ZIF-67原位负载纳米纤维素基锂离子电池隔膜的制备及性能研究

本研究以纳米纤维素(CNF)为原料,经乙酰化、原位负载ZIF-67和浸渍电解液制备出一种新型ZIF-67@乙酰化纳米纤维素(ZIF-67@ACNF)锂离子电池隔膜,系统探讨了ZIF-67的粒径对隔膜结构及性能的影响。结果表明,当ZIF-67的粒径从0.46µm(ZIF-67_(4)@ACNF隔膜)减小至0.25µm(ZIF-67_(8)@ACNF隔膜)时,隔膜的孔隙率从74.2%减小至52.1%,离子电导率从0.75 mS/cm下降至0.22 mS/cm,界面电阻从112.5Ω增加至1115.7Ω,锂离子迁移数从0.41减小至0.31,电化学稳定窗口从5.1 V减小至4.5 V。采用ZIF-67_(4)@ACNF隔膜组装电池,在室温、0.5 C的条件下进行电池充/放电测试,初始容量达到159.6 mAh/g,循环200圈后容量保持率达到90%。

沸石咪唑骨架-67纳米粒子对亮绿染料的吸附行为研究

采用省时、环保、低成本的液相合成法,在室温下成功制备了比表面积高达425 m^(2)·g^(-1)的ZIF-67纳米颗粒。通过XRD、BET以及SEM等测试手段,研究了ZIF-67纳米颗粒的理化性能。由于高的比表面积,以及咪唑环与苯环的π-π键相互作用,ZIF-67纳米粒子对污水中的亮绿(BG)染料显示出1989 mg·g^(-1)的超高吸附能力。经过乙醇进行解吸再生处理后,ZIF-67显示出良好的可再生利用性能。经5次吸附-解吸循环后,ZIF-67纳米颗粒对BG的去除率仍大于85%,表明制备的ZIF-67纳米粒子对有机染料BG具有良好的吸附性能,为ZIFs材料在污水处理中的应用提供了新的思路。

ZIF-8原位负载Pd纳米粒子及其在Suzuki-Miyaura反应中的应用(英文)

将PdCl2与ZIF-8的反应原料ZnO和2-甲基咪唑按照一定的比例,采用机械化学法原位将Pd2+负载在ZIF-8上(Pd2+/ZIF-8)。然后用NaBH4将Pd2+/ZIF-8进行还原,得到均匀分散的Pd纳米颗粒(Pd/ZIF-8)。通过XRD、N2吸附、透射电镜、ICP-AES、XPS等对Pd/ZIF-8的结构、形貌、价态等进行了表征。结果表明用机械化学法原位制备的Pd/ZIF-8具有分散均匀、容易大量制备的优点。该催化剂不仅能高效催化Suzuki-Miyaura交叉偶联反应,并且能够多次循环利用。

基于磁性ZIF-67纳米材料的QuEChERS-超高效液相色谱-串联质谱技术同时检测小麦中17种真菌毒素

目的以磁性ZIF-67纳米材料为净化剂,建立一种QuEChERS-超高效液相色谱-串联质谱法(ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)同时测定小麦中17种真菌毒素的方法。方法样品经乙腈-水-柠檬酸(80:19:1,V:V:V)溶液提取,采用自制的Fe_(3)O_(4)@ZIF-67磁性纳米材料作为QuEChERS吸附剂进行净化,对提取条件、缓冲盐的选择、材料用量因素进行优化,并对建立的方法进行方法学评价。结果在一定范围内,17种真菌毒素线性良好(r^(2)≥0.9983),定量限(limits of quantification,LOQs)在0.1~10.0 ng/mL之间,平均回收率在80.2%~103.0%之间,相对标准偏差(relative standard deviations,RSDs)为2.1%~8.4%。结论该方法简便、准确,可满足小麦中17种真菌毒素的检测需要。

PET织物负载ZIF-67包裹钴基纳米针阵列的制备及其空气过滤性能

为了制备具有优良过滤性能的空气过滤器,采用简便的水热合成制备法,使用Co(NO_(3))_(2)·6H_(2)O作为Co源,在聚酯纤维表面垂直生长Co(CO_(3))_(0.5)(OH)·0.11H_(2)O纳米针阵列(钴基纳米针阵列),并通过气相沉积的方法在钴基纳米针阵列表面原位生长具有静电吸附作用的ZIF-67晶体。通过SEM、TEM、FTIR、XRD等表征方法对制备的纤维过滤器的形貌结构以及化学构成进行分析,结果表明:气相沉积时间为24 h时的复合织物样品在0.2 m/s的气流速度下具有最佳的过滤效率(PM_(2.5):90.91%,PM_(10):92.51%)以及最大的过滤品质因数(0.038 Pa^(-1))。循环使用性能测试显示,在7个循环使用情况下其还能保持85%以上的PM_(2.5)的空气过滤效率。

