可控合成具有增强光催化性能的CeO_(2)纳米中空球/g-C_(3)N_(4)纳米复合材料

以Ce(NO_(3))_(3))·6H_(2))O和三聚氰胺为原料,采用简单的原位聚苯乙烯球模板法成功合成了一种新型CeO_(2)纳米中空球/g-C_(3)N_(4)纳米复合材料。将其用于紫外光催化降解对硝基苯胺(PNA)。结果表明,当CeO_(2)的复合质量分数为2.5%时,PNA降解效率达到90.26%。动力学拟合结果表明,PNA光催化降解过程符合拟一级反应动力学特征。与g-C_(3)N_(4)(k=0.0060 min^(-1))和CeO_(2)(k=0.0023 min^(-1))相比,CeO_(2)纳米中空球/g-C_(3)N_(4)复合材料光催化降解PNA的反应速率常数(k=0.0110 min^(-1))分别提高了1.8倍和4.8倍。CeO_(2)和g-C_(3)N_(4)复合后形成的异质结构促进了光生载流子的分离,延长了光生载流子的寿命,从而显著提高了光催化性能。

纳米TiO_(2)微球的制备及光催化降解气相苯特性

以四氯化钛和尿素为原料,通过溶剂热法制备了纳米TiO_(2)微球。利用XRD、FE-SEM、TEM、UV-Vis、BET测试手段对样品的组成、结构、形貌、光学性能、比表面特性进行分析,以气相苯为目标降解物,研究不同溶剂热时间所制备的微球对光催化活性的影响。结果表明,随溶剂热时间的延长,TiO_(2)微球结构经历了实心-核壳-空心的演变过程,但均由20 nm以下的颗粒组成。此类微球的光吸收带边出现明显“蓝移”现象,且光吸收性能较P25 TiO_(2)要高,比表面积是其3~5倍。其中溶剂热时间为6 h所制备的核壳结构微球光催化活性最佳,降解气相苯的矿化率高达93%,高于P25 TiO_(2)近3倍,分析表明,该优异性能得益于核壳结构对光的充分反射吸收和高比表面积导致的吸附协同光催化特性。

5%Ag掺杂对MNO_(2)纳米棒和海胆微球形貌及其甲苯氧化性能的影响

采用水热法制备了MNO_(2)纳米棒和海胆微球,并原位掺杂5%Ag制备了Mn-Ag复合氧化物,利用SEM、XRD、BET、Raman等表征技术对其结构进行表征,并考察不同催化剂对甲苯的去除性能。结果表明:(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)的掺入量会对MNO_(2)的形貌产生影响,当其掺入量为2.28 g时,形成MNO_(2)纳米棒,当其掺入量为6.84 g时,形成MNO_(2)海胆微球;MNO_(2)纳米棒掺杂5%的Ag后,形貌未发生变化,但当MNO_(2)海胆微球掺杂5%Ag时,表面的纳米线较MNO_(2)海胆微球有所增长,且出现了缠绕现象,形成了空心鸟巢状结构;5%Ag掺杂后,对MNO_(2)纳米棒和MNO_(2)海胆微球的晶型未产生影响,均为α-MNO_(2),但5%Ag-MNO_(2)纳米棒出现了Mn2O_(3)的衍射峰;MNO_(2)海胆微球较MNO_(2)纳米棒的比表面积、孔径和孔容均增大,且Ag的掺杂进一步提高了MNO_(2)海胆微球的比表面积、孔径和孔容;MNO_(2)海胆微球比MNO_(2)纳米棒具有更好的甲苯去除性能,且5%Ag掺杂后,MNO_(2)海胆微球对甲苯的去除性能达到最好。

CeO_(2) 微球负载 Ru 催化氧化乙酸乙酯

利用水热法制备了CeO_(2)微球,并采用沉积沉淀法在CeO_(2)微球表面负载Ru,制备Ru/CeO_(2)微球。通过SEM观察了CeO_(2)微球的外观形貌;利用TEM观测了CeO_(2)微球表面Ru颗粒分布情况;XRD对样品的物相进行了分析;用氮气吸附-解吸比较了微球负载Ru前后比表面积和孔隙分布的变化;XPS测试分析了微球负载Ru前后表面化学结构的变化;通过H2-TPR和O2-TPD表征了微球负载Ru前后催化剂还原性和氧活化能力的变化,并进行了样品催化氧化乙酸乙酯性能的测试。结果表明,Ru/CeO_(2)的结构与CeO_(2)相似,均为介孔材料,其中Ru可以离子态进入CeO_(2)晶格,造成CeO_(2)晶格畸变;Ru/CeO_(2)催化剂呈现出贵金属和二氧化铈的强相互作用,活性氧物种较CeO_(2)增加,储氧释氧能力增强,促进了低温催化氧化乙酸乙酯性能的提升;随着Ru负载量的增加,Ru/CeO_(2)催化氧化乙酸乙酯的性能先提高后逐渐趋于平稳,负载量为1.0%时的样品效果最优,其T90与CeO_(2)的相比降低了28.5℃。

