基于静电纺丝技术制备传感Hg~(2+)的复合纳米纤维膜

利用静电纺丝技术制备了负载有Hg~(2+)有机荧光探针的聚丙烯腈(PAN)复合纳米纤维膜,该纤维膜具有较高的比表面积和机械强度,保证了探针分子的负载,当浸泡在Hg~(2+)溶液当中,其多孔网络结构大大地提高了Hg~(2+)在纤维膜内的扩散速度,确保了Hg~(2+)充分接触到分布在纤维膜中的探针分子,使得复合纤维膜发生了明显的荧光淬灭,从而实现对Hg~(2+)的识别,荧光测试显示纳米纤维膜对Hg~(2+)的检测限可达到1.057×10~(-6)mol/L。     

菲并咪唑-水杨醛席夫碱分子探针对 Fe3+、Cr3+、Al3+的检测

基于菲并咪唑-水杨醛合成了分子探针SL,并用NMR、IR对其结构进行了确证。实验结果表明,探针SL对三价金属离子铁、铬、铝(Fe~(3+)、Cr~(3+)、Al~(3+))的识别具有较好的选择性和较高的灵敏度,并且几乎不受一价、二价离子的干扰。使用Job’s Plots法证明,探针SL与Fe~(3+)、Al~(3+)的结合比均为1:1,与Cr~(3+)的结合比为2:3,对Fe~(3+)、Cr~(3+)、Al~(3+)的检出限分别为3.09×10~(-8),4.82×10~(-8),2.89×10~(-8)mol/L。利用荧光光谱法探讨了探针SL对剧毒Cr~(3+)的检测行为,发现探针SL对Cr~(3+)离子有较好的选择性和灵敏度,是一种具有潜在应用价值的Cr~(3+)荧光探针。     

基于密度泛函理论研究六价铬的形态及其相互转变规律

为了研究六价铬在水溶液中的形态及其相互转变规律,用密度泛函理论中的B3LYP方法对H_2CrO_4、HCrO_4~-、Cr_2O_7~(2-)、CrO_4~(2-)进行结构优化,并在相同计算水平下对频率进行计算,其中对Cr采用基组为cc-pVDZ,而其它原子采用6-311+G(d,p)基组。通过静电势分析、原子电荷分析以及热力学分析表明溶液中氢离子与六价铬的结合能力由小到大为H_2CrO_4HCrO_4~-Cr_2O_7~(2-)CrO_4~(2-)且Cr_2O_7~(2-)主要以重铬酸盐形式存在于固相中,而在溶液中六价铬主要以CrO42-的形式存在。而H_2CrO_4与HCrO_4~-在溶液中的存在较少。     

Fe~(3+)-Er~(3+)共掺纳米TiO_2紫外及可见光下催化降解N-(2-苯并咪唑基)-氨基甲酸甲酯性能

采用溶胶-凝胶-微波法以无水乙醇为溶剂,制备了Fe~(3+)和Er~(3+)不同摩尔配比共掺的TiO_2纳米粒子,在N2保护下加热至500℃,获得具有稳定锐钛矿型结构的Fe~(3+)和Er~(3+)共掺TiO_2纳米晶体(Fe~(3+)-Er~(3+)-TiO_2)光催化剂.对于Fe~(3+),Er~(3+)不同摩尔配比共掺的纳米TiO_2光催化剂,在掺入量相同时,紫外及可见光下的光催化活性最强.采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品的表面结构进行测试,结果显示Fe~(3+)-Er~(3+)-TiO_2纳米光催化剂晶体尺寸为25 nm~30 nm;X衍射仪测试样品,其XRD图谱峰值显示晶型结构为锐钛矿型,荧光光谱(FL)和紫外-可见(UV-Vis)光谱显示材料的吸收波长范围为370 nm~770 nm.利用Fe~(3+)-Er~(3+)-TiO_2纳米光催化剂在紫外及可见光下降解N-(2-苯并咪唑基)-氨基甲酸甲酯,反应过程以高效液相色谱(HPLC)对N-(2-苯并咪唑基)-氨基甲酸甲酯浓度进行检测,结果显示掺入Fe~(3+),Er~(3+)可提高TiO_2的光催化活性,从反应动力学和机理分析掺入Fe~(3+),Er~(3+)可增加光反应孤对电子从而提高反应液中HO·含量.     