二次界面聚合同步反扩散原位生长ZIF-8纳米粒子制备聚酰胺混合基质反渗透(RO)膜

在聚砜超滤支撑膜上预负载锌离子,之后由间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)在支撑膜上进行界面聚合反应过程,得到包覆锌离子的聚酰胺层,随后在咪唑配体反扩散至聚酰胺层中原位生长ZIF-8的同时,MPD和膜上残留的酰氯基团进行二次界面聚合,并与ZIF上的Zn(Ⅱ)离子桥联,得到聚酰胺混合基质RO膜(PA^(2)/ZIF-8)。原位生长ZIF-8纳米颗粒所带来的聚酰胺界面非选择性缺陷由二次聚合修补,同时生长的ZIF-8纳米颗粒为水分子透过建立了额外的通道,从而在不牺牲截留率前提下,显著提升了水通量。本文讨论了二次界面聚合反扩散原位生长过程中预负载锌离子、二次界面聚合时间、咪唑配体及胺单体浓度对PA^(2)/ZIF-8混合基质膜反渗透性能的影响。据测试,PA^(2)/ZIF-8的水通量可达到63.9L/(m^(2)·h),可达原始TFC膜的2倍,并保持了98%以上的截盐率,并且在测试过程中拥有良好的耐酸碱性、长期稳定性以及抗污染性。

核壳型ZIF-67派生非晶C压缩多面体@MnO2纳米片阵列复合材料的制备及其锂离子电池性能

采用水浴法在ZIF-67派生非晶C压缩多面体上生长MnO2纳米片材料,利用能量色散X射线光谱仪(EDS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)分析样品的物相组成和微观形貌,并作为负极材料制成锂电池,通过恒流充放电和循环伏安法研究该锂电池性能。研究结果表明:ZIF-67派生非晶C多面体上成功生长了MnO2纳米片阵列,纳米片高约150 nm,厚约5~15 nm;在电流密度0.1 C时,非晶C多面体@MnO2纳米片阵列复合材料的首次放电比容量可达944.60 mAh/g,200次循环后放电比容量依旧保持在625.00 mAh/g,表明该复合材料具有较高的比容量和良好的循环性能。

Au@ZIF‑8核壳结构中金纳米粒子分布的调控及其在荧光分子光致发光传感中的应用

控制金属@MOF核壳纳米结构中金属纳米粒子的分布不容易实现。我们应用了合成MOF胶体粒子所用到的配位调制方法来合成Au@ZIF-8核壳纳米结构。通过使用过量的2-甲基咪唑和不同用量的1-甲基咪唑可获得不同的Au@ZIF-8。该合成方法可在ZIF-8纳米晶体中灵活调整Au纳米粒子(Au NPs)的分布。此外,我们分别研究了2种不同尺寸的荧光分子与Au@ZIF-8结合后的光致发光光谱和寿命。ZIF-8的孔径可以决定这2种分子是否可通过多孔壳结构接近Au NPs。分子光学特性对Au NPs近场的发光增强和荧光猝灭的竞争非常敏感。

ZIF-8@PI纤维纳米复合膜光催化剂的制备

制备聚酰胺酸前驱溶液,利用高压静电纺丝法制备聚酰胺酸电纺纤维,再通过热胺化过程得到聚酰亚胺(PI)超细纤维膜。以PI超细纤维膜为载体,采用溶液沉淀法和水热合成法在其表面负载ZIF-8纳米粒子,控制反应条件制备纳米颗粒或纳米盘状的ZIF-8@PI纤维纳米复合膜光催化剂。采用扫描电子显微镜、X射线衍射等进行表征,结果显示以PI超细纤维为载体和模板剂,ZIF-8纳米材料可以均匀、无团聚和较高负载量于PI超细纤维表面。对ZIF-8@PI纤维纳米复合膜进行光催化降解水中有机染料的研究,结果显示纳米盘状ZIF-8@PI超细纤维膜具有较高的光催化效率(99.8%)和光催化降解速率(0.57mg/h·cm^(2))。