分级中空结构TiO_(2)纳米微球光催化剂的制备及其性能分析

以双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯与双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物为起始材料,通过水解-缩合反应合成实心TiO_(2)-SiO_(2)纳米微球;将这些微球经碱性水热反应和后续高温煅烧,制备分级中空结构TiO_(2)纳米微球光催化剂。通过TEM、DLS、FT-IR、EDS、XRD等表征手段对其形貌、单分散性、组分及晶体结构进行测试与分析;探讨碱性水热条件对分级中空结构形成的影响机理;研究煅烧温度对光催化剂性能的作用;通过罗丹明B的光催化降解实验来评估光催化剂的活性,并与商用P25进行对比。结果表明:所得纳米微球表面有明显的刺突、单分散性好,以钛酸盐为主要成分;钛酸盐的重结晶与二氧化硅的向内蚀刻是形成分级中空结构的关键;经500℃煅烧,所得催化剂保持分级中空结构,转变为锐钛矿相TiO_(2);其光催化性能卓越,对罗丹明B的降解速率常数k可达113.49×10^(-3)·min^(-1),是实心结构的3倍,是P25的1.45倍。分级中空结构TiO_(2)纳米微球光催化剂的制备方法简单有效,为光催化降解染料的研发提供了重要参考和理论指导。

CeO_(2)纳米酶对环磷酰胺所致斑秃小鼠毛发生长的影响

目的 探讨氧化铈(CeO_(2))纳米酶对环磷酰胺所致斑秃小鼠模型毛发生长的影响。方法 将雌性C57BL/6J小鼠30只随机分为空白组、模型组和CeO_(2)纳米酶组(300μg/mL),每组10只。模型组和CeO_(2)纳米酶组小鼠采用单次腹腔内注射环磷酰胺注射液,构建斑秃小鼠模型。CeO_(2)纳米酶组小鼠给予300μg/mL CeO_(2)纳米酶外涂于小鼠背部剃毛区,空白组和模型组小鼠均予以等体积的PBS溶液外涂,1次/d,连续27 d。实验结束后(第28天)肉眼观察小鼠背部秃发区毛发生长情况并进行评分;HE染色小鼠背部经处理的皮肤组织计算单位视野内毛囊数量;酶联免疫吸附试验(ELISA)法检测小鼠血清细胞间黏附分子-1(ICAM-1)及内皮细胞白细胞黏附分子-1(ELAM-1)水平;水溶性四唑盐-1法(WST-1)检测皮肤组织丙二醛(MDA)及超氧化物歧化酶(SOD)含量。结果 与空白组相比,模型组小鼠毛发生长及毛发评分显著下降(P<0.05),毛囊数量明显减少(P<0.05),血清ICAM-1及ELAM-1水平升高(P<0.05),皮肤组织MDA含量升高而SOD含量降低(P<0.05);与模型组相比,CeO_(2)纳米酶组毛发生长及毛发评分显著增加(P<0.05),毛囊数量明显增多(P<0.05),血清ICAM-1及ELAM-1水平降低(P<0.05),皮肤组织MDA含量降低而SOD含量升高(P<0.05)。结论 外用CeO_(2)纳米酶对环磷酰胺所致斑秃小鼠模型具有促进毛发再生的作用,为CeO_(2)纳米酶外用治疗斑秃提供了实验依据。

