基于SiO_(2)纳米颗粒的无标记化学发光氯霉素适体传感器

经由食物链长期摄入氯霉素残留物会给人体带来各种危害和疾病。因此,建立快速、准确且高灵敏的食品中氯霉素检测方法具有重要意义。采用溶胶-凝胶法制备了表面氨基化的SiO_(2)纳米颗粒,并用X射线衍射、透射电镜和红外光谱对其进行了表征。然后,利用酰胺键和碱基互补配对作用在SiO_(2)纳米颗粒表面依次组装互补DNA链和氯霉素适配体,成功构建了无标记化学发光氯霉素适配体传感器。该传感器制备简便,其中的氯霉素适配体既可作为生物识别元件,又可与苯甲酰甲醛反应产生化学发光信号,无需标记信号分子。该传感器的氯霉素检出限为3.26×10^(-9) mol·L^(-1),且选择性较好。将该传感器应用于实际样品中进行加标,回收率在94.67%~103.00%之间,表明该适体传感器可用于食品中氯霉素的检测。

两亲SiO_(2)纳米颗粒的制备和界面扩张流变行为研究

制备了一种两亲SiO_(2)纳米颗粒,借助红外光谱及接触角测量证实了相关基团在SiO_(2)纳米颗粒表面的成功接枝,探究了其界面活性和界面扩张流变行为。通过动态界面张力测量及小幅正弦振荡实验发现,两亲SiO_(2)纳米颗粒相比亲水和疏水SiO_(2)纳米颗粒能够更稳定地吸附在界面形成一层吸附膜,降低界面张力,同时由于其扩散交换速度较慢,界面扩张模量大于亲水和疏水SiO_(2)纳米颗粒。进一步的大幅线性压缩实验发现两亲SiO_(2)纳米颗粒在表面比为0.35时其界面吸附量会发生激增,扩张模量迅速增大,其形成的界面膜具有抵抗较大程度形变的能力。

TiO_(2)纳米颗粒形貌对热管工作性能的影响

为了研究介质形貌对热管工作过程的影响,利用水热法制备棒状、片状、菱状3种形貌的TiO_(2)纳米颗粒,采用两步法制备3种形貌TiO_(2)-水纳米流体,对热管内不同形貌工作介质的导热性能、热管工作过程的启动性能、等温性能和热阻进行试验研究,分析TiO_(2)纳米颗粒形貌对热管工作性能的影响。结果表明:热管内片状TiO_(2)-水纳米流体的导热系数大于菱状、棒状TiO_(2)-水纳米流体和基液水的;当加热功率相同时,片状TiO_(2)-水纳米流体热管启动温度最低,为(38.2±0.5)℃,并且相对于棒状、菱状TiO_(2)-水纳米流体热管,片状TiO_(2)-水纳米流体热管稳定工作时蒸发段与冷凝段的平均温度差减小2~3℃,总热阻减小4.4%~28.3%。

纳米SiO_(2)颗粒稳定非水相泡沫的排液行为研究

非水相泡沫在石油化工、食品化工、日用化工和生物医药等行业有着广泛的应用,但非水相溶剂本身的低表面张力和低介电常数决定了其难以形成稳定的泡沫,而纳米Si O_(2)颗粒在发泡及稳泡领域的独特优势正得到越来越多的关注。本文通过二氯二甲基硅烷(DCDMS)对14 nm的Si O_(2)颗粒进行表面润湿性改性,研究纳米Si O_(2)颗粒润湿性对非水相泡沫排液行为的影响。研究发现:随纳米Si O_(2)颗粒表面润湿性的增大,在非水相溶剂中形成的泡沫体积呈现先增大后减小的趋势;非水相溶剂极性的增强,其发泡性能呈现逐渐增强的趋势,但在非极性溶剂中不能形成有效的泡沫。所形成的非水相泡沫排液过程分为排液初期、中期、末期三个阶段,随纳米Si O_(2)颗粒表面润湿性的增大,泡沫消泡半衰期呈现先增大后减小的趋势;强极性溶剂泡沫排液半衰期可达45 min,中等极性溶剂泡沫排液半衰期可达60 min,且在光学显微镜下观察到随排液时间的增加,泡沫粒径逐渐增大,形状逐渐趋于多边形。

