水热法合成In2O3多孔纳米片及其甲醛气敏性能研究

采用水热法合成了In2O3多孔纳米片,研究了不同溶剂以及不同反应时间对材料形貌的影响,并探讨了纳米片的晶体生长机理。将In2O3多孔纳米片制备成旁热式半导体传感器,研究了甲醛气体的敏感性能。采用XRD、SEM对合成样品的物相和微观形貌进行了分析表征,研究结果表明,随着反应时间的增加,材料发生了相变,反应时间达到24 h时,形成了多孔、尺寸约1μm、厚度约50 nm的六方相片状产物。气敏性能研究表明,在加热温度为330℃时,传感器对50ppm甲醛的灵敏度达到8,响应时间和恢复时间分别为14 s和5 s,材料存在多孔结构,气体能够进行较快的吸脱附。该传感器可检测到最低浓度为1 ppm的甲醛,且其对1-100 ppm甲醛具有良好的线性关系。

辉钼矿剥离少层二维MoS_(2)纳米片及其NH_(3)气敏特性研究

为探究二维MoS_(2)纳米片对NH_(3)的气敏特性,以辉钼矿纯矿物为原料、乙醇水溶液为剥离溶剂,采用液相超声剥离法制备少层二维MoS_(2)纳米片;利用XRD、UV-vis、SEM、AFM等检测手段对产物物相组成和微观结构进行表征和分析,并通过静态配气法对MoS_(2)纳米片的NH_(3)气敏特性进行研究。结果表明:①剥离制备出的MoS_(2)纳米片为4~5单层,呈无规则多边形片层状,尺寸约200 nm,厚度约5 nm,具有较大的比表面积。②MoS_(2)纳米片对NH_(3)气体具有良好的响应—恢复特性,在工作温度100℃时获得最大灵敏度,并且具有良好的响应重现性和长期稳定性。③NH_(3)气体通过与MoS_(2)纳米片表面的吸附氧发生反应从而引起空穴累积层厚度的变化,实现MoS_(2)纳米片电阻的变化,进而产生电信号并实现气敏响应。研究表明,通过液相超声剥离法制备的MoS_(2)纳米片层数较少,且分散性较好,同时对NH_(3)气体具有良好的气敏特性。

Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片高效率去除废水中重金属的研究

通过刻蚀剥离法制备了Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片,探究了其对废水中重金属离子的吸附特性。通过SEM、XRD、AFM、FT-IR、Raman对Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片的形貌和结构进行了表征,通过ICP-MS对处理前后水体中重金属离子的含量进行了测试。结果表明剥离的Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片表面含有结构缺陷和羟基,当水体中Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)初始浓度为50 mg/L时,47.5 mg Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对其的去除效率高达90%以上,尤其是对Pb(Ⅱ)的去除效率达到了98.81%,吸附性能远高于大孔树脂、硅藻土和活性炭等常见吸附试剂。在Na(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)4种离子共存溶液中,Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对于Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的去除依然可以达到92%以上。通过动力学和吸附等温拟合,Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片对Pb(Ⅱ)的吸附符合拟二级动力学模型和Langmuir等温模型,对Pb(Ⅱ)的最大吸附量和最低检出限分别为81.7 mg/g和0.0094 mg/L。Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对重金属离子的吸附特性在化学工业、食品加工的废水处理中具有良好的应用前景。