离子液体萃取金属Zn~(2+)、Ni~(2+)离子工艺

以溴代正丁烷、溴代正己烷、溴代正辛烷、N-甲基咪唑、六氟磷酸钾为原料,用微波法合成1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐,并通过FTIR、~1HNMR、HPLC手段对1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐结构和含量进行表征。分别探究1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐-双硫腙、双硫腙-氯仿三种体系和阳离子上碳链的长度对溶液中的Zn~(2+)、Ni~(2+)萃取效果的影响。在此基础上,探究温度、pH、离子初始质量浓度对金属萃取效果的影响。结果表明:在p H=6、t=35℃条件下,Zn~(2+)、Ni~(2+)的萃取率分别达到95%、86.3%。     

氮掺杂石墨烯量子点与Fe~(3+)相互作用的荧光光谱性能研究

通过柠檬酸高温裂解法合成了氮掺杂石墨烯量子点,并基于Fe~(3+)对氮掺杂石墨烯量子点的较强的荧光猝灭作用,建立了一种检测Fe~(3+)的方法.研究发现,氮掺杂石墨烯量子点荧光强度的降低(F_0/F)与Fe~(3+)的浓度之间具有良好的线性关系,线性范围为0.018 5~0.536 5 mmol/L,最低检出限为1.73 nmol/L.同时讨论了pH值、温度以及时间对荧光猝灭体系的影响,优化了实验条件.并采用变温实验和热力学计算探讨了荧光猝灭机理,表明二者之间是放热自发的动态猝灭过程,并实现了对食品中Fe~(3+)的检测,为建立新型荧光传感器提供了理论和实验基础.     

红色荧光粉Ca_(0.70)Sr_(0.18)MoO_4:Eu_(0.08)~(3+)的水热合成研究

采用水热合成法制备红色荧光粉Ca_(0.70)Sr_(0.18)MoO_4:Eu_(0.08)~(3+).采用XRD、荧光分光光度计、SEM对其物相、发光性能以及形貌进行测试和表征.结果表明:荧光粉为CaMoO_4物相结构.荧光粉粒径小且粒度分布均匀.pH=7、180℃水热反应12 h,800℃煅烧2 h条件下制备的荧光材料Ca_(0.70)Sr_(0.18)MoO_4:Eu_(0.08)~(3+),位于616 nm处(纯红色)的发光强度最大.Ca_(0.70)Sr_(0.18)MoO_4:Eu_(0.08)~(3+)色坐标比商用的Y_2O_3:Eu~(3+)红色荧光材料更接近于标准红色色坐标.     

Li~+对Gd_2O_3:Eu~(3+)荧光粉发光性能的影响

通过水热法,按照不同的Gd~(3+)、Eu~(3+)浓度配比制备Gd_2O_3:Eu~(3+)荧光粉,在800°C热处理后,通过荧光光谱测试发现Gd~(3+)与Eu~(3+)浓度比为20∶1时候发光性能最优。在此基础上,研究了掺杂Li~+离子对Gd_2O_3:Eu~(3+)的结晶性能、晶粒形貌和发光特性的影响。以X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、发射光谱等手段表征材料性能。XRD测试结果表明:所得产物是立方晶系,扫描电镜分析产物主要有长片状和短片状两种形貌,短片状形貌Gd_2O_3:Eu~(3+)荧光粉的荧光强度更高。Li~+的掺入能提高Gd_2O_3:Eu~(3+)量子效率、增强Gd_2O_3:Eu~(3+)荧光强度、缩短荧光衰减时间。     