纳米金和ZIF-8改性的复合棉纤维的构建及其在染料分离/检测中的应用

以非织造布(non-woven fabrics,NWFs)为支撑基体材料,在HAuCl_(4)水溶液中,利用棉纤维表面羟基通过原位热还原负载金纳米粒子(gold nanoparticles,Au NPs).通过富余羟基可继续与金属Zn^(2+)配位沉积二甲基咪唑锌盐(zeolitic imidazolate framework-8,ZIF-8)纳米粒子,构建纳米金和ZIF-8改性的功能复合棉纤维.研究表明,复合纤维兼具ZIF-8多孔材料的选择吸附特性和金纳米粒子的表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering,SERS)特性,能快速吸附分离孔雀石绿(malachite green,MG)与甲基橙(methyl orange,MO)混合染料中的MG,并实现对MG的SERS检测,最低检测浓度为1.0×10^(-9)(mol/L.

金纳米棒联合^(125)I粒子诱导肝癌HepG_2细胞凋亡的实验研究

目的探讨叶酸偶联二氧化硅包覆的金纳米棒(GNRs@Si O2-FA)联合125I粒子诱导肝癌Hep G2细胞凋亡及其可能的机制,为临床提高肝癌125I粒子组织间植入疗效提供理论依据。方法将体外培养的肝癌Hep G2细胞随机分成空白对照组,单纯金纳米棒组,单纯125I粒子照射组及金纳米棒联合125I粒子照射组,采用流式细胞仪检测细胞凋亡情况,PT-PCR检测bax m RNA、bcl-2 m RNA表达水平,免疫细胞化学检测凋亡相关基因bax、bcl-2表达水平及肿瘤细胞核增殖性抗原Ki67表达情况。结果流式细胞仪检测4组肝癌Hep G2细胞凋亡率,单纯金纳米棒组、单纯125I粒子照射组较空白对照组均有升高(P<0.05);联合组较单纯金纳米棒组和单纯125I粒子照射组明显升高,差异有统计学意义(P<0.05)。联合组bax m RNA表达明显高于单纯金纳米棒组与单纯125I粒子照射组,bcl-2 m RNA表达明显低于单纯金纳米棒组与单纯125I粒子照射组。肝癌Hep G2细胞bax表达于胞质,bcl-2表达于胞质和胞膜,Ki67表达于胞核,均表现为棕黄色细颗粒状沉淀。4组肝癌Hep G2细胞凋亡相关基因bax、bcl-2及增殖核抗原Ki67蛋白表达量比较,差异均有统计学意义(P<0.05);联合组较单纯金纳米棒组和单纯125I粒子照射组Bax蛋白阳性表达率明显升高,Bcl-2、Ki67蛋白阳性表达率明显降低,差异有统计学意义(P<0.05)。结论金纳米棒与125I粒子联合应用能更有效增加肝癌细胞凋亡率,其机制可能是通过增加Bax蛋白的表达,抑制Bcl-2蛋白的表达来实现。

沸石咪唑骨架衍生空心纳米电极材料可控制备及其电化学性能研究

超级电容器是介于可充电电池和传统电容器之间的一种新型储能器件。它具有高功率密度、快速充放电和环境友好等优点。在众多应用于超级电容器的电极材料中,金属有机骨架材料因具有大的比表面积,可灵活调控的组成和结构,是十分理想的电极材料之一,又由于其易于合成、独特的结构和反应特性,也是制备纳米结构电极材料的理想模板之一。以沸石咪唑骨架(zeolitic lmidazolate framework,ZIF)-67为前驱体,采用二水合钼酸钠盐溶液刻蚀的方法成功制备了空心CoMo层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides,LDH)纳米笼结构,同时还讨论了钼酸钠的用量对最终产物形貌和性能的影响。当用作超级电容器电极材料时,所制备的空心Co1Mo5 LDH在1 A/g的时候最多可提供578 F/g的比电容,当电流密度增加到10 A/g时,比电容保持在346 F/g。与活性炭组装成非对称超级电容器后,该储能器件在功率密度750 W/kg时,能量密度最大可达到21.25 W·h/kg。在5 A/g的电流密度下,经过15000次充放电循环后,仍保持了90%的初始容量。