三维g-C_(3)N_(4)泡沫负载Cu(OH)2纳米片的制备及其光催化还原CO_(2)性能

为了改善g-C_(3)N_(4)光催化还原CO_(2)过程中的气体传质、吸附和光生电荷分离效率,分别从泡沫孔结构构筑和构建异质结两方面进行光催化材料设计。采用表面活性剂发泡法制备g-C_(3)N_(4)泡沫(g-C_(3)N_(4)Foam),以此为基体通过化学镀铜和氢氧化处理制备g-C_(3)N_(4)泡沫负载Cu(OH)2纳米片(Cu(OH)_(2)/CNF)复合材料,对其结构和光催化性能进行分析。结果表明:g-C_(3)N_(4)Foam和Cu(OH)_(2)/CNF均展现出发达的三维微米孔网络结构,这种结构可从动力学层面优化CO_(2)在气-固催化反应中的传质和吸附,使CO_(2)吸附容量分别达到3.97 cm^(3)/g和3.59 cm^(3)/g,为g-C_(3)N_(4)粉末的2.96倍和2.68倍;同时,Cu(OH)_(2)/CNF样品中还形成大量二维Cu(OH)_(2)纳米片结构,不仅可以拓宽复合材料的光利用范围,还可通过g-C_(3)N_(4)/Cu(OH)_(2)异质结的构建促进光生电子向Cu(OH)_(2)表面转移,提升光生电荷分离效率;制备的Cu(OH)_(2)/CNF复合样品CO产率达到11.041μmol·g^(-1)·h^(-1),为g-C_(3)N_(4)Foam和g-C_(3)N_(4)粉末样品的2.76倍和6.83倍。

纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混凝土损伤本构模型及能量演化特征

采用纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混合掺入混凝土中,对混掺纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混凝土进行了受压性能试验,基于损伤力学理论和能量耗散原理分析了纳米SiO_(2)-CaCO_(3)增强混凝土的本构关系,建立了普通混凝土和纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混凝土损伤本构模型。结果表明:混掺纳米材料比单掺纳米材料对提升混凝土强度效果更佳,强度最大增幅为31.46%;混掺纳米材料显著降低了混凝土的弹性应变能释放速率,增大了混凝土的总应变能和耗散能,从而提高了混凝土的延性和韧性。基于SEM微观测试结果揭示了纳米材料对混凝土增强效应的作用机理。

基于Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料的自供能紫外探测器的制备及性能研究

为了获得高性能的自供能紫外探测器,结合热聚法和溶液法成功制备了Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料,并对其微观形貌、晶体结构、元素组成及价态进行了表征。结果表明,Bi_(2)O_(3)呈蜂窝状结构的块体,其附着在具有层状结构的g-C_(3)N_(4)纳米片上。基于该异质结制备了无需外加偏压即能工作的紫外探测器。在紫外光照射下,Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)光电探测器能够立即产生光电流并达到最大稳定值约0.43μA,相比于Bi_(2)O_(3)纳米块紫外探测器,其光电流提升了约1.05倍。值得注意的是,Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)紫外探测器还展现出了快的响应速度(约181.7 ms),并且其光电流与入射光强也具有良好的线性关系,表明该器件对不同强度的紫外光均能实现快速且稳定的探测。

热剥离g-C_(3)N_(4)纳米片的合成及光催化性能研究

以三聚氰胺为前驱体,合成块状g-C_(3)N_(4)(CN),再经简单的热剥离技术,成功制备多孔g-C_(3)N_(4)纳米片(CN-S)光催化剂。系统研究了不同热剥离时间对CN-S光催化还原Cr(VI)性能的影响。结果表明:经4 h热剥离后获得的样品CN-S(4h)比表面积和孔体积分别为191.88m^(2)·g^(-1)和1.109cm^(3)·g^(-1),而CN的比表面积和孔体积分别是7.82m^(2)·g^(-1)和0.092cm^(3)·g^(-1),说明热剥离可显著提升材料比表面积和孔体积,增加表面有效活性位点,延长可见光在其内部的多重散射,缩短光生电子-空穴对从材料内部迁移至表面的传输距离。此外,热剥离处理形成的碳空位可增强光生载流子分离效率。由此CN-S(4h)光催化还原Cr(VI)的效率达到99.0%。

中空多孔In_2O_3纳米纤维的成型机理及光致发光性能研究

利用静电纺丝技术结合高温煅烧方法制备了一维中空多孔结构的In2O3无机纳米纤维。采用热重分析仪(TGA)测试了前驱体复合纳米纤维在热处理过程中物质的质量变化;利用X射线衍射仪(XRD)确认产物的晶型;借助傅里叶红外变换光谱仪(FTIR)分析煅烧前后产物官能团的变化;利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察纳米纤维的微观形貌和结构,分析无机纳米纤维中空多孔结构的形成机理;利用荧光分光光度计测试了In2O3纳米纤维光致发光性能。结果表明,当In(NO3)3·4.5H2O/PVP=30%时,静电纺前驱体复合纳米纤维成型良好,且经高温煅烧后仍能保持纤维结构,但纤维直径明显减小;组成纳米纤维的In2O3纳米颗粒均为立方铁锰矿型,平均粒径大小约为27nm;在室温下,In2O3纳米纤维经250nm光激发后在505nm处出现较强的绿光发射峰。

