层状双氢氧化物的制备及改性

层状双氢氧化物及其层间改性产物具有广阔的应有应用前景。综述了层状双氢氧化物及其层间嵌入纳米复合材料的制备方法和应用。     

阻燃聚合物/层状双氢氧化物复合材料的研究进展

层状双氢氧化物(LDH)是一种典型的无机超分子材料,被广泛应用于催化、药物载体、聚合物阻燃等领域,近年来受到了人们的广泛关注.在综述LDH阻燃机理的同时,结合本课题组的研究工作,时LDH的规模化制备、高效阻燃体系开发及LDH与聚合物相容性影响因素进行了详细阐述,并提出了LDH作为阻燃荆的研究和应用趋势以及需要解决的关键问题.     

层状双氢氧化物析氧催化剂的研究进展

层状双氢氧化物具有制备简单,层间客体可调节,合成成本较低,稳定性较好等优点,因此成为析氧催化剂的研究热点,但仍存在电荷传输速率低,过电位相对较高等问题,因此需要对其改性来加快其大规模应用。首先介绍了层状双氢氧化物的结构特点,简述了其析氧反应的催化机理,然后总结了不同种类的优化改性策略来增强其催化活性。优化改性方法分别包括:与导电基材复合;合成超薄纳米片法;与石墨烯复合法;杂化改性法。重点探讨了层状双氢氧化物析氧催化剂在电解水制氢方面的应用,提出了不同改性方法的优缺点,阐明将其适当结合,有利于制备更高效的析氧催化剂,最后指出了这类催化剂仍面临的问题:回收率较低,催化剂稳定性和可实现的电流密度尚未达到工业化需求,无法实现大规模制备等难点。     

阻燃聚合物/层状双氢氧化物复合材料的研究进展

层状双氢氧化物(LDH)是一种典型的无机超分子材料,被广泛应用于催化、药物载体、聚合物阻燃等领域,近年来受到了人们的广泛关注.在综述LDH阻燃机理的同时,结合本课题组的研究工作,对LDH的规模化制备、高效阻燃体系开发及LDH与聚合物相容性影响因素进行了详细阐述,并提出了LDH作为阻燃剂的研究和应用趋势以及需要解决的关键问题.     

微波晶化法合成柱撑纳米层状双氢氧化物及其对PP阻燃性能的研究

采用低饱和态共沉淀,辅助微波手段快速合成了纳米ZnAl-C6H5SO3 LDHs,其粒径为20～100nm,分散性较好、颗粒团聚少.将其应用于聚丙烯(PP)中,详细研究其对PP阻燃性能及抑烟性能的影响.经氧指数(LOI)、扫描电镜(SEM)和锥形量热仪(CONE)等研究表明,改性后的LDHs在PP材料中分散良好,在将PP氧指数有效提高到28的同时降低了材料的热释放速率,有效延缓和抑制了材料的烟释放速率.     

层状双羟基氢氧化物的结构表征及对PVC的热稳定作用

用XRD、TEM和TG方法对水滑石类镁铝层状双羟基氢氧化物(LDH)进行了结构表征和热分解特性研究，用TG、FT—IR方法研究了LDH对PVC的热稳定作用。结果表明，该种无机晶体材料具有层状结构，在180℃煅烧，层状结构保持不变；在500℃煅烧，转变为复合金属氧化物(LDO)。LDH与有机锡共用，对PVC产生协同稳定作用。分解反应的平均表观活化能为l17．3kJ/mol，热稳定机理可能来源于LDH层间CO3^2-与PVC分解放出HCl进行的交换反应。     

新型二维层状纳米材料的抗菌研究进展

近年来,抗生素耐药菌在全球范围内得到迅速而广泛地传播,新型抗菌药物的开发刻不容缓。随着生物纳米技术的发展,二维层状纳米材料有望成为处理耐药菌的替代选择。本文综述了石墨烯及其衍生物(GMs)、过渡金属硫化物(TMDs)、层状双氢氧化物(LDHs)及MXenes二维层状纳米材料的结构特征及其抗菌应用的最新报道,讨论了材料的抗菌机制,例如物理/机械损伤、脂质提取、氧化应激和光热/光动力效应等。最后,本文针对二维层状纳米材料的抗菌应用前景进行了展望:(1)材料特有的空间结构及优异的生物相容性决定了其可以作为抗菌药物的理想载体;(2)优异的光动力和光热杀菌效应使它具有治疗局部皮肤感染的强大潜力;(3)拥有光催化抗菌特性的2D材料可制成抗菌涂层,实现简易的原位消毒,有望应用于无菌医疗设备中。     

