树枝状介孔二氧化硅基纳米材料催化转化二氧化碳的研究进展

近年来,树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒(DMSNs)成为催化界的研究热点,因其具有大的开孔结构、高比表面积、优异的溶剂分散性、良好的生物相容性等,上述优点使得DMSNs在实现CO₂的捕获和催化转化中取得了良好的发展。结合国内外研究进展,总结了近年树枝状介孔二氧化硅基纳米功能材料在CO₂催化转化方面的应用和反应机制,并与传统二氧化硅介孔材料(如SBA-15或MCM-41)的催化转化性能进行比较。最后对该材料在CO₂催化转化方面的应用进行了展望。     

树枝状纤维形纳米球催化剂的研究进展

树枝状纤维形二氧化硅纳米球(KCC-1,类似于MCM-41命名规则)是继MCM-41、SBA-15之后,又一种里程碑式的介孔材料。与传统介孔二氧化硅相比,KCC-1具备三维中心辐射状孔道和多级孔结构,因而具有更高的比表面积、更大的孔体积、更高的孔渗透性、粒子内表面更易接触等优点。在KCC-1中,客体物质(如贵金属纳米粒子和生物大分子等)能够沿着中心辐射状孔道进行负载和/或输送,因此,KCC-1在纳米催化剂载体方面极具应用前景。近年来,KCC-1的成功开发掀起了树枝状纤维形纳米球及其催化剂的研究热潮。一方面,人们尝试基于其他本体材质构建树枝状纤维形纳米球,制备出树枝状纤维形二氧化钛纳米球、树枝状纤维形硅钛杂化纳米球、树枝状纤维形碳纳米球、树枝状纤维形碳氮杂化纳米球、树枝状纤维形硅铝杂化纳米球、树枝状纤维形硅铜铝杂化纳米球等。另一方面,随着研究的深入,以树枝状纤维形结构为基础的核-壳型、空心型、蛋黄-蛋壳型等新颖结构纳米催化剂也被成功开发,并在特定体系中展现出优越的催化性能。本文从构成树枝状纤维形纳米球的本体材料(元素)出发,对具有三维中心辐射状孔道和多级孔结构的纳米球催化剂进行分类,总结了各自的结构特征、催化对象及催化性能,综述了近几年树枝状纤维形纳米球催化剂的研究进展。最后,对树枝状纤维形纳米球催化剂的研究思路与发展趋势进行了分析和展望。     

铁基磁性纳米材料吸附废水中重金属离子研究进展EI北大核心CSCD

磁性纳米材料具有较高的生物相容性、良好的吸附性能、易于固液分离等特点,在水处理方面越来越受到关注。本文主要综述铁基磁性纳米颗粒的分类、常见形态、功能化方法、铁基磁性纳米颗粒和功能化铁基磁性纳米复合材料吸附废水中重金属离子的研究进展,讨论不同铁基磁性纳米粒子的功能化机理及其在重金属离子吸附过程中的吸附机理,分析铁基磁性纳米材料在重金属离子吸附应用中易团聚、氧化、稳定性差等问题,并展望功能化对铁基磁性纳米颗粒吸附废水中重金属离子的发展前景,为重金属废水的吸附提供更加充足的理论依据。     

树枝状纤维形二氧化硅纳米粒子的研究进展

与传统二氧化硅介孔材料相比, 树枝状纤维形二氧化硅纳米粒子(Dendritic Fibrous Nano-silica, DFNS), 特别是具备三维中心辐射状孔道和多级孔结构的球形DFNS拥有较高的比表面积、较大的孔体积、较高的孔渗透性和粒子内表面更易接触性等优点。客体物质(如极小的纳米粒子)能够沿着中心辐射状孔道进行负载和/或输送, 甚至与化学改性所得内部活性位点发生反应。因此, DFNS是一种富有前景的载体平台, 可以用来构筑新型纳米催化剂、吸附剂、基因/蛋白质/药物的递送系统等。大量研究表明: 球形DFNS与生俱来的结构优势使其能够作为MCM-41和SBA-15的理想替代材料。但是, DFNS领域依旧存在很多需要探讨的问题。因此, 本文主要归纳分析DFNS的结构特征、常用结构模型、新型结构和实时应用。希望能够给予材料和化学科学家一些参考, 促进DFNS的蓬勃发展。     

