β-NaYF_4∶Yb~(3+),Ho~(3+)@SiO_2纳米复合材料的合成及上转换发光性质

利用高温溶剂热法合成NaYF_4∶Yb~(3+),Ho~(3+)上转换纳米粒子(UCNPs),并利用反相微乳液法在纳米颗粒上包覆一层SiO_2,形成NaYF_4∶Yb~(3+),Ho~(3+)@SiO_2核壳结构(UCNPs@SiO_2)。通过XRD、TEM、傅里叶转换红外光谱及荧光光谱对所合成的材料进行表征。结果表明,UCNPs晶相为纯六方相,粒径约45nm,SiO_2成功包覆在UCNPs上,壳层厚约15nm;在980nm近红外光激发下发射542nm绿光。UCNPs@SiO_2上转换发光材料在生物成像中有潜在的应用。     

介孔SiO2负载和包覆的纳米金属颗粒的制备与研究

制备了以SiO2为核、介孔SiO2为壳的核-壳颗粒负载纳米金属颗粒以及介孔SiO2壳层包覆SiO2负载的纳米金属颗粒。结果表明,十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)作为模板剂,有助于介孔SiO2壳层包覆SiO2核的结构形成,介孔SiO2壳层的孔径方向垂直于SiO2核的表面;在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的稳定作用下,Pt纳米颗粒能均匀地分布在介孔SiO2壳层的表面。单分散SiO2颗粒经过3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)功能化后,可负载纳米金属颗粒。进一步研究表明,以SiO2负载纳米金属颗粒为核,NH3.H2O,乙醇和水为分散剂,CTAB为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,还能制备介孔SiO2壳包覆SiO2负载的纳米金属颗粒,而且介孔SiO2壳层的厚度可通过TEOS的含量调节。     

Ag@SiO2@EuTP纳米复合颗粒的制备及改性PVP的研究

通过化学还原法制备粒径在45nm左右的纳米银颗粒;然后采用改进的Stober法制备壳层厚度为20nm左右的Ag@SiO_2复合颗粒;再采用三步反应在Ag@SiO_2颗粒表面包覆铕的配合物Eu(tta)3phen(EuTP);最后将Ag@SiO_2@EuTP纳米复合体与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)粉末在有机溶剂中共混,通过静电纺丝得到荧光复合纤维试样。TEM和紫外光谱表明,SiO_2在纳米Ag颗粒表面成功实现包覆。红外光谱表明,EuTP与Ag@SiO_2表面形成化学键合。荧光光谱表明,Ag@SiO_2的核壳结构对EuTP有荧光增强效应;相同EuTP配体浓度的PVP/Ag@SiO_2@EuTP共混材料比PVP/EuTP的荧光强度增加了近8倍,并且Ag@SiO_2@EuTP和EuTP分别与PVP共混均没有改变EuTP的内在荧光发射机制。     

核壳NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)@nSiO_2@mSiO_2上转换纳米颗粒的合成、叶酸修饰及性能研究

采用水热法成功制备了NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)@nSiO_2@mSiO_2核壳结构上转换发光纳米粒子(upconversion nanoparticles,UCNPs),并用叶酸对其表面进行了修饰,继而通过TEM、XRD、FT-IR、BET以及上转换发射光谱对其形貌、结构和光学性质进行了表征。结果表明,制备的NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米颗粒为纯立方相,表面均匀地包覆了一层SiO_2,显示出明显的核-壳结构,平均粒径为80nm,并且叶酸成功修饰在NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)@nSiO_2@mSiO_2样品表面。在980nm近红外光激发下,该UCNPs具有良好的上转换发光效果,其主要发射峰位于524,541和655nm波长处。该研究可以为开发兼具生物成像和良好载药性能的靶向药物载体提供一定的参考。     