负载γ-Fe_(2)O_(3)的壳聚糖多孔海绵对大鼠骨髓间质干细胞增殖和成骨分化的影响

目的:研究负载γ-Fe_(2)O_(3)的壳聚糖多孔海绵对大鼠骨髓间充质干细胞(rat bone marrow mesenchymal stem cell,r BMSC)增殖和成骨分化的影响。方法:使用冻干-交联法制备负载γ-Fe_(2)O_(3)浓度分别为1%、5%、10%和20%的壳聚糖海绵,并制备空白对照组。将rBMSC培养于海绵上,通过扫描电镜和共聚焦显微镜观察细胞黏附及增殖情况,通过CCK-8法检测细胞第1、3、5、7天的增殖情况,通过碱性磷酸酶(alkaline phosphatases,ALP)染色及活性检测和荧光定量PCR检测第7、14天ALP活性和成骨指标ALP、骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein 2,Bmp2)、胶原蛋白(collagenⅠ,Col1)和Runt相关转录因子2(core binding factor alphal 1,Runx2)的表达;使用茜素红定量法评估第21、28天细胞外基质矿化情况。结果:CCK-8结果显示rBMSC均能在材料上持续增殖,添加γ-Fe_(2)O_(3)对rBMSC增殖有促进作用;ALP染色及活性检测结果和PCR结果显示添加γ-Fe_(2)O_(3)能提高ALP活性并促进成骨指标表达;茜素红定量结果显示添加浓度为5%和10%时,矿化物形成量高于对照组(P <0.05)。结论:负载γ-Fe_(2)O_(3)的壳聚糖海绵能够促进rBMSC的增殖和早期成骨分化,浓度为5%和10%时对rBMSC成骨分化晚期矿化物形成有促进作用。

α-Fe_(2)O_(3)@SiO_(2)@Cu_(2)O核壳结构复合物的合成及其光催化性质的研究

采用水热法,以FeCl_(3)·6H_(2)O和NaH_(2)PO_(4)·2H2O为原料,制备了α-Fe_(2)O_(3)纳米颗粒,然后以TEOS作为硅源,CTAB作为造孔剂,制备α-Fe_(2)O_(3)包覆SiO_(2)的介孔材料,然后对SiO_(2)包覆的α-Fe_(2)O_(3)掺杂过渡金属Cu_(2)O,得到α-Fe_(2)O_(3)@SiO_(2)@Cu_(2)O核壳结构复合物,并且利用XRD对制备的产品进行表征,进行光催化活性的评价。结果表明,以高压汞灯为光源,亚甲基蓝浓度为15 mg/L,当催化剂用量为5 mg,90 min的降解率达到47.3%。

Cd掺杂In_2O_3多孔纳米球的制备及其甲醛气敏性能

采用水热和煅烧工艺制备具有良好分散性的多孔纳米球形Cd掺杂In_2O_3颗粒,并对其甲醛气敏性能进行测试。结果表明:Cd掺杂量较低时得到的粉末为纯立方In_2O_3相,当Cd掺杂量高于4.1%(原子分数)时,除存在立方In_2O_3相外,还存在微量立方Cd O相。Cd掺杂可极大提高In_2O_3多孔纳米球的甲醛气敏性能并且降低其最佳工作温度,4.1%Cd-In_2O_3最佳工作温度为60℃,远低于纯In_2O_3的最佳工作温度120℃,能显著降低In_2O_3传感器的能耗。且4.1%Cd-In_2O_3在60℃下对50×10^(-6)甲醛的灵敏度高达1 074,远高于纯In_2O_3在120℃下的最高灵敏度57。4.1%Cd-In_2O_3在60℃对50×10^(-6)甲醛的响应和恢复时间分别为326 s和912 s;Cd掺杂In_2O_3还可明显提高其气敏选择性能。