NiCoMo层状双氢氧化物纳米催化剂的制备及其电催化析氧性能研究

以泡沫镍(NF)为基底,通过一步水热法制备不同镍钴比的层状双氢氧化物(NiCoMo-LDH/NF)纳米催化剂,并借助X射线衍射和扫描电镜对催化剂的物相和形貌进行表征分析,研究催化剂元素组分调控对其电催化性能的影响。通过元素组分的调控,改变催化剂的显微结构,当Ni∶Co=1∶2(摩尔比,下同)时,Ni₁Co₂Mo-LDH/NF催化剂密集的纳米片结构,有利于活性位点的暴露和中间体吸脱附,以及电荷的快速传输,进而促使析氧反应的进行。电化学测试表明,在1mol/L KOH溶液中,电流密度达到10mA/cm²时,Ni∶Co=1∶2的纳米材料过电势仅为266mV,塔菲尔斜率为82.45mV/dec。此外,经12h的时间-电流稳定性测试后,材料的催化性能和形貌未有明显改变。可见,当Ni∶Co=1∶2时,材料表现出优异的催化活性和稳定性。     

ZnAlTi型层状双氢氧化物光催化降解亚甲基蓝的性能研究

利用动态尿素水解法制备了3种不同比例的ZnAlTi型层状双氢氧化物,取部分样品分别在温度为500、600、700和900℃条件下煅烧4h,制得具有光催化性能的材料。研究催化剂不同摩尔比、催化剂用量、煅烧温度等不同因素对光催化降解亚甲基蓝过程的影响。结果表明,紫外光照射下,在反应温度为30℃、催化剂中Ti和Al的摩尔比为2、催化剂投加浓度为1.0g/L、亚甲基蓝初始浓度为10mg/L、煅烧温度为600℃的反应条件下,催化剂对亚甲基蓝的降解效果最好,光照反应12h后亚甲基蓝的降解率为94.4%。     

Formation of Nanosized Metal Particles of Cobalt, Nickel, and Copper in the Matrix of Layered Double Hydroxide

Vacuum heating of the layered compounds of lithium–aluminium double hydroxide pillared with copper, cobalt, and nickel complexes of ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) was shown to give rise to composite materials containing in the lamellar aluminate matrix nanosized metal particles stable to oxidation. High-resolution electron microscopy (HREM), powder X-ray diffraction (XRD), and small-angle X-ray scattering (SAXS) were used to determine the morphology of the resulting products. Their magnetic properties were studied by magnetic weighing.     

钴掺杂纳米花瓣状氢氧化镍的制备及其电化学性能研究

采用水热法制备了钴掺杂的纳米花瓣状Ni(OH)2,讨论了钴掺杂量对产物形貌、结构和电化学性能的影响。结果表明,不同钴摩尔分数掺杂的样品都呈现α/β混合相花瓣微球,其比表面积均在280m2/g以上,远高于普通球形氢氧化镍(5~10m2/g)。电化学性能测试表明,钴添加剂显著提高了氢氧化镍高倍率放电容量和循环稳定性能,1.0C倍率时钴摩尔分数10%的样品放电容量可达430.1mAh/g(以纯氢氧化镍计),接近-αNi(OH)2的理论容量(480mAh/g),3.0C倍率时其放电容量(367.1mAh/g)仅比0.2C时的放电容量(406.9mAh/g)衰减9.8%。     

牛至精油涂膜瓦楞纸板的制备及抑菌活性研究

研究了牛至精油处理后的瓦楞纸板的抑菌效果。将牛至精油、壳聚糖、β-环糊精配成混合液涂布于瓦楞纸板表面,并研究了涂布量对青霉、腐霉、交链孢霉、灰霉的熏蒸抑菌活性。结果表明,抑菌活性随着牛至精油涂布量的增多而增强,牛至精油使用量大于3.04 g/m2时,瓦楞纸板对4种霉菌具有完全抑制作用。     

Antimicrobial Nanostructured Assemblies with Extremely Low Toxicity and Potent Activity to Eradicate Staphylococcus Aureus Biofilms

Self-assembled cationic polymeric nanostructures have been receiving increasing attention for efficient antibacterial agents. In this work, a new type of antibacterial agents is developed by preparing pH-dependent nanostructured assemblies from cationic copolypeptoid poly(N-allylglycine)-b-poly(N-octylglycine) (PNAG-b-PNOG) modified with cysteamine hydrochloride ((PNAG-g-NH₂)-b-PNOG) driven by crystallization and hydrophobicity of the PNOG blocks. Due to the presence of confined domains arising from crystalline PNOG, persistent spheres and fiber-like assemblies are obtained from the same polymer upon a heating-cooling cycle. This allows for direct comparison of antimicrobial efficiency of nanostructured assemblies with various morphologies that are otherwise similar. Both nanostructured assemblies exhibit extremely low toxicity to human red blood cells, irrespective of the presence of the hydrophobic block. Enhanced antimicrobial performance of the fiber-like micelles compared to the spheres, which result in high selectivity of the fibers, is shown. Notably, the fiber-like micelles show great efficacy in inhibition of the Staphylococcus aureus (S. aureus) biofilm formations and eradication of the mature biofilms, superior to vancomycin. The micelles also show potent in vivo antimicrobial efficacy in a S. aureus infection mouse skin model. With a systematic study, it is demonstrated that both micelles kill the bacteria through a membrane disruption mechanism. These results imply great potential of polypeptoid assemblies as promising excellent candidates for antibacterial treatment and open up new possibilities for the preparation of a new generation of nanostructured antimicrobials.     