SiO_2/SiCN核壳陶瓷微球的制备及表征

采用乳液技术和先驱体转化法相结合,利用改性后SiO_2颗粒表面的双键引发聚硅氮烷(PSN)原位聚合,得到SiO_2/PSN核壳结构微球,经高温裂解过程成功制备SiO_2/SiCN核壳陶瓷微球。研究SiO_2与PSN原料的质量比、固化时间和热解温度对核壳微球形成过程和形貌的影响,并采用SEM,EDS,TEM,FT-IR,XRD对微球的微观形貌、化学成分及物相进行表征。结果表明:SiO_2与PSN质量比为1∶4时,200℃固化4h得到表面颗粒分布均一、包覆完全的SiO_2/PSN核壳微球;经800~1200℃热处理后,得到能保持原来形貌的非晶态SiO_2/SiCN核壳陶瓷微球;1400℃热解产物发生结晶,生成了SiO_2,SiC和Si_3N_4晶相。     

NiO包覆Ni纳米颗粒的制备及其氧化特性研究

通过对直流电弧等离子体制备的Ni纳米颗粒钝化处理得到NiO包覆Ni纳米颗粒。并对试样的组成成分、形貌、晶体结构、粒度和氧化特性采用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)、热重和差示扫描量热分析仪(TGA/DSC)等手段进行分析。结果表明:经过表面钝化处理的NiO包覆Ni纳米颗粒具有明显的核-壳结构,内核为纳米Ni,外壳为NiO氧化物。颗粒呈球形,粒度均匀,分散性良好,粒径分布在20~70nm范围内,平均粒径为44nm,壳层氧化膜的厚度为5~8nm。壳核结构防止了纳米Ni颗粒的进一步氧化和团聚。     

双层透明耐磨超疏水膜层的制备及界面结构控制

以正硅酸乙酯为前驱体,以溶胶-凝胶法制备的SiO_2溶胶作为黏结剂,首先将SiO_2溶胶在玻璃上旋涂成膜作为底层黏结层,再将亲水型气相SiO_2纳米颗粒与SiO_2溶胶混合后在底层上旋涂成膜作为上层微纳米凹凸膜层,制得双层透明耐磨微纳米凹凸膜层;同时采用KH560嫁接改性的SiO_2纳米颗粒替代未处理的SiO_2纳米颗粒,制得改性双层透明耐磨微纳米凹凸膜层,研究了膜层制备工艺以及SiO_2纳米颗粒改性对膜层界面结构的影响。结果表明,当旋涂转速为400 r/min、膜厚为1.39μm时,底层黏结层具有优异的透光性和耐磨性;紫外臭氧照射20 min后,水接触角为0°,形成高化学活性的亲水性表面。经氟硅烷表面修饰,双层透明耐磨微纳米凹凸膜层和改性双层透明耐磨微纳米凹凸膜层的水接触角分别为151.23°、150.82°,呈现超疏水性;在1 kg/cm~2的荷载作用下,往复打磨200次后,它们的水接触角分别达到121.97°和126.45°,平均面粗糙度保持率高达51.62%和66.33%,下降幅度小,呈现优良的耐磨特性。耐磨特性与界面处的空隙、孔洞密切关联;SiO_2纳米颗粒的改性能够有效地减少界面处的空隙、孔洞,提升膜层的耐磨特性。     

核-壳结构纳米填料/聚偏二氟乙烯复合电介质的制备及储能性能

在薄膜电容器领域,开发高储能密度(U)和高放电能量效率(η)的聚合物复合电介质仍然是一大挑战。文中将银纳米粒子(AgNP)负载到钛酸钡(BT)纳米颗粒上,再将其表面改性制得被二氧化硅(SiO_2)壳层包覆的负载AgNP的BT纳米填料(SiO_2@Ag@BT)。AgNP赋予材料较大的电位移,而绝缘的SiO_2壳层充当缓冲层限制了漏电流,防止了材料的电击穿及空间电荷的渗透。当SiO_2@Ag@BT质量分数为3%时,聚偏二氟乙烯(PVDF)纳米复合电介质的介电常数为10.0,介电损耗(tanδ)低至0.024,击穿场强为329 MV/m。在200 MV/m的电场下,与BT/PVDF相比,SiO_2@Ag@BT/PVDF纳米复合电介质的储能密度提高了13.7%,达到2.72 J/cm~3,且放电能量效率达到78.0%。经SiO_2改性的含AgNP核-壳结构填料在低添加量下即可实现聚合物复合电介质储能密度的提高并保持高放电能量效率,这为设计新型聚合物电介质材料提供了一种简单而有效的思路。     