纳米CeO_(2)掺杂的YBCO超导块材的制备及其性能

本文采用两种熔渗生长工艺(011-IG和211-IG)制备纳米CeO_(2)掺杂的Y-Ba-Cu-O(YBCO)超导块材,同时使用一种坑式籽晶模式来阻止薄膜籽晶在热处理过程中的移动,随后对样品的生长形貌、微观结构和超导性能进行研究.结果表明,在低掺杂量(质量分数为1%)下,YBCO晶体的正常生长不会受到影响,用两种工艺均能成功制备生长完全的单畴YBCO超导块材,且籽晶的位置没有发生任何移动,证明了新籽晶模式的有效性.扫描电子显微镜结果表明,纳米CeO_(2)掺杂可以有效细化超导块材内Y_(2)BaCuO_(5)(Y-211)微米级粒子的尺寸,且该方法对两种工艺均有效.低温磁性测试结果表明,011-IG法制备的纳米CeO_(2)掺杂的样品在低外场下呈现出比未掺杂样品明显优越的J_(c)性能,说明细化的Y-211粒子可以有效地提高δl型钉扎.此外,相比211-IG法制备的样品,011-IG法制备的样品在磁悬浮力、微观形貌和J_(c)性能等方面表现更优越,因此011-IG法是一种更有潜力的制备工艺.本文结果对进一步提高YBCO超导块材的性能和优化制备工艺有重要意义.

纳米SiO_(2)粒子表面接枝共聚合物微球的制备及其吸附Cu^(2+)性能

采用KH570对纳米SiO_(2)进行改性,将其作为Pickering乳液的稳定剂;利用反相(Pickering)乳液聚合法制备SiO_(2)@丙烯酰胺(AM)-丙烯酸(AA)共聚物复合微球,并对改性前后纳米SiO_(2)以及复合微球的结构、形貌及质量损失进行了表征;探究pH值、温度和单体比例对复合微球吸附Cu^(2+)效果影响,并对吸附过程进行动力学和吸附等温线拟合。结果表明,改性后的纳米SiO_(2)亲油性增强,提高稳定乳液的能力;Cu^(2+)吸附实验表明,复合微球吸附的最佳pH值为6,且吸附量随着AA用量增加而增大;复合微球吸附Cu^(2+)的过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型。

利用聚苯乙烯纳米球刻蚀方法结合水热生长制备周期有序δ-MnO_(2)纳米阵列

利用聚苯乙烯(polystyrene,PS)纳米球刻蚀结合水热生长,制备了周期有序的δ-MnO_(2)纳米阵列。首先通过PS纳米球自组装,形成密堆积单层膜,并转移到硅(Si)衬底上。随后反应离子刻蚀(reactive ion etching,RIE)被用来减小PS纳米球的尺寸。然后磁控溅射铜(Cu)材料作为隔离层。将Si衬底上的PS纳米球去除后,磁控溅射MnO_(2)材料。最后通过化学腐蚀方法去除Cu膜,使覆盖在Cu表面的MnO_(2)一起去除,从而得到用于后续水热生长的周期有序排布的MnO_(2)种子位点。制备不同周期的纳米阵列,可通过选择不同直径的PS纳米球获得。通过扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)确认了周期为500和800 nm纳米阵列的形成。利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)方法确认了阵列中MnO_(2)材料为δ相。本研究为制备半导体材料的有序结构提供了一种新的方法。

掺入纳米CeO_(2)颗粒对Ti6Al4V的微弧氧化涂层性能的影响

采用脉冲电源在磷酸盐和硅酸盐等复合电解液下对Ti6Al4V钛合金进行表面陶瓷化处理,并研究在电解液中掺杂不同质量浓度CeO_(2)颗粒制备出的陶瓷涂层性能的变化,确定最佳掺杂浓度。应用XRD、SEM和EDS等手段表征了MAO涂层的物相组成、表面形貌和元素组成,并对比分析了CeO_(2)颗粒掺杂前后的厚度变化和电化学腐蚀行为。制备出的MAO陶瓷涂层具有复杂的多相复合结构,主要以金红石TiO_(2)和锐钛矿TiO_(2)为主,含有部分Al_(2)TiO_(5)和SiO_(2)相,另外还含有晶态的Al2O3和少量非晶态Al2O3;在电参数、反应时间和电解液温度不变的条件下,在电解液中掺杂CeO_(2)能轻微提高MAO涂层的厚度,并改变各相之间的转化率,提高氧化膜的耐蚀性。随着掺杂质量浓度的提高,膜层的光滑度先提高后降低,膜厚逐渐增加,耐蚀性先提高后降低;掺杂质量浓度为1.00 g·L^(-1)时平均膜厚达到12.02μm,涂层表面最光滑,涂层的致密性最好,致密层电阻Rb大大提高,此时的腐蚀速率最低为0.79μm·a^(-1),耐蚀性最好。