ZIF-67衍生的Ag/Co@NC材料及其氧还原性能的研究

氮掺杂的多孔碳材料可作为氧还原反应的催化剂,本文借助ZIF-67富氮多孔的特殊结构,采用湿式逐步还原法将Ag嵌入ZIF-67孔腔内,然后在Ar中碳化成功地制备了Ag/Co双金属嵌入的氮掺杂的多孔碳复合材料(Ag/Co@NC)作为氧还原反应的催化剂.为了证明Ag的突出作用,同时在Ar中碳化了ZIF-67制备了Co嵌入的氮掺杂的多孔碳材料(Co@NC).利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱以及比表面积分析对材料的显微形貌、物相组成、结构进行分析,采用循环伏安和线性扫描极化曲线对材料的氧还原催化活性和催化稳定性进行研究.结果表明,Ag的嵌入未改变ZIF-67的晶体结构,但是大大提高了材料的氧还原催化活性.Ag/Co@NC材料的半波电位和起始电位均高于Co@NC材料,且其在1000次循环伏安测试前后的半波电位变化仅为30 mV,显示出很好的催化稳定性和甲醇耐受性,可作为燃料电池和金属-空气电池的阴极催化剂.

ZIF-8/TiO_(2)复合介观晶体的制备及光催化活性

TiO_(2)的微观形貌、颗粒尺寸及比表面积是影响其光催化活性的重要因素,介观晶体是一类由无机纳米粒子沿着相同的结晶轴方向有序排列的超结构材料,在光催化领域具有重要的研究价值。本工作分别以六氟钛酸铵和硼酸为钛源和氟离子捕获剂,以无水乙醇和去离子水的混合溶液为溶剂,采用简单绿色的方法制备了NH4TiOF3介观晶体前驱体,然后用硼酸溶液酸洗,使NH4TiOF3介观晶体通过拓扑转变形成TiO_(2)介观晶体。最后采用沸石咪唑骨架材料ZIF-8纳米粒子对TiO_(2)介观晶体进行修饰,制备了ZIF-8/TiO_(2)复合介观晶体材料,并研究了其光催化降解亚甲基蓝的活性。实验结果表明,ZIF-8纳米粒子能够均匀生长在TiO_(2)介观晶体表面,形成比较致密的包覆层。ZIF-8/TiO_(2)复合介观晶体光催化剂具有较高的比表面积和较窄的禁带宽度,其光生电子和空穴的分离效率得到一定程度的提高。其中,样品M-TiZIF-2(加入4 mmol硝酸锌的复合介观晶体)展现出最高的光催化活性,其一级反应速率是TiO_(2)介观晶体的42倍,是ZIF-8单元材料的16倍。总之,在ZIF-8纳米粒子和TiO_(2)介观晶体的协同作用下,ZIF-8/TiO_(2)复合介观晶体材料显示出更优异的光催化性能。

钴氮碳/碳纳米管的制备及染料吸附性能

为了解决沸石咪唑酯骨架(ZIF-67)基碳材料比表面积和孔体积较小、氮含量较低、孔径分布不集中的问题,以微米级ZIF-67为模板,引入聚多巴胺(PDA)和三聚氰胺(MA)为共同碳氮前驱体以提升氮掺杂量和调节孔结构,在氢气和氩气的氛围中,利用ZIF-67中钴的自催化作用,经800℃高温一步碳化制备得到钴氮掺杂的中空立方形多孔碳/碳纳米管(Co/N-HCPC/CNTs)。结果表明,Co/N-HCPC/CNTs的比表面积、孔体积和氮掺杂量分别为723.2 m^(2)×g^(-1)、1.873 cm3×g^(-1)和4.06%;孔径集中分布在1~30 nm,在3.8 nm处有最高分布,介孔对比表面积和孔体积的贡献率达89.7%和98.39%。Co/N-HCPC/CNTs表面存在较多的含氮含氧官能团,C原子、N原子与Co原子形成配位键,使Co/N-HCPC/CNTs具有较多的吸附活性位点;钴纳米颗粒被碳氮层包裹或封装在碳纳米管中,使材料具有稳定的磁性,易于实现固液分离。Co/N-HCPC/CNTs对刚果红(CR)和孔雀石绿(MG)的最高吸附量为361.7 mg×g^(-1)和1332.6 mg×g^(-1),吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型。