多元醇溶剂对纳米Gd_2O_3∶Tb~(3+)/SiO_x尺寸及发光性能的影响

以聚乙二醇(PEG)为溶剂,用多元醇法制备了Tb~(3+)掺杂的纳米Gd_2O_3并在其表面包覆聚硅氧烷壳层,得到了Gd_2O_3∶Tb~(3+)/SiO_x纳米颗粒,研究了不同分子量(200、400、600)PEG对纳米颗粒尺寸及发光的影响。扫描电镜图像表明样品均为分散的球形,其中PEG200制备出的纳米颗粒具有明显核壳结构。马尔文激光粒度仪测试结果表明随着PEG分子量的增大,包覆前的颗粒粒径分别为78、21和28nm,包覆后的颗粒粒径分别为140、32和38nm;发射光谱表明:与PEG400和PEG600相比,PEG200合成出的纳米颗粒的荧光性能最佳。     

Fe3O4@SiO2核壳磁性纳米材料的制备及其对Cu(Ⅱ)的吸附研究

首先通过溶剂热法制备了磁性Fe_3O_4纳米粒子,随后采用SiO_2对其进行包覆形成了Fe_3O_4@SiO_2核壳磁性纳米材料。通过XRD、SEM、TEM、磁性能分析和吸附性能分析等对Fe_3O_4@SiO_2核壳磁性纳米材料进行了表征。结果表明,合成的Fe_3O_4@SiO_2核壳磁性纳米材料具有Fe_3O_4和SiO_2两种晶型结构,SiO_2成功包覆在磁性Fe_3O_4纳米粒子上,SiO_2并没有对各组织的结构和成分产生较大影响;Fe_3O_4@SiO_2核壳磁性纳米材料的粒径在200～400 nm左右,且呈核壳式的结构,内层Fe_3O_4纳米粒子的颜色较深,外层SiO_2的颜色较浅;Fe_3O_4@SiO_2核壳磁性纳米材料在室温下的饱和磁化强度为76.31 A·m~2/kg,剩余磁化强度几乎为0;Fe_3O_4@SiO_2核壳磁性纳米材料对Cu(Ⅱ)的吸附在1 500 min时达到饱和,去除率最高为63%,最大吸附容量可达120 mg/g,其对Cu(Ⅱ)具有较好的吸附效果。     

核壳结构Si/C复合负极材料的制备与储锂性能研究

以酚醛树脂包覆纳米硅颗粒后通过碳化处理,制备了具有核壳结构的Si/C复合负极材料,并研究了碳化温度和电极中活性物质含量对储锂性能的影响。透射电子显微镜分析结果表明,该复合材料由厚度为5~15nm的无定型碳壳包覆的硅颗粒组成。电化学测试表明,750℃碳化所得复合材料在活性材料∶粘结剂∶乙炔黑=1∶1∶1(质量比)时,初始放电容量为1836mAh/g(首次库仑效率84.8%),循环50次后仍可保持873mAh/g的可逆容量。此外,具有核壳结构的Si/C复合负极比纯硅负极表现出更好的循环稳定性,这可能是因为碳壳的存在缓解了硅的体积膨胀、改善硅的导电性,在一定程度上保证了Li+嵌入和脱出过程的稳定进行。     

纳米颗粒包覆ZrW_2O_8空心结构的制备和性能

采用包覆法制备单一相钨酸锆(ZrW2O8)空心球。研究选择以水热合成法制备的胶体碳球作为制备空心球的模板,通过溶胶—凝胶法制备了具有网状结构的钨酸锆前驱体凝胶,经过后续简单的包覆过程得到胶体碳球—钨酸锆凝胶形成的壳核结构,并对该壳核结构进行煅烧(610℃保温10h)后除去碳球模板得到ZrW2O8空心球。实验所得ZrW2O8空心球平均粒径约3μm,球壳平均厚度为1.5μm,构成壳层结构的纳米级ZrW2O8颗粒为棒状无规则多面体,尺寸约500nm×50nm×50nm。FTIR和TG-DTA分析证明,产物为立方相ZrW2O8空心球,密度为2.8g/cm3,比理论值降低了45%;产物空心球具有良好的负热膨胀特性,在室温至200℃的温度区间内,负膨胀系数略低于理论值,平均热膨胀系数为-11.4×10-6K-1。     