基于CPP-3(In)模板制备In2O3材料及其气敏性能

采用油浴法合成金属有机框架(metal-organic framework, MOFs)材料CPP-3(In)模板,不同温度焙烧后制备成In_2O_3气敏材料,并对其气敏性能进行研究。利用X射线衍射仪和扫描电镜对产物的晶体结构和形貌进行了表征。将合成的In_2O_3粉体制成敏感膜,采用静态配气法测试其气敏性能。制备的CPP-3(In)呈六角棒状,表面光滑;450℃焙烧生成的In_2O_3形貌具备CPP-3(In)模板棒状的骨架,由于焙烧时分解物的扩散,最终使In_2O_3呈现表面粗糙的多孔六角管状。经过气敏性能的测试,发现In_2O_3-450℃材料对10×10~(-6)的硫化氢(H_2S)气敏性能最优,最佳工作温度低至70℃,响应值达到57.2,具有良好的选择性,该传感器的最低检测下限达到0.3×10~(-6),具有较好的重复性和长期稳定性。     

一维结构氮化钛修饰石墨毡对V~(3+)/V~(2+)的电化学性能

前驱体晶种采用循环浸渍法在石墨毡(GF)的碳纤维上形成TiO_2晶种,利用水热法诱导合成一维结构TiO_2(TiO_2-1D@GF),随后通过氨氮还原转换为一维结构TiN(TiN-1D@GF)。采用SEM,XRD和XPS对其进行材料表征,发现TiN-1D直立生长在碳纤维表面,单根TiN直径约500nm,长度约4μm。采用循环伏安法和恒电流充放电对制备的材料进行电化学测试。结果表明:TiN-1D@GF电极对V~(3+)/V~(2+)氧化还原电对具有很好的电化学性能,钒离子在改性石墨毡上的扩散系数为1.799×10~(-3)cm~2/s,电极的反应速率常数为5.15×10~(-5) cm/s。以TiN-1D@GF作为负极时,钒电池的初始放电容量比GF提高了26.4%,能量效率提高了7.1%。     

二甲基亚砜中Tm~(3+)的电化学行为

研究了二甲基亚砜中Tm~(3+)在Pt电极上的电化学行为,结果表明,Tm~(3+)在Pt电极上的还原属于受扩散控制的准可逆过程.温度为293 K时,在0.01 mol/L Tm(NO)_3)_3—0.1 mol/L LiClO_4—DMSO体系中利用循环伏安法、计时电流法、计时电量法测得Tm~(3+)的扩散系数D0分别为1.15×10~(-6),1.09×10~(-6),2.61×10~(-6 )cm~2/s,并通过塔菲尔曲线求出交换电流密度j0=9.46×10~(-8)A/cm~2.     

羟基磷灰石修饰碳糊电极(HAP-CPE)预镀铋膜法检测水体中的Pb~(2+)和Cd~(2+)

以羟基磷灰石修饰碳糊电极为工作电极,采用预镀铋膜和差分脉冲溶出伏安法检测水体中的重金属离子(Pb~(2+)、Cd~(2+))。考察了Bi 3+投加量、富集电位和富集时间对测定重金属离子的影响。结果表明,在Bi 3+质量浓度200μg/L、富集电位-1.0V、富集时间360s条件下制得的电极最为灵敏。该电极对Pb~(2+)和Cd~(2+)的可检测范围为10~350μg/L,检出限分别为1.252和1.242μg/L。平行测定显示其具有较好的重现性,且样品回收率达到99.42%、97.88%。利用本方法可实现Pb~(2+)和Cd~(2+)的高灵敏度同步检测分析。     

空气氧化除Fe~(2+)理论与生物除Fe~(2+)除Mn~(2+)工艺技术研究(Ⅰ)