单层Ag-SnO_(2)空心纳米球的制备及气敏特性研究

采用水热法结合高温煅烧,以碳球为模板制备了纯SnO_(2)和不同含量的Ag-SnO_(2)单层空心纳米球。通过对壳层材料进行贵金属Ag掺杂,利用Ag的化学催化活性以及Ag与SnO_(2)之间的功函数差值提高了材料的气敏性能。对样品的形貌进行了表征,结果表明:制备的材料为单层纳米颗粒结合形成的具有大量介孔的球壳结构。通过对制备的几种材料进行气敏性能测试,结果表明:Ag掺杂不仅有效降低了材料的最佳工作温度,而且大幅度提高了材料的响应值,在100μL/mL乙醇浓度下,Ag-SnO_(2)的响应值是纯SnO_(2)响应值的10倍多。另外,探讨了Ag-SnO_(2)空心纳米球的气敏机理。

Fe促进的Pt@CeO_(2)催化剂用于CO_(2)加氢制C_(1)产品

在Pt@CeO_(2)核壳纳米球表面引入过渡金属助剂,探究了不同过渡金属的引入对其CO_(2)加氢性能的影响.研究结果表明,Fe物种的引入对加氢性能的提升效果最佳,液体C_(1)产率达到6.34×10^(-2) mmol·g^(-1)_(cat.)·h^(-1).透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、N_(2)吸附-脱附实验、CO_(2)程序升温脱附(CO_(2)-TPD)和H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)等表征结果表明,Fe物种在Pt@CeO_(2)表面均匀分散,且Fe的存在降低了Pt物种的电荷密度,产生了更多的Pt^(2+)物种,提高了产物中甲醇的选择性.此外,Fe的存在还促进了更多氧空位(O_(v))的形成,进而促进了对CO_(2)的吸附及后续的加氢反应,提高了催化活性.

添加CeO_(2)对超音速火焰喷涂微纳米结构WC-10Co4Cr涂层组织和性能的影响

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术制备了微纳米结构WC-10Co4Cr涂层和质量分数1%CeO_(2)改性微纳米结构WC-10Co4Cr涂层,研究了CeO_(2)的添加对涂层显微组织、力学性能和耐磨粒磨损性能的影响。结果表明:CeO_(2)的添加对粉末烧结过程中Co_(3)W_(3)C相的形成有抑制作用,同时能够减少喷涂过程中W_(2)C相的生成;CeO_(2)改性涂层的孔隙率为未改性涂层的72%;CeO_(2)的添加会加剧涂层的铬元素聚集程度,不利于CoCr黏结相的生成;CeO_(2)改性涂层的力学性能和耐磨粒磨损性能均低于未改性涂层,显微硬度和断裂韧度分别降低了11%和7%,经过15 600 r磨损后,其磨损质量损失率比未改性涂层高36%。

CeO_2纳米空心球的制备与光催化性能研究

采用乳液聚合法制备了聚苯乙烯-丙烯酸微球(P(St-AA))为模板,通过无机物前驱体颗粒的自组装制备出CeO2/P(St-AA)复合微球,煅烧去除聚合物模板后,得到CeO2纳米空心球。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射和热重分析仪等测试手段对复合微球和CeO2纳米空心球的表面形貌和结构进行了表征。实验结果表明,CeO2空心球由面心立方相颗粒构成,内空心直径约为250nm,壳厚度约为20nm。CeO2纳米空心球对甲基蓝模拟染料废水具有良好的脱色能力,经4h处理后脱色率达到95%以上。

聚苯乙烯/CeO_2纳米复合微球的粒径及其影响因素

采用原位悬浮聚合法制备了聚苯乙烯/CeO2纳米复合微球。讨论了引发剂浓度、CeO2纳米粒子含量、分散剂聚乙烯醇浓度及复配分散剂等对纳米复合微球粒径及其分布的影响。结果表明,随着引发剂浓度和CeO2纳米粒子含量的增加,纳米复合微球粒径变小,粒径分布变窄;随着复配分散剂中聚甲基丙烯酸钠含量的增加,粒子粒径变小,粒径分别变窄。制得的聚苯乙烯/CeO2纳米复合微球粒径可控。

Ti掺杂CeO_(2)纳米片负载Pd催化剂催化醇类氧化:界面位点的催化作用

本研究通过Ti掺杂以及改变Ti的掺杂量可控制备了表面氧空位浓度不同的CeO_(2)纳米片,将其作为载体负载Pd物种后研究其醇类氧化性能。X射线光电子能谱、拉曼光谱以及X射线吸收谱的表征结果显示,CeO_(2)表面氧空位浓度和Pd^(2+)的比例正向相关。醇类氧化评价结果和构效关系研究显示,Pd^(2+)比例和表面的Ce^(3+)浓度分别与苯甲醇氧化反应的TOF值之间存在较好的线性关系,Pd与CeO_(2)形成的界面位点(Pd–O–Ce)是这类醇氧化催化剂的主要催化位点。本研究有助于认识金属和氧化物载体界面位点的催化作用,从而开发更好的醇氧化催化剂。