氧化硅内核结构对核/壳包覆型SiO_2/CeO_2复合颗粒抛光性能的影响

设计合成了以具有放射状介孔孔道(孔径约2.6 nm)的介孔氧化硅(mSiO_2)微球(粒径约300 nm)为内核、以CeO_2纳米颗粒为包覆层(壳厚为15~20 nm)的m SiO_2/CeO_2复合颗粒(粒径在330~340 nm),使用场发射扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、傅里叶转换红外光谱和氮气吸脱附等手段表征了样品的结构。结果表明,使用以实心氧化硅(sSiO_2)为内核的sSiO_2/CeO_2复合颗粒抛光的热氧化硅片其表面粗糙度均方根值(Root-mean-square roughness,RMS)为0.309 nm,材料的去除率(Material removal rate,MRR)为24 nm/min)。mSiO_2/CeO_2复合颗粒有利于得到更低的氧化硅片抛光表面粗糙度(RMS=0.267 nm)和更高的抛光速率(MRR=45 nm/min),且能避免出现划痕等机械损伤。SiO_2/CeO_2复合颗粒中的氧化硅内核结构,对其抛光特性有明显的影响。     

核/壳结构PS/_MSiO_2复合颗粒的制备和压缩弹性模量

以用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)表面修饰的聚苯乙烯(PS,约260 nm)微球为内核并利用PVP与十六烷基三甲基溴化铵之间的液相协同自组装过程,制备出以介孔氧化硅(Mesoporous silica,MSiO_2)为包覆层的核/壳结构PS/MSiO_2复合颗粒。结果表明,在样品壳层中有大量的放射状介孔孔道,壳层的厚度约为60 nm;样品的比表面积为848 g/m2,平均孔径为2.54 nm。根据单个复合颗粒的力曲线,使用Hertz弹性接触模型拟合出样品的压缩弹性模量为(4.47±0.83)(泊松比取值0.33)和(4.89±0.89)GPa(泊松比取值0.2)。对比结果表明,壳层中丰富介孔孔道有利于提高有机/无机复合颗粒的弹性响应。     

SiO_2&Fe改性酚醛树脂的制备及性能研究

采用原位改性技术,将纳米二氧化硅(SiO_2)及其铁(Fe)的复合纳米粒子对酚醛树脂进行了改性处理,通过改变纳米SiO_2和Fe的质量配合比等实验条件制得改性酚醛树脂。对改性酚醛树脂的微观结构进行全面分析,对改性酚醛树脂的游离醛和固含量等性质做了详尽的研究,得到了综合性能最佳的改性酚醛树脂。结果表明,当纳米SiO_2与Fe质量配合比为1∶1.5时,改性树脂的游离醛为7.294%,固含量为74.26%;通过微观结构分析发现,纳米粒子均匀的分散在树脂中,酚醛树脂通过化学键键合在纳米粒子表面,达到了增强复合材料界面键合力的目的。     

SnO2/Fe3O4磁性光催化微纳米材料的制备与性能研究

以磁性纳米颗粒Fe3O4为核,SnCl4.5H2O、氨水、无水乙醇为原料,采用液相共沉淀法在Fe3O4表面包覆一层SnO2光催化剂。采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电镜(SEM)分析了其成分和表面形貌。结果显示:Fe3O4纳米颗粒在实验过程中发生了团聚,尺寸增大;当Fe3O4与SnCl4.5H2O物质的量比为(1∶2)～(1∶4)时,SnO2能被较好地包覆在Fe3O4表面,形成核-壳结构的SnO2/Fe3O4复合光催化材料;600℃热处理能够形成结晶性良好的SnO2晶体,但此时Fe3O4转变为Fe2O3,失去了磁性。     