SnS_(2)/ZIF-8衍生二维多孔氮掺杂碳纳米片复合材料的锂硫电池性能研究

锂硫电池(LSBs)因能量密度高、原料储量丰富、环境友好等优点引起了广泛关注。然而,多硫化物的穿梭效应、反应过程中较大的体积膨胀以及硫较差的电子电导率等缺点极大地限制了其发展。本研究设计了一种SnS_(2)纳米颗粒与ZIF-8衍生的花状二维多孔碳纳米片/硫复合材料(ZCN-SnS_(2)-S),并研究了其作为锂硫电池正极的电化学性能。其独特的二维花状多孔结构不仅有效缓解了反应过程中的体积膨胀,而且为Li+和电子的传输提供了快速通道,杂原子N也促进了对多硫化物的吸附作用。并且负载的极性SnS_(2)纳米颗粒极大地增强了对多硫化物的吸附,从而使ZCN-SnS_(2)-S复合材料表现出优异的电化学性能。在0.2C(1C=1675 mA·g^(–1))电流密度下,ZCN-SnS_(2)-S电极循环100次后仍能保持948 mAh·g^(–1)的高可逆比容量,容量保持率为83.7%。即使在2C的高电流密度下循环300圈,ZCN-SnS_(2)-S电极仍具有546 mAh·g^(–1)的可逆比容量。

微波水热合成γ-AlOOH和γ-Al_2O_3纳米片

以九水合硝酸铝和尿素为原料,聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,在180℃微波水热条件下反应30min,制备了γ-AlOOH片状结构产物。此前驱物经600℃热分解2h,得到γ-Al2O3纳米片。采用SEM、TEM、SAED和XRD等方法对样品进行表征,并测试了γ-Al2O3纳米片对刚果红染料的吸附性能。实验结果表明,采用微波水热法可以得到长度约为1μm,厚度为30nm的γ-AlOOH纳米片,该产物经煅烧处理后可以得到微观形貌保持不变的γ-Al2O3纳米片,且片状结构表面存在介孔结构。γ-Al2O3纳米片状结构表现出对废水中刚果红污染物的强吸附性能。

γ-Al_2O_3对纳米SiO_2多孔绝热材料烧结行为的影响

针对纳米SiO2多孔绝热材料高温收缩问题,采用纳米γ-Al2O3作为添加剂,研究了煅烧温度和γ-Al2O3添加量对绝热材料体积收缩率的影响,以及γ-Al2O3的引入对材料绝热性能的影响。结果表明:煅烧温度越高,纳米SiO2多孔绝热材料体积收缩越严重。γ-Al2O3的引入能明显降低绝热材料的高温体积收缩率,当添加量为5%(质量分数)时,1 000℃体积收缩率从10.49%下降至3.47%,随着添加量的增加,抑制体积收缩效果越明显。在高温环境下,γ-Al2O3的引入对纳米SiO2多孔绝热材料绝热性能影响较小。此外,通过固体烧结动力学理论以及XRD、FESEM等表征方法阐释了γ-Al2O3抑制高温收缩机理。

纳米Fe-In_2O_3颗粒膜的结构和磁特性

采用射频溅射法制备了纳米“铁磁金属-半导体基体”Fex(In2O3)1-x颗粒膜,并研究了其结构和磁特性.根据颗粒膜低场磁化率x(T)温度关系和不同温度下的磁滞回线,证实了在一定的温度范围内,颗粒膜中的纳米铁颗粒表现出磁性弛豫效应:当截止温度TB=50 K时,颗粒膜的磁性由超顺磁性转变为铁磁性.当温度降低到某一临界温度TP时,颗粒膜中结构变化导致磁化状态发生“铁磁态-类自旋玻璃态”转变,探讨分析了在低温下颗粒膜发生结构变化的原因.