CdS纳米颗粒修饰黑色Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管用于高效光催化制氢研究

使用高效分级的半导体光催化剂进行光催化分解水产氢是解决目前面临的能源和环境危机的一个很有前景的策略。在这项工作中,通过阳极氧化法和NaBH 4氢化还原TiO_(2)纳米管阵列以及溶热法设计并制备立方稳态闪锌矿CdS NPs修饰于黑色Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管的三元复合光催化剂。从扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)的分析结果中可以确认CdS NPs在Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管中的负载情况。样品BTC-1∶1表现出较高的催化性能(氢气生成率为2.77mmol/(g·h),明显高于B-TiO_(2)和CdS,分别约13倍和3.6倍)。构建异质结可以拓宽可见光的响应范围,也可以分离电子-空穴对,同时保留较高的电子-空穴氧化还原电位用于光催化反应。该研究为制备高效光解水产氢材料提供了合理的设计。

基于“种子-生长”的液相法制备的CoFe_(2)O_(4)纳米颗粒及磁性能

依据不同的应用需求,实现纳米材料颗粒尺寸和形状的可控制备一直是材料制备领域研究的重点。为了研究CoFe_(2)O_(4)纳米颗粒尺寸和形状对于磁性能的影响,本文分别通过传统的液相法和基于“种子-生长”的液相法制备出了不同颗粒尺寸和形状的CoFe_(2)O_(4)纳米颗粒并研究其磁性能。结果表明:CoFe_(2)O_(4)颗粒的尺寸和形状变化会影响纳米颗粒的分散性和矫顽力。其中,通过“种子-生长”的液相法制备的六边形CoFe_(2)O_(4)纳米颗粒的矫顽力在室温下可达383Oe,80K时高达13105Oe。

小尺寸纳米颗粒的SEM高分辨成像模式探究——以Ni_(2)P为例

相比透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM)具有批量进样、成本低、三维成像的优势,但小尺寸纳米颗粒在进行SEM成像时存在容易积碳、分辨率不足、形貌结构信息弱等技术难题。文章以超小空心(34.4 nm)、实心(13.3 nm)Ni_(2)P纳米颗粒为例,重点探究了如何通过调控工作模式、工作距离、加速电压、束流等参数获得分辨率高、形貌结构清晰的SEM图像。研究表明,高分辨模式下T2和超高分辨模式下T3探头所成二次电子(SE)像的分辨率明显优于标准模式下ETD探头的,且SE像表面形貌信息多、立体感较好。其中由于T3探头位置最高且仅收集高位二次电子信号,这部分二次电子信号进入透镜的角度准直且能量较低。因此超高分辨模式-T3探头所成SE像分辨率和信噪比最高、形貌衬度良好,但几乎观察不到颗粒内部结构。而高分辨和超高分辨模式下T1(背散射信号)探头所成BSE像成分衬度好,虽景深较小但最有利于观察空心结构。同时探究发现工作距离太小,所得SE像分辨率好但景深差,工作距离太大,SE像分辨率稍弱但景深较好。结合图像质量测量结果,对于文中的Ni_(2)P纳米颗粒,选择适中的工作距离(~8 mm)可获得质量较高的SE像。提升加速电压可有效提高图像分辨率(空心Ni_(2)P在30 kV下可达2.3 nm)。信噪比会随束流的增大而增强,其过大会导致颗粒边缘模糊,选择适中的束流(~0.2 nA)成像效果较好。以上研究结果对小尺寸及中空结构纳米颗粒的SEM成像选择具有一定的借鉴作用。