水质工程界认为MnO_2或Mn_3O_4是Mn~(2+)接触氧化的催化剂,但国内外除Fe~(2+)除Mn~(2+)水厂的出厂水中Mn~(2+)含量却一直达不到水质标准。通过滤柱模型试验和水厂的生产试验证实了曝气-过滤的除Mn~(2+)过程是生物的催化氧化作用的结果。随着除Mn~(2+)滤层中以除Mn~(2+)菌为核心的生物群系的增殖,Mn~(2+)的去除效率不断增强。在成熟滤层中每毫升湿砂上存在着不少于n×10~5～n×10~6个具有除Mn~(2+)能力的细菌。成熟砂和未成熟砂经高压灭菌后,仍然具有除Mn~(2+)能力,但经含Mn~(2+)溶液浸泡60h后,就丧失了除Mn~(2+)能力,灭菌后短暂的除Mn~(2+)能力是滤砂表面吸附容量再生了的结果。以此确立了生物固Mn~(2+)除Mn~(2+)机理。     

稀土Dy~(3+)掺杂YAG发光材料的制备及其变温发光特性研究

采用溶胶-凝胶法与燃烧法相结合制备了YAG:Dy~(3+)粉体,研究了不同Dy~(3+)掺杂浓度对YAG:Dy~(3+)晶体结构和发光特性的影响。XRD结果表明,YAG:3%Dy~(3+)和YAG:4%Dy~(3+)样品均保持了基质YAG的晶相结构。在365nm光激发下,常温下两种掺杂浓度样品的光致发光峰主要集中在可见光区范围,其中掺杂浓度为4%的样品的发光强度要高于浓度为3%的样品。YAG:4%Dy~(3+)样品变温光致发光特性结果表明,在373K~773K温度范围内,发射峰的峰位没发生变化,由于热淬灭效应,573nm和478nm的发光峰的发光强度随温度升高而整体降低,而455nm处的发光峰强度随温度升高而整体升高。计算了455nm和478nm两个发光峰的荧光强度比,并将其与温度关系进行了拟合,得到了Dy~(3+)离子的热耦合能级~4I_(15/2)→~6H_(15/2)和~4F_(9/2)→~6H_(15/2)的有效能级差ΔE为670cm~(-1)。YAG:4%Dy~(3+)的测温绝对灵敏度在373K达到最大值0.00694K~(-1)。     

Eu~(3+)、Dy~(3+)共掺杂NaY(WO_4)_2的制备和上转换发光性能的研究

利用水热法制备Eu~(3+)、Dy~(3+)双掺的NaY(WO_4)_2上转换荧光粉,通过XRD、SEM、FL对其进行表征.讨论不同水合温度、pH值和Dy~(3+)掺杂浓度以及聚乙烯吡咯烷酮的加入量对NaY(WO_4)_2:Eu~(3+)发光性能、晶体结构和形貌的影响,得到最佳发光性能的合成条件:水合温度180℃,pH为8,Eu~(3+)的掺杂浓度为0. 8%(摩尔分数),Dy~(3+)掺杂浓度为0. 2%(摩尔分数),聚乙烯吡咯烷酮加入比例为1∶1(摩尔比).通过793 nm光激发NaY(WO_4)_2:Eu~(3+),Dy~(3+)上转换荧光粉,观察到596 nm橙光发射峰、619 nm红光发射峰分别对应于Eu~(3+)的~5D_0→~7F_1、~5D_0→~7F_2电偶极跃迁,并研究Eu~(3+)-Dy~(3+)之间的能量传递过程.     

