逐步生长法制备银纳米颗粒及其表面改性研究

利用逐步生长法制备出了一系列具有不同几何尺度的银纳米颗粒并利用正硅酸乙酯的水解,引入偶联剂,对银纳米颗粒进行表面改性,制备出具有包覆层(SiO_2)和中心核(Ag)的复合纳米结构.确定了获得良好性能材料的最佳合成条件,系统研究了这些银纳米和核壳结构的特征、结构形成的材料学原因和光学性质.     

核壳结构CdS/TiO2的制备与表征

通过水热法合成分散性良好的CdS纳米颗粒,并采用声化学法在颗粒外包覆TiO2壳层,获得的复合材料具有更好的光催化特性.讨论了水热反应温度保温时间与晶粒尺寸、结晶性之间的关系以及声化学制备过程中反应条件与陈化时间对壳层生长的影响.采用X射线衍射、透射电镜、漫反射光谱、光催化性能测试等手段表征CdS颗粒的尺寸、形貌及CdS/TiO2的结构与光催化特性.结果表明水热过程中,提高反应温度、保温时间有利于提高产物的结晶性.声化学合成CdS/TiO2复合材料过程中,超声作用能促进核壳结构的形成.提高前驱溶液的浓度,在获得CdS/TiO2核壳结构的同时会析出TiO2纳米粒子.在降解甲基橙的实验中,CdS/TiO2材料表现出比单组分材料更好的催化性能.     

设计与制备具有放射状介孔壳层的PS/_MSiO_2复合磨料及其抛光氧化硅片效果

以阳离子表面活性剂CTAB为牺牲模板、TEOS为硅源、硝酸铵/乙醇混合溶液为选择性溶剂,合成以表面经PVP修饰的聚苯乙烯(Polystyrene,PS)微球为内核、表面包覆介孔氧化硅(Mesoporous-silica,MSiO_2)壳层的新型PS/MSiO_2复合磨料。采用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)测试,研究PS/MSiO_2复合磨料的核壳结构以及经复合磨料抛光后的表面粗糙度均方根值和抛光速率。结果表明:PS/MSiO_2复合磨料具有包覆完整的核壳结构,其PS内核尺寸为200~210 nm,介孔氧化硅壳层厚度约为30 nm,包覆层中存在大量放射状介孔孔道。氮气吸刚/脱刚测试表明:复合磨料的比表面积为612 m~2/g,介孔孔径为2~3 nm;经复合磨料抛光后衬底表面粗糙度均方根值(RMS)和抛光速率(MRR)分别为0.252 nm和141 nm/min,明显优于粒径相当的常规SiO_2磨料(0.317 nm,68 nm/min)。复合磨料中有机内核及壳层中的介孔孔道结构有利于降低颗粒的弹性模量和表面硬度,从而有助于减小磨料在衬底表面的压痕深度并降低抛光表面粗糙度。此外,复合磨料可借助其高比表面积提高对抛光液中有效化学组分的吸刚能力,从而增强接触微区内的化学反应活性以提高抛光速率。     

表面修饰层厚度对Fe:ZnSe纳米晶光学性能的影响

利用硫代乙醇酸作为稳定剂在水相中合成了Fe:ZnSe/ZnS核/壳结构半导体纳米晶,研究了表面修饰层(壳层)厚度对产物光学性能的影响。XRD和UV-Vis吸收谱表明,合成的半导体纳米晶为核壳纳米晶,呈立方闪锌矿结构。TEM结果表明,产物分散性较好,尺寸均一,呈球形。PL结果表明,适当厚度的ZnS壳层能有效钝化Fe:ZnSe纳米晶表面的非辐射复合位点,当壳层过厚时,ZnS壳层产生的非辐射复合缺陷会导致PL强度下降。     

FeBP@SiO2核壳结构纳米复合材料的可控制备及其吸波性能

提出一种简便易行的方法制备核壳型FeBP@SiO₂纳米粒子,该方法利用化学还原和溶胶凝胶相结合,实现复合粒子的核壳结构可控。通过改变SiO₂壳厚度,研究了壳层厚度对吸波性能的影响,并对微波吸收机制进行分析和解释。结果表明,随着SiO₂壳层厚度的增加,粒子微波吸收能力先增大后减小。当SiO₂壳层厚度为38 nm时,FeBP@SiO₂样品具有最强的微波吸收性能,在吸收涂层厚度为2.19 mm下反射损耗获得较好的吸收性能(-52.66 dB),这种增强的微波吸收性能主要来自新增磁-介电界面,从而提高了材料的阻抗匹配以及介电损耗的能力,通过设计复合粒子的核壳结构,可以实现复合吸波剂的性能调控,因此本研究为设计下一代新型复合微波吸收材料提供了重要参考。     

CdSe/ZnS/SiO_2多层核壳结构量子点材料的制备

纳米粒子表面包覆二氧化硅层形成的核/壳结构能减少表面缺陷,改善发光性能,保护纳米粒子核不受外界环境的影响。本实验在液体石蜡-油酸介质中首先制备CdSe量子点,再通过直接在反应体系中加入硫源和锌源的方法,在CdSe量子点的表面原位组装ZnS纳米层,得到