射（XRD）对产物进行了表征。采用自制的2-十一烷基-1-二硫脲乙基咪唑啉季铵盐（SUDEI）为表面活性剂时,制备出直径400～600nm,厚度约100nm的六角盘状二维产物,采用其他表面活性剂只能制备出三维的花状钴。初步探讨了溶剂热条件下钴微纳米颗粒的构筑习性。

钴铬钼颗粒对大鼠骨髓基质干细胞cbfalmRNA的抑制

目的:探讨钴铬钼(Co-Cr-Mo)颗粒对大鼠骨髓基质干细胞(BMSC)成骨特异性转录因子cbfal(corebinding factor a l)mRNA的影响。方法:条件培养液(含0.00％、0.005％和0.001％的Co-Cr-Mo颗粒)干预第7d与第14d细胞,Annexin V法检测凋亡率、RT-PCR和原位杂交检测cbfalmRNA变化,结果:随着培养时间延长和颗粒浓度增加,BMSC凋亡率增加,cbfalmRNA表达减少,与对照组显著差异(P<0.05),cbfalmRNA阳性细胞数目降低,与对照组显著差异(P<0.05)。结论:Co-Cr-Mo颗粒引起BMSC的cbfalmRNA减少,降低其成骨分化能力。

爆炸法合成碳包裹铁和钴纳米颗粒

以苦味酸/二茂铁和苦味酸/乙酸钴为爆炸物,通过热引发方式使其在不锈钢耐高压容器中发生爆炸反应来制备碳包裹铁和碳包裹钴纳米颗粒.采用TEM,HRTEM和XRD等分析方法对包裹型颗粒的形貌、尺寸、微观结构及中心颗粒的物相结构进行表征.苦味酸/二茂铁的爆炸所得碳包裹铁纳米颗粒的粒径分布非常窄(5～20nm),被包裹的中心铁颗粒多为圆球形单质铁,呈体心立方结构.苦味酸/乙酸钴爆炸产生的碳包裹钴纳米颗粒的粒径在10～60 nm范围内,被包裹的中心钴颗粒星圆球形或圆锥形,为具有面心立方结构的单质钴.

废弃吸附剂衍生的钴修饰碳材料活化过氧单硫酸盐降解双酚A

首先合成了一种羧甲基壳聚糖气凝胶(CMCS)吸附剂,并将其应用于净化钴离子废水;然后对吸附钴离子后的废弃吸附剂进行改性和煅烧,合成了负载钴纳米颗粒氮掺杂碳材料(Co@NC-800),并将其应用于活化过氧单硫酸盐(PMS)降解双酚A(BPA)。结合动力学分析与多种表征手段结果共同证明了Co纳米颗粒是主要的活性位点;并通过调控煅烧温度,探明石墨氮有利于提高Co纳米颗粒与碳载体的协同作用,从而促进PMS的活化。自由基淬灭实验和电化学测试分析确定了硫酸根自由基(SO_(4)^(·-))和羟基自由基(·OH)是Co@NC-800/PMS体系中主要的功能活性物种。本研究为废水固废物高效利用制备催化剂材料提供了一种新的思路。

石墨烯片层上单分散聚酞菁钴衍生超细钴纳米颗粒促进Li-S电池中多硫化锂的反应动力学

锂硫(Li-S)电池被认为是下一代具有潜力的高能量存储设备。然而,多硫化锂(LiPSs)的穿梭效应及其在电解液中的溶解,以及使穿梭效应更加严重的LiPSs迟滞的转化动力学等问题严重制约了Li-S电池的商业化进程。基于此,本文采用了将具有Co−N_(x)配位结构的聚酞菁钴(CoPPc)原位转化为嵌入碳基体中的钴纳米颗粒(Co NPs),同时将其单分散在石墨烯片层上的策略来解决上述问题。其中,Co纳米颗粒可以提供丰富的吸附和催化位点,石墨烯片层可以作为良好的LiPSs传输和电子传导平台。由于这些优点,将其用于锂硫电池正极时(硫含量高达70 wt%),LiPSs的反应动力学得到显著增强;在0.2C时能提供高的初始容量(1048 mA·h/g)及在2C时可达399 mA·h/g的良好倍率性能。