重金属选择反应性纳米修复剂的制备及应用研究

随着工业的快速发展,重金属污染的废水治理已变成一个亟待解决的问题。采用泡花碱为硅源,以巯基丙基三甲氧基硅烷为修饰剂,采用原位修饰法制备了巯基二氧化硅纳米修复剂(SiO_2-SH)。研究发现,在57.0 mg/L Pb~(2+)、Cd~(2+)混合离子溶液中,制备的修复剂20 min即可去除溶液中的Pb~(2+)、Cd~(2+)离子。当溶液中同时存在Pb~(2+)、Cd~(2+)、Ca~(2+)、Mg~(2+)4种离子时,对4种离子的去除率分别为100%,80.9%,7.3%,6.5%,说明制备的修复剂对Pb~(2+)、Cd~(2+)离子具有选择反应性。同时发现,与Frundlich模型相比,吸附剂对Pb~(2+)、Cd~(2+)离子的吸附过程符合Langmuir模型,Pb~(2+)、Cd~(2+)离子的最大单分子层吸附能力分别为64.10和59.52 mg/g,具有较高的吸附容量。总之,制备的SiO_2-SH修复剂对溶液中的Pb~(2+)/Cd~(2+)具有快速、高效的去除能力及优良的重金属离子选择反应性,具有较强的市场竞争力。     

硅基、非硅基介孔材料的研究进展

通过对近年来人们所合成的各种硅基、非硅基介孔材料的介绍,比较了不同介孔材料在合成、应用等方面的优缺点,并简述了其将来的发展前景。     

纳米碳粒子的表面功能化

以纳米碳粒子为原料，用化学表面修饰技术使纳米碳粒子表面功能化，将乙二氨基、氨荒酸基、硫脲基、脒基等官能团以共价键方式偶联在纳米碳粒的表面，制备出不同类型的纳米高分子络合吸附剂．吸附剂的粒径为4～8nm，功能团在纳米碳粒子的表面含量为1.1mmol／g。纳米高分子络合剂对过渡金属离子的吸附速率高、吸附量大并具有很高的选择性．     

银树枝状纳米结构阵列的制备与性能研究

形貌及尺寸规整可控的纳米晶体的合成是目前十分引人注目的纳米材料研究领域,制备合成中的形貌调控及其功能化是这些纳米材料能够得到应用的关键问题。采用直接水相还原法在聚丙烯酸钠保护下制备了银树枝形纳米结构,并将这种银树枝纳米晶溶胶滴加在经过预处理的玻璃基底上,通过自组装制备了银纳米树枝结构阵列。通过扫描电镜(SEM)观察了这种样品的微观结构,并用透射率测试研究了其光学性能。     

介孔二氧化硅纳米复合材料的研究进展

介绍了近年来介孔二氧化硅复合材料的研究趋势与发展方向。介孔二氧化硅材料作为研究时间最长、技术最成熟的介孔材料,对整个介观材料的理论和材料设计具有重要意义。阐述了介孔二氧化硅材料的主要合成方法及其原理,着重从材料复合方式以及相应材料的特点、相关应用等方面的研究进展进行了综述,探讨了现有的问题,并且对未来介孔材料的发展趋势进行了展望。     

介孔氧化硅纳米粒子对药物装载和可控释放的研究进展

近年来,介孔氧化硅纳米粒子(MSN)以其均一的孔道结构、高比表面积、较大的孔容量等优良性质,被广泛应用于药物传递系统。与传统载药系统相比,MSN展示了更高的药物负载量、可控的药物控释性能、可设计的靶向特性、良好的生物安全性等优势。本文通过对MSN对药物的负载机理、药物控释机理等方面的介绍,对MSN在药物传递系统中的应用加以综述。     

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。     

氧化锆(ZrO2)基纳米功能材料的研究进展

氧化锆(ZrO2)同时具有氧化中心和还原中心,具有很高的化学稳定性、热稳定性和机械稳定性,能应用于催化、电子、耐高温、环境友好电极材料等方面。介绍了ZrO2的晶体形态和各种晶型之间的相互转变规律,纳米ZrO2的性能和制备方法,介孔ZrO2形成机理；综述了Y3 /ZrO2(YSZ)、Mn4 /ZrO2、Ti4 /ZrO2、Ce4 /ZrO2、SO42-/ZrO2(SZ)等掺杂材料的性能、应用及制备等研究情况.     

氰基功能化介孔二氧化硅的制备与表征

以2-氰乙基三乙氧基硅烷(CTES)和正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯三嵌段共聚物(P123)为模板剂,采用共缩聚法在酸性条件下合成了氰基功能化的介孔二氧化硅.通过XRD、SEM、氮气吸附脱附、FT-IR和元素分析等技术对样品的结构、形貌、孔性质和官能团等进行了表征.研究结果表明,硅源的混合方式对氰基的引入量和分布有一定影响,其中以直接混合方式所得样品中基团含量最高,其分布也最均匀.另外,随着氰基引入量的增加,样品的形貌与孔结构略有变化.当CTES加入量超过20mol%时,材料的介孔由圆柱形的直孔道向瓶颈型的孔道结构发生转变.同时随着材料中氰基含量增大,样品的孔容由0.70 cm3/g降到0.22 cm3/g、表面积从666 m2/g降到312 m2/g,孔径由4.2 nm减小到2.7 nm,表明氰基分子占据了部分孔道空间.     