牛至精油微胶囊的制备及其抑菌效果研究

以海藻酸钠为壁材制备牛至精油微胶囊,通过正交试验优化了微胶囊的最佳制备工艺条件,并对其进行了结构表征和抑菌效果研究。结果表明,制备牛至微胶囊的最佳工艺条件为:海藻酸钠质量分数2.5%、氯化钙质量分数1.5%、壁芯比为1∶1、乳化剂为0.2%的吐温-80和0.1%的单甘酯,在此条件下,微胶囊中牛至精油的包埋率为60.48%,其内部为多孔结构,且抑菌效果良好,当其用量达到0.02g时,对灰霉的抑菌圈直径达到90mm。     

基于植物精油的抗菌活性包装在食品保鲜中的研究进展

目的 通过总结现有植物精油抗菌活性包装最新研究成果,为促进食品活性包装的进一步研究和应用提供指导。方法 介绍对食源性致病菌具有抑制作用的代表性植物精油及其主要化学成分;从破坏/影响细胞膜的结构及功能、遗传物质的复制、酶的活性和代谢功能等方面归纳总结植物精油对食源性致病菌的抑菌作用机制;分析总结植物精油活性包装材料的主要制备工艺;并介绍植物精油活性包装材料在食品保鲜中的最新应用成果;针对目前植物精油活性包装领域存在的问题提出解决方案。结论 部分具有抑菌作用的植物精油可作为化学合成防腐保鲜剂的有效替代品,随着精油在活性包装应用过程中存在的易挥发、有气味及食品安全风险等问题不断解决,植物精油活性包装将在食品保鲜领域具有良好的应用前景。     

微波辅助水热法合成的可见光响应型Sm掺杂ZnO微晶的光催化性能和抗菌活性

采用六水合硝酸锌为锌源、六水合硝酸钐为掺杂剂、十二烷基硫酸钠为诱导剂、无水乙醇和水为混合溶剂,利用微波辅助水热法制备了Sm掺杂ZnO微晶。将Sm掺杂到ZnO晶体结构中,不仅改变ZnO的晶体结构,而且Sm掺杂对ZnO的形貌有明显的影响。考察不同Sm掺杂ZnO样品对罗丹明B的降解性能和对白色念珠菌和霉菌的抗菌活性,结果表明,[Sm]/[Zn]物质的量比为1%的Sm掺杂ZnO微晶表现出最好的光催化性能和抗菌活性。在模拟可见光下(500 W氙灯)照射160min后光催化降解罗丹明B的脱色率为75.9%,TOC去除率为66.3%。由菌落计数结果可知,其对白色念珠菌和黄曲霉的抑菌率分别为81%和77%。     

微波辅助水热法合成的可见光响应型Sm掺杂ZnO微晶的光催化性能和抗菌活性

采用六水合硝酸锌为锌源、六水合硝酸钐为掺杂剂、十二烷基硫酸钠为诱导剂、无水乙醇和水为混合溶剂,利用微波辅助水热法制备了Sm掺杂ZnO微晶.将Sm掺杂到ZnO晶体结构中,不仅改变ZnO的晶体结构,而且Sm掺杂对ZnO的形貌有明显的影响.考察不同Sm掺杂ZnO样品对罗丹明B的降解性能和对白色念珠茵和霉菌的抗茵活性,结果表明,[Sm]/EZn]物质的量比为1％的Sm掺杂ZnO微晶表现出最好的光催化性能和抗菌活性.在模拟可见光下(500 W氙灯)照射160 min后光催化降解罗丹明B的脱色率为75.9％,TOC去除率为66.3％.由菌落计数结果可知,其对白色念珠茵和黄曲霉的抑茵率分别为81％和77％.     

Effect of Carbon Coating on the Physico‐chemical Properties and Toxicity of Copper and Nickel Nanoparticles

The primary aim of these interdisciplinary studies is to investigate the effect of surface carbon coating on the physico‐chemical properties and toxicity of carbon‐coated and noncoated copper and nickel nanoparticles (C‐Cu, Cu, C‐Ni, Ni NPs) in A549 alveolar epithelial cells. Compared to Cu NPs, C‐Cu NPs exhibit protection against surface oxidation, tenfold higher cellular uptake, and fourfold lower release of soluble Cu. The toxicity of C‐Cu NPs and Cu NPs is associated with pronounced damage to mitochondrial function and plasma membrane integrity, respectively. Compared to Cu and C‐Cu NPs, Ni and C‐Ni NPs are less toxic. These studies demonstrate that correlations can be drawn between physico‐chemical properties and resultant toxicity of NPs as a function of surface carbon coating.