原位纳米(TiB_(2)+ZrB_(2))颗粒与Sb协同增强A356铝合金微观组织与力学性能

在A356铝合金中同时引入原位纳米颗粒(TiB_(2)+ZrB_(2))和元素Sb,通过纳米颗粒对基体的强化和Sb提高颗粒分散性所产生的协同作用来提高材料的力学性能。结果表明,单独引入(TiB_(2)+ZrB_(2))颗粒会细化α-Al基体,减小二次枝晶臂间距,但复合材料内部存在严重团聚现象,不利于性能的提高。在此基础上引入Sb,降低纳米颗粒与Al基体间的界面能,纳米颗粒的团聚现象得到显著改善。原位纳米(TiB_(2)+ZrB_(2))颗粒和Sb的协同引入使复合材料的强度和塑性较A356基体大幅提高,当(TiB_(2)+ZrB_(2))和Sb的引入量分别为3%和0.6%(质量分数)时,铸态复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到216.4 MPa、119.7 MPa和7.2%,相较A356基体的性能分别提高29.7%、23.5%、84.6%。

SiO_(2)纳米颗粒在润滑领域中的研究与应用现状

据此,本综述主要介绍了SiO_(2)纳米颗粒的润滑机理与影响因素,详细论述了SiO_(2)纳米颗粒在液体润滑、固体润滑领域的相关研究与应用现状,包括其在实际应用时所采用的相关表面处理与改性等手段。重点介绍了SiO_(2)纳米颗粒在提高聚合物基复合自润滑材料中的作用和巨大应用潜力。最后,对现有SiO_(2)纳米颗粒在自润滑领域中的应用与发展进行了陈述和展望。

非离子-阴离子Bola型表面活性剂和纳米SiO2颗粒协同稳定的双重响应型O/W乳状液

合成了一种非离子-阴离子Bola型智能表面活性剂,通过pH-响应可以在非离子型CH_(3)O(EO)_(5)-R_(11)-COOH(pHpKa)之间转换。单独使用时,非离子型和Bola型分别表现为不良乳化剂和优良乳化剂。与纳米SiO_(2)颗粒复配使用时,非离子型能与SiO_(2)颗粒协同稳定O/W(正癸烷)型Pickering乳状液,其中表面活性剂通过氢键作用吸附到颗粒表面产生原位疏水化作用,提高了颗粒的表面活性,并且这种Pickering乳状液具有pH-和温度-双重响应性,能够通过改变pH或者温度使乳状液在稳定和破乳之间实现多次转换。另一方面,Bola型CH_(3)O(EO)5-R_(11)-COONa能够与纳米SiO_(2)颗粒协同稳定分散液包油(oil-in-dispersion)乳状液,该乳状液具有良好的耐温性,但对调节pH时产生的盐较为敏感。然而与破乳后能完全返回水相便于回收再利用的同系物CH_(3)O(EO)7-R_(11)-COOH相比,具有较短EO链的CH_(3)O(EO)_(5)-R_(11)-COOH无论处于非离子型还是Bola型状态仍具有相当的油溶性,破乳后不能完全返回水相,表明EO数大小对这类新型智能表面活性剂的性能有显著的影响。

CuO纳米颗粒修饰的TiO_(2)纳米管的制备及其性能研究

本研究采用水热法制备了CuO纳米颗粒修饰的TiO_(2)纳米管,采用XRD、ICP-MS、SEM、TEM及UV-Vis等手段,分析了TiO_(2)纳米管的基本物理特性,并将其应用于水解制氢反应中。基本物性分析表明,Cu掺杂对TiO_(2)的晶体结构没有明显的影响,CuO纳米颗粒可成功负载于TiO_(2)纳米管表面,其中Cu掺杂量为3wt%的样品,其结晶性最佳,且表面分布的CuO颗粒数量最为适当。在TiO_(2)纳米管表面负载适量的CuO颗粒,可将其吸收波段从紫外光区红移至可见光区,有效提升其光学活性。水解制氢的实验结果表明,经CuO颗粒修饰后,TiO_(2)纳米管的光催化性能得到大幅提升,其中Cu掺杂量为3wt%时,纳米管的H_(2)产率最高,可达47082μmol·g^(-1);Cu掺杂过量时,会因遮蔽效应而降低纳米管的光催化性能,但H_(2)的产率仍可提升约10倍。