共担载阿霉素/血红蛋白树枝状介孔硅球的制备及其生物性能研究

实体瘤中普遍存在乏氧现象, 是导致肿瘤对非手术治疗手段抗拒性增加, 降低药物疗效的重要因素。针对这一问题, 本研究采用简单的两相界面法制备了一种小尺寸(65 nm)、单分散、生物稳定性良好的可共载抗癌药物盐酸阿霉素(DOX)和载氧蛋白血红蛋白(Hb)的树枝状介孔硅纳米颗粒(DMSNs)。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、动态光散射仪(DLS)和氮气吸附-脱附仪等对材料进行表征。结果表明, 合成的DMSNs纳米颗粒粒径均一、分散性良好, 具有较大的比表面积(654.52 m²/g)和孔容(1.26 cm³/g)以及两套孔道结构(直径2.7 nm和5.4~6.8 nm)。更重要的是, 树枝状介孔层的孔径仅需改变三乙醇胺(TEA)的用量即可调节。药物释放、流式细胞术、激光共聚焦以及细胞毒性等相关实验结果表明, DMSNs可同时装载DOX与Hb, 且具有较高的药物释放能力(75.6%)和持久的释放性能(48 h)。载入血红蛋白后, 其IC₅₀为20.6 μg/mL, 能够有效提高抗癌药物DOX的细胞致死率。因此, 这种小尺寸的树枝状介孔硅球在药物传输和肿瘤治疗方面具有潜在的应用价值。     

介孔二氧化硅干凝胶和气凝胶纳米复合材料的研究进展

综述近年来介孔二氧化硅干凝胶和气凝胶同金属、半导体和其它功能性材料组成纳米复合材料的制备和理化特性研究。介孔二氧化硅纳米复合材料是当前纳米材料研究的热点领域，有广泛的应用前景，对其进行理论和应用研究有着十分重要意义。     

基于金纳米粒子比色检测重金属铅离子

目的研究一种新的基于半胱氨酸修饰的金纳米粒子的检测重金属铅离子的方法。方法采用柠檬酸钠还原法合成粒径为13 nm的金纳米粒子,并用半胱氨酸进行修饰(Cys-Au NPs)。在Pb2+诱导下,Cys能通过螯合配体结合作用捕获Pb2+,导致Au NPs聚集,使Au NPs特征峰的位置和强度发生变化,且溶液颜色发生变化。结果该比色法的检测范围为0.02~5μmol/L,检出限为0.01μmol/L。通过对比Pb2+与其他金属离子的紫外可见光谱,证明该方法特异性好。结论该比色法可用于Pb2+的实际检测应用中。     

纳米多孔硅粒子透明隔热材料

日本精细陶瓷中心开发出了热传导率极小的多孔SiO2（二氧化硅）粒子。该粒子具有多孔性质,因此热传导率非常低。并分为不透明和透明两种类型。不透明型可用于墙壁等的隔热,透明型可用于建筑物、火车及汽车的玻璃窗。该公司在2009年2月18-20日于东京有明国际会展中心举行的“nano tech 2009国际纳米科技综合展”的NEDO展区展出该材料。     

静电纺介孔氧化硅基纳米纤维的研究进展

介孔氧化硅是最为典型的介孔材料,其具有比表面积高、孔径均一、易于表面修饰等优异特性,广泛应用于吸附分离、催化、传感以及物质负载与缓释等领域。关于粉体和薄膜形态的介孔氧化硅已有大量报道,但纤维形态,特别是连续纤维形态的介孔氧化硅材料的制备仍然是一项挑战。近年来随着静电纺技术的发展,连续纤维形貌的介孔氧化硅材料的制备取得了重要进展。根据纤维介孔结构的有序度和介孔结构引入方式的不同,对静电纺介孔氧化硅基纳米纤维进行详细的介绍。     

原子转移自由基溶液聚合制备聚合物纳米粒子

使用2-氯丙酰氯对第四代聚丙烯亚胺树枝状大分子(DAB-32)进行改性,成功合成了树枝状大分子引发剂DAB-32-Cl,并使用红外光谱(FT-IR)、核磁共振光谱(1H-NMR)对引发剂的结构进行了表征。以此引发剂,CuCl/Bpy为催化剂,成功实现了丙烯酸(AA)和苯乙烯(St)的原子转移自由基(ATRP)溶液聚合,制备出树枝状大分子/聚丙烯酸和树枝状大分子/聚苯乙烯纳米粒子。采用光子相关光谱(PCS)和透射电子显微镜(TEM)对聚合物纳米粒子的形貌、粒径和粒径分布进行了表征,结果表明,合成的聚合物纳米粒子大小均一,小于121 nm,分散性较好。     

纳米粒子表面功能化研究进展

纳米粒子表面改性包括物理改性和化学改性。物理改性一般采用高能表面改性法对纳米粒子进行修饰;化学改性分为硅烷偶联剂、酯化反应、表面接枝和表面活性剂等方法。