纳米In_2O_3的微乳液合成及酒敏性能

采用微乳液法制备超细In2O3粉体,粉体粒径为8 nm,在In2O3基体材料中掺杂Pd及金属氧化物,研制出实用性的热线型C2H5OH气敏元件,该元件功耗低(小于300 mW),选择性高,长期稳定性好。并考察了温度、湿度变化对气敏元件性能的影响,分析了元件的气敏机理。

Ce掺杂In_2O_3纳米纤维的制备及其三乙胺气敏性能(英文)

用简单有效的静电纺丝法制备了Ce掺杂的In2O3纳米纤维材料.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和扫描电子显微镜(SEM)对合成样品的晶体结构和形貌进行了表征.结果显示,此纤维材料的平均直径约为90nm,长度达到几十个微米.气敏性能测试结果表明,4%(w)Ce掺杂的In2O3纳米纤维对三乙胺的灵敏度最高,该气敏元件对3μL·L-1三乙胺的灵敏度达到2.6,响应时间为5s,恢复时间约为6s,且具有较好的选择性.

共沉淀法制备多孔TiO_2/Al_2O_3纳米复合材料及其光催化性能研究

以TiCl4 为钛源,Al（CH3）3 为铝源,采用共沉淀法制备出了具有高比表面积且热稳性良好的多孔TiO2/Al2O3 纳米复合材料.对合成的材料进行了XRD、SEM、氮气吸附脱附等温曲线测试及光催化性能测试.分析了焙烧温度对材料的结晶度和晶相组成、孔尺寸和比表面积的影响,并重点考察了焙烧温度对光催化性能的影响机制.制备出的材料在800 ℃高温焙烧后,比表面积仍高达50.9m2/g,同时其具有的高度连通的三维孔道结构也能很好地保持.研究发现复合材料中氧化铝的加入将氧化钛由锐钛矿向金红石的相转变温度提高了200～300℃,同时对材料的孔结构也有稳定作用.其中800℃焙烧的样品的光催化性能最好,紫外加可见光照射下,50min内对罗丹明B染料的降解率达81.7%.

Sb_2S_3纳米粒子修饰ZnO纳米片微纳分级结构的光电化学性能

采用恒电位方法,选择氯化钾和乙二胺(EDA)为添加剂,在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上制备了高度有序的ZnO纳米片阵列,通过二次电沉积得到了ZnO纳米片上生长纳米棒的微纳分级结构.利用化学浴沉积法在ZnO基底上沉积Sb2S3纳米粒子制备出了Sb2S3/ZnO纳米片壳核结构和Sb2S3/ZnO微纳分级壳核结构.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、瞬态光电流等对其形貌、结构组成和光电化学性能进行了表征和分析.结果表明,Sb2S3/ZnO纳米片上生长纳米棒分级壳核结构的光电流明显高于Sb2S3/ZnO纳米片壳核结构.在Sb2S3/ZnO纳米片壳核结构和Sb2S3/ZnO微纳分级壳核结构的基础上旋涂一层P3HT薄膜形成P3HT/Sb2S3/ZnO复合结构,以上述复合结构薄膜为光活性层组装成杂化太阳电池,其中,P3HT/Sb2S3/ZnO分级壳核结构杂化太阳电池的能量转换效率最高,达到了0.81%.

溶胶-凝胶法制备纳米In_2O_3粉末

以InCl3 ·4H2 O为原料 ,经水解、胶溶、凝胶、煅烧得到了纳米级In2 O3 。利用XRD ,TEM ,TG-DTA等测试手段对纳米级In2 O3 的晶粒生长过程进行了研究。计算表明 :随着煅烧温度的升高 ,平均晶粒度增大 ,而平均晶格畸变率则随着平均晶粒度的增大而减少。表明粒子越小 ,晶格畸变率越大 ,晶粒发育越不完整。应用相变理论计算得温度低于 5 0 0℃煅烧 1h ,晶粒生长活化能为 4.75kJ·mol-1,高于6 0 0℃时 ,晶粒生长活化能为 6 6 .40kJ·mol-1。TEM分析表明 :加入适量形貌控制剂 ,可使颗粒的粒径和形貌得到很大改善。