一种基于[SiW12O40]4-的无机-有机杂化多酸化合物的合成、结构及性质研究

无机-有机杂化多酸化合物具有优良的物理、化学性质,对其开展深入研究具有重要的意义。通过水热合成方法合成了化合物[H₂pca][H₃SiW₁₂O₄₀]·2H₂O(1) (pca=吡啶-4-甲酸),并对其结构和性质进行研究。经X线单晶衍射仪检测并分析发现,该化合物属于单斜晶系、C2/m空间群,通过配体与多酸之间的氢键形成三维的超分子结构。通过红外光谱、X线粉末衍射、荧光光谱、热重分析对其性质进行表征,在进行荧光光谱分析时发现,该化合物在λ=410 nm处存在荧光吸收峰,并具有较好的热稳定性。该研究可丰富无机-有机杂化多酸化合物的家族,为进一步应用研究打下基础。     

ZnO∶Eu~(3+)发光材料的制备和性能表征

为了提高Zn O∶Eu~(3+)荧光粉体的发光强度并降低合成温度,利用高温机械力化学法合成了单相Zn O∶Eu~(3+)荧光材料.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和荧光光谱仪对样品的结构、微观形貌和发光特性进行了表征.结果表明,Zn O∶Eu~(3+)荧光粉体的最佳反应温度为450℃,最佳球磨时间为3 h.当Eu~(3+)摩尔分数为2.5%、球料比为20∶1时,经450℃球磨3 h后制备的Zn O∶Eu~(3+)荧光粉体的发光强度最好.     

添加S及掺杂Dy~(3+)对SrS:Eu~(2+)荧光粉发光性能的影响

采用高温固相法,以糊精为还原剂,在温度为1 150℃、N2-H2(10∶1)的还原气氛中合成了S、Dy~(3+)掺杂的SrS:Eu~(2+)红色荧光粉材料。采用X射线衍射分析(XRD)、荧光分光光度计等对其物相与光学性能进行表征。结果表明,样品在蓝光(波长498nm)激发下,添加的S的质量分数为2%时,SrS:Eu~(2+)荧光粉发出的红光强度最强;Dy~(3+)的掺杂摩尔分数为1%时,试样发出的红光最强。其激发光谱是400~600nm的宽带激发光谱。     

金纳米粒子修饰酶脂质体生物传感器检测Hg~(2+)和Cu~(2+)浓度的研究

以金纳米粒子(AuNPs)自组装技术为基础,利用葡萄糖氧化酶脂质体(GLM)反应器修饰玻碳电极,构建了葡萄糖氧化酶电化学生物传感器,用于快速高效检测重金属残留。对所制备的金纳米粒子和酶脂质体的表观形态进行了表征,采用循环伏安法考察金纳米修饰葡萄糖氧化酶脂质体电极的电化学性能。结果表明:经金纳米粒子修饰的酶脂质体电极氧化峰电流明显增大;以重金属离子为例,在Hg~(2+)和Cu~(2+)浓度分别为10~(-6)～10~(-2)mmol/L和10~(-8)～10~(-4)mmol/L范围内,离子浓度与抑制率均具有良好的线性关系,最低检出限分别为4.38 ng/m L和86.3 ng/m L(S/N=3),拟合方程分别为I=0.042 3lg C+0.583 6和I=0.066lg C+0.632 3。金纳米粒子修饰酶脂质体生物传感器,可有效提高电化学生物传感器的灵敏度;修饰了金纳米粒子的酶脂质体生物传感器可以简便快速、高效灵敏检测重金属离子,为电化学方法应用于重金属离子的检测提供了新依据。     

远红外Hg~(2+)荧光探针的研制及其在生物成像中的应用

基于Hg~(2+)诱导罗丹明内硫酯"关-开"环原理,设计合成了一种简便的罗丹明101内硫酯(1)荧光探针分子并用于环境水样中汞离子的定量检测及活细胞内汞离子荧光成像检测.结果表明:在测试体系中加入汞离子,探针分子1(10μmol/L)溶液荧光显著增强,当加入等当量的汞离子时,溶液的荧光强度增强了68倍,溶液的颜色也从无色变为了粉红色;探针分子1(10μmol/L)对0.1~10μmol/L浓度范围内的汞离子响应呈线性关系,R2=0.994 9,检出限为0.04μmol/L.选择性和竞争性实验结果表明:探针分子1对汞离子有较高的选择性和较高的灵敏度;探针分子1可成功用于细胞内汞离子的荧光成像可视化检测.