中空硒化钼纳米球光催化剂的构筑及宽光谱光催化性能研究

本文设计并合成了具有中空壳层结构的MoSe_(2)纳米球高效光催化剂,其在紫外-可见-近红外光区具有优异的光催化性能。中空壳层结构不但能够提供丰富的活性界面,而且有效地增加了材料对太阳光的利用率。紫外-可见-近红外漫反射光谱表明,中空结构的MoSe_(2)光吸收性能明显增强,光谱响应范围拓展至近红外光区。1T相MoSe_(2)具有高电导率促使更多的光生电荷参与氧化还原反应,同时1T-MoSe_(2)作为电子受体,进一步优化了光生载流子的转移途径和传输效率。中空MoSe_(2)纳米球在广谱照射下80.0 min内对罗丹明-B(Rh-B)的去除率高达88.9%,表现出良好的光催化活性。本文详细阐述了中空壳层结构MoSe_(2)纳米球的形成机制,对其光催化性能进行了探讨和总结。

利用煤焦油中酚类物质Stöber法制备碳纳米球用于CO_(2)吸附

煤焦油的排放和直接利用会造成严重的环境污染,开发高附加值材料的绿色合成方法及应用是煤焦油利用的关键。本文采用Stöber法以间苯二酚和中低温煤焦油为碳源与甲醛聚合制备了多孔碳纳米球CO_(2)吸附剂,通过扫描电子显微镜、N2吸附-脱附测试、傅里叶变换红外吸收光谱、X射线衍射等手段对样品进行测试和分析。考察了预聚温度、水热温度和煤焦油添加量对碳纳米球的孔结构和CO_(2)吸附性能的影响。预聚温度为60℃、水热温度为200℃时,产物具有最优异的比表面积和CO_(2)吸附性能。C_(1)-R_(1)-RT-200吸附剂的比表面积达到787m^(2)/g,CO_(2)最大吸附量为4.64mmol/g。当煤焦油占总投料质量的50%~76%时,产物的CO_(2)吸附性能较好,优于纯的间苯二酚模型化合物。所制备的多孔碳纳米球的CO_(2)吸附等温线可以很好地吻合Langmuir等温线模型,说明多孔碳纳米球对CO_(2)的吸附为单分子层吸附。

CeO_2纳米球的制备及其降解甲基橙反应性能

以Ce(NO3)3·6H2O为铈源,采用水热合成法制备了Ce O2纳米球催化剂,利用N2吸附-脱附、X射线粉末衍射、扫描电镜等技术对其进行了表征,并以甲基橙(MO)为模拟污染物评价了Ce O2纳米球的光催化性能,探讨了催化剂加入量、甲基橙初始浓度、p H值、H2O2的添加对Ce O2纳米球光催化性能的影响。结果表明,采用水热合成法制备了Ce O2纳米球光催化活性高于尿素共沉淀法制备的Ce O2纳米粒子;当甲基橙的初始浓度为10 mg/L,催化剂用量为1 g/L,p H值6.2,光照3 h后,甲基橙降解率为75%。

CeO_(2)/BiOBr/CNTs催化剂的制备及其降解抗生素性能研究

采用水热法合成了CeO_(2)、CeO_(2)/BiOBr、CeO_(2)/CNTs和CeO_(2)/BiOBr/CNTs复合纳米材料催化剂,利用XRD、SEM、BET和UV-Vis等方法对材料的结构、形貌和织构特性进行表征。在长弧氙灯照射下模拟太阳可见光降解抗生素,研究复合纳米材料的光催化氧化性能。结果表明,CeO_(2)与BiOBr、CNTs间的协同作用导致其对土霉素降解效果优于CeO_(2);CeO_(2)/BiOBr/CNTs对抗生素和可见光具有更高的吸收性能,比CeO_(2)/BiOBr和CeO_(2)/CNTs有更高的降解效率。在弱碱性环境下生成活性基团·OH,复合材料催化效果较好。复合材料禁带宽度都在可见光范围内,CeO_(2)的复合提高了材料的光利用效率,增强了材料的吸附性和电子-空穴对的迁移效率,进而提高其光催化活性。回收脱附实验表明,CeO_(2)/BiOBr/CNTs复合材料具有较好的稳定性。