磁性纳米碳复合材料快速检测毛发中甲基苯丙胺的应用

合成了一种磁性还原氧化石墨烯/金属有机框架物(MrGO/ZIF-67)新型纳米碳复合材料,并将其用于甲基苯丙胺(MAMP)的吸附,建立了磁固相萃取/超高效液相色谱-串联质谱法快速测定毛发中MAMP的新方法。分别利用透射电镜、振动样品磁强计(VSM)和傅里叶变换红外光谱对MrGO/ZIF-67进行综合表征,采用单因素实验重点优化溶液pH值,采用Box-Behnken Design考察萃取时间、吸附剂用量、MAMP初始浓度对MAMP吸附性能的影响。得到的最优条件为:溶液pH值11.0、吸附剂用量4 mg,萃取时间20 min,MAMP的初始浓度为110μg/L。MAMP在1~200μg/L范围内线性关系良好,相关系数(r2)为0.9999,检出限(LOD)和定量下限(LOQ)分别为0.188μg/L和0.572μg/L。在1.0、5.0、9.6μg/L加标水平下的回收率为80.2%~94.4%,日内和日间相对标准偏差(RSD,n=3)分别为1.6%~2.7%和6.0%~8.2%,表明该材料能用于实际毛发中MAMP的检测。

以纳米纤维素为黏结剂的多孔Co 3O 4电极材料的制备及性能

以纳米纤维素(NFC)作为生物质基黏结剂,以金属有机框架ZIF-67前驱体热分解制备的多孔Co3O4(PCP)作为活性成分,制备了NFC/PCP复合电极材料。采用TEM、XRD和XPS手段对PCP的物化结构进行表征,探究了NFC与PCP不同复合比例对NFC/PCP复合电极的电化学性能影响。结果表明:PCP在高温煅烧后,仍然保留着ZIF-67的多面体形状,具有较大的比表面积(44.9 m 2/g)。NFC作为黏结剂不仅具有良好的黏附力而且促进离子扩散,从而提高其电化学性能。NFC/PCP-1(NFC含量为10%)复合电极具有更大的比电容,在扫描速率为5 mV/s时,比电容为421.8 F/g,在电流密度为5 A/g下,循环充放电2000次后,电容保留率仍可达94.98%。

MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯复合负极材料的制备及性能研究

采用原位生长法设计并合成了MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯的复合材料(Si/C@G),并应用于锂离子电池负极材料,该材料结构有效缓解硅基负极材料充放电过程的体积变化,促进了稳定的固态电解质中间相层的形成,提高了电极材料的电导率。Si/C@G负极材料在电流密度500 mA/g时经100次循环可逆比容量仍有1081.2 mAh/g;在电流密度5.0 A/g时其可逆容量达到949.6 mAh/g。Si/C@G负极在1.0 A/g的恒电流密度下循环500次后可逆比容量可保持在677.2 mAh/g左右,库仑效率可达99.84%,表现出良好的循环稳定性。

Co@NC纳米复合材料的制备及其电化学性能研究

本文从开发替代贵金属催化剂(如RuO2,IrO2,Pt)的廉价催化剂方面着手,以金属有机框架化合物ZIF-67为前驱物,通过室温溶剂热法合成金属有机骨架ZIF-67,将其高温炭化制备出包覆Co纳米颗粒的氮掺杂的碳基复合材料,即Co@NC.研究炭化温度对其形貌结构、元素组成和电催化性能的影响.制备形貌结构最优的Co@NC催化剂,并研究了其在碱性条件下析氧反应的催化活性和稳定性.

基于ZIF-8@Ag/MWCNTs的绿原酸电化学传感器的构建及应用

构建了用于定量分析绿原酸的ZIF-8@Ag/MWCNTs电化学传感器。Ag纳米粒子具有良好的导电性和电催化能力,而ZIF-8优秀的比表面积能有效的分散Ag纳米粒子,因此在室温合成ZIF-8后,在ZIF-8表面原位还原Ag+制备ZIF-8@Ag复合材料。然后,以MWCNTs作为基底材料,复合ZIF-8@Ag获得修饰工作电极,获得高灵敏度的电化学传感器用于绿原酸的测定。通过循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和差分脉冲伏安法(DPV),探讨了ZIF-8@Ag/MWCNTs/GCE的电化学传感性能。在优化的实验条件下,绿原酸标准品浓度在5×10^(-8) mol/L~1×10^(-5) mol/L范围内与氧化峰电流具有良好的线性关系,检出限为1.36×10^(-8) mol/L(S/N=3)。探究了修饰电极的抗干扰性、重复性和再现性,结果表明电极抗干扰能力较强,重复性及再现性表现良好。用于实际样品绿咖啡豆稀释液的检测时,加标回收率在96.34%~103.34%。该方法简便、可靠,可用于绿原酸及绿原酸实际样品的快速定量分析。