SnO_(2)纳米颗粒的制备及对甲醛气敏性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了SnO_(2)纳米颗粒,并用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对制备的材料进行结构及形貌表征,测试了纳米颗粒对甲醛的敏感特性,讨论了锡盐与柠檬酸用量对SnO_(2)纳米颗粒尺寸和气敏性能的影响。结果表明:当锡盐与柠檬酸的用量配比(摩尔比)为1∶2.5时,可以制备分散度良好并且具有最佳气敏性能的纳米颗粒结构,展现了SnO_(2)纳米颗粒在甲醛气体检测方面的良好应用前景。

离子液体表面活性剂模板控制Nd_(2)O_(3)纳米颗粒的合成和形貌演化研究

研制一种新型离子液体表面活性剂模板,用于合成具有不同形态的单分散钕纳米颗粒。研究表面活性剂浓度和种类对制备过程的影响,采用多种分析技术对前驱体和Nd_(2)O_(3)纳米颗粒进行测定。结果表明,添加的表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱(Cocoamidopropyl Betaine,CAPB)或1-十四烷基-3-甲基咪唑氯([C14mim]Cl)离子液体对产物有很大影响。随着CAPB浓度从0到20倍临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration,CMC)的增加,Nd_(2)O_(3)的形貌从短纳米棒、纳米球、不规则薄片和高度规则的叶状纳米颗粒向环球形纳米颗粒转变,上述Nd_(2)O_(3)的物相都相同。然而,从形貌来看,添加[C14mim]Cl制备的Nd_(2)O_(3)与添加CAPB制备的Nd_(2)O_(3)有很大不同。表面活性剂浓度影响沉淀过程,表面活性剂形成不同的胶束结构,作为引导沉淀反应的液体模板。该合成过程简单,离子液体表面活性剂可用于制备纳米颗粒,组装具有新结构和新功能的纳米材料。

原位纳米ZrB_(2)颗粒增强7085铝合金的微观组织与力学性能研究

本文通过原位合成技术,成功制备了纳米ZrB_(2)颗粒增强7085铝合金基复合材料。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪进行表征,并进行力学性能测试,研究了ZrB_(2)纳米增强体对7085铝合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,ZrB_(2)纳米增强体可以显著提高7085铝合金的强度。但是随着增强体体积分数增大,ZrB_(2)颗粒团聚现象加剧,不利于复合材料的塑韧性提高。同时,在复合材料中引入微量稀土元素Sc可使纳米ZrB_(2)颗粒团聚现象得到改善,并进一步细化基体晶粒,使复合材料的强度和延长率都得到提高。当ZrB_(2)含量为2%(体积分数)、Sc含量为0.4%(质量分数)时,复合材料的抗拉强度为534 MPa、伸长率为10.2%,相较于7085铝合金基体分别提高了17.4%、14.6%。

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。

纳米SiO_(2)颗粒改变岩心润湿性及提高采收率的室内研究

在油井生产过程中,近井地带的胶质、沥青质等有机质的吸附现象是普遍存在且不可忽视的,这种作用常常使岩石的亲水表面变为亲油表面,降低储层的渗透率和孔隙度,最终影响油气的运移和开采。有针对性地调整和改善油藏润湿性,使之向着有利于提高采收率的方向改变,完全可以实现更好的驱油效果。为此,本文研究了纳米SiO_(2)颗粒对改变岩心润湿性及提高采收率的影响。结果表明:纳米SiO_(2)颗粒可改变岩心润湿性,使之从强亲油状态转为强疏水疏油状态。疏水纳米SiO_(2)颗粒可高效剥离原油,吸附在岩心表面改变其润湿性,改善原油流体流动状态,从而提高水驱采收率。