用于荧光免疫检测的荧光纳米球制作方法研究

分别采用Stber溶胶-凝胶法、反相微乳聚合法和原位聚合法研究制得3种荧光纳米球:(1)羧基功能化二氧化硅(SiO_2)荧光纳米小球;(2)聚丙烯酰胺聚丙烯酸共聚物(PAAAM)荧光纳米小球;(3)SiO_2为核,PAAAM为壳的核壳结构SiO_2@PAAAM荧光纳米小球。以上3种纳米球具有较好的水分散性和稳定性。采用透过电镜、动态光散射和红外光谱、荧光光谱等对样品进行了表征。荧光光谱分析结果表明,荧光分子偶联加入量为1%(wt,质量分数)的3种纳米球均具有最大荧光强度。采用SNP@PAAAM纳米球与罗丹明红X(RhX)偶联,制得的SNP@PAAAM@RhX既可以很好的从水中离心分离也具有良好的水分散性,电动电位为-22.7mV,平均粒径90nm。所制备的3种荧光纳米球,可应用于快速体外检测、疾病追踪等重要领域。     

锐钛矿型TiO2 / MnFe2O4 核壳结构复合纳米颗粒的制备及其光催化特性

采用柠檬酸盐前驱体技术, 合成了粒径约为20～70 nm 的尖晶石结构MnFe₂O₄ 纳米颗粒, 用聚乙烯亚胺( PEI) 对MnFe₂O₄ 纳米颗粒进行表面处理后, 以异丙醇钛为前驱物, 采用sol2gel 法在纳米MnFe₂O₄ 表面包覆锐钛矿型TiO₂ 纳米层形成核壳结构。利用透射电子显微镜( TEM) 、X射线衍射仪(XRD) 和振动样品磁强计等测试手段对样品的结构、形貌、粒径以及磁学性能等进行了表征。采用罗丹明B 的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价。结果表明, 核壳结构TiO₂ / MnFe₂O₄ 复合纳米颗粒的光催化活性随着壳层厚度的增加而增强,当达到一定厚度以后, 其催化活性不随壳层厚度的增加而改变。复合颗粒中TiO₂ 含量达到30 wt % , 反应时间4 h时, TiO₂ / MnFe₂O₄ 磁性光催化剂对罗丹明B 的光降解率达到100 % , 与纯TiO₂ 纳米粉体的催化活性相当, 且光催化活性稳定, 是一种便于回收、可重复使用的高效光催化剂。      

Ag/Cu离子先后注入形成合金和核壳结构纳米颗粒

具有核壳结构的纳米颗粒由于它独特的性质已经成为目前材料科学研究的热点.本文介绍用离子注入并退火的方法制备核壳结构的纳米颗粒.Ag/Cu离子以13的剂量比先后注入到非晶SiO2中形成了Ag-Cu合金纳米颗粒.当样品在还原气氛中600℃退火后,光学吸收谱在400nm附近出现了一个新峰,透射电子显微镜(TEM)观察发现纳米颗粒中心出现亮的衬度,相应的选区电子衍射(SAED)出现了两套斑点,因而形成了Ag-Cu合金核Cu壳纳米颗粒.用Mie理论模拟了核壳结构光学吸收谱,其结果与实验符合较好.     

纳米结构氧化镁空心球壳的制备及吸附镍离子性能研究

以Pickering乳液的液滴为模板制备纳米结构MgO空心球壳,用SEM、XRD、BET等对空心球壳进行了表征,探讨了其形成机理,并考察了纳米结构MgO空心球壳对水中Ni2+的吸附性能。结果表明,MgO空心球壳为方镁石结构,比表面积为28m2/g;其平均粒径为63μm,表面由平均宽度为65nm的纳米片层构成。Pickering乳液油水界面的部分MgO通过水化反应转变成Mg(OH)2,复合在未反应的MgO粒子上,形成MgO/Mg(OH)2空心球壳;MgO/Mg(OH)2空心球壳经焙烧后得到纳米结构MgO空心球壳。当纳米结构MgO空心球壳用量为0.4g/L时,溶液(初始浓度25mg/L)中Ni2+的去除率为98.3%。