AgO/SiO_(2)复合纳米颗粒的可控制备及其光催化特性

以正硅酸乙酯(TEOS)和AgNO_(3)为前驱体,通过共溶胶双水解的方法制备出了AgO/SiO_(2)复合纳米颗粒。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和能量色散X射线光谱仪探究了不同Ag离子浓度对复合纳米颗粒微结构的影响,并对相关影响机理进行了讨论,最后对其光催化性能进行了研究。结果表明:Ag离子浓度对复合纳米颗粒的结构及分散性有着决定性的影响。当Ag离子浓度较低时,基体SiO_(2)颗粒的球形度较好且分散性很好;负载的AgO纳米颗粒分布相对均匀且粒径在2~4 nm内。Ag离子浓度的增加使SiO_(2)颗粒的球形度逐渐变差,粒径逐渐减小,团聚效应增强,最后形成了不规则的块状团聚体;AgO纳米颗粒随着负载量逐渐增多,分布密度和粒径也逐渐增大,并且分散的纳米颗粒相互连接,由点状分布逐渐向面状分布转变。在可见光照射下,AgO/SiO_(2)复合纳米颗粒对罗丹明B(RhB)的降解率约为94.8%。实验结果表明,AgO/SiO_(2)复合纳米颗粒是一种有效的光催化剂,在光催化领域有着潜在的应用价值。

基于蛋白质-RuO_(2)纳米颗粒构建电化学免疫传感器超灵敏检测甲胎蛋白

本文采用蛋白质牛血清白蛋白(BSA)为模板,绿色合成稳定、生物相容性好的金属氧化物纳米材料(BSARuO_(2)),基于此构建了一种夹心型免疫传感器,实现甲胎蛋白(AFP)的超灵敏检测。

纳米SiO_(2)表面改性稳定非水相泡沫的实验研究

非水相泡沫在石油开采、功能材料、日用化工等领域有着广泛的应用,非水相泡沫的研究进展影响着相关行业的发展。然而,由于其自身的界面张力和介电常数较低,致使发泡难度较大。为解决非水相体系发泡困难的问题,文章通过制备纳米SiO_(2)颗粒,经TEM,FT-IR及XRD对颗粒进行表征,采用3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)对纳米SiO_(2)颗粒润湿性进行调控,研究纳米SiO_(2)颗粒对非水相溶剂发泡性能的影响。结果表明:经GPTMS改性后,颗粒的接触角范围扩大至34.7°~116°之间;且能有效降低不同溶剂的表面张力并增加溶剂体系的黏度;当颗粒质量分数为7%,粒径为10 nm时,非水相产生的泡沫体积随纳米SiO_(2)颗粒接触角的增大呈现先增后减的趋势,泡沫稳定性随纳米SiO_(2)颗粒接触角的增大呈现先增强后减弱的趋势。在甲酰胺体系中,当颗粒接触角为92.3°时,泡沫体积最高可达到12 mL,泡沫稳定时长可达63 d;在乙酸苄酯体系中,当颗粒接触角为79.5°时,泡沫体积最高可达到7 mL,泡沫稳定时长可达47 d;在癸烷体系中,当颗粒接触角为60.3°时,泡沫体积最高可达到4 mL,泡沫稳定时长可达8 d。

SiO2纳米颗粒对猪粪好氧堆肥过程中重金属形态分布和细菌群落的影响

以猪粪和秸秆为原料,SiO_(2)纳米颗粒(SiO_(2)NPs)为添加剂,研究添加4个浓度梯度下(0、0.5、1.0和2.0 g/kg)SiO_(2)NPs对好氧堆肥过程中腐熟度指标、重金属总量和形态分布规律以及细菌群落的影响,并探讨影响重金属生物利用度的因素。结果表明,添加SiO_(2)NPs提高堆体温度并延长堆肥高温期。与堆肥前相比,堆肥后的pH显著升高,而电导率和C/N显著降低。种子发芽指数由堆肥前的50%升高到堆肥后的163%~182%。添加SiO_(2)NPs有利于重金属组分由生物可利用形态(可交换态和可还原态)向稳定形态(可氧化态和残渣态)转化,Cu和Zn的钝化效率可分别达到65.10%~83.89%和6.62%~27.93%,极显著高于CK处理(分别为52.09%和1.83%,P<0.01)。添加SiO_(2)NPs增加嗜热菌科的丰度,提高总细菌的多样性和丰富度。与Cu相关的优势细菌门为厚壁菌门(Firmicutes),与Zn相关的被鉴定为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)。偏最小二乘路径模型分析表明Cu的生物利用度受环境因素(C/N和电导率)和细菌的交互作用,而Zn的生物利用度受细菌和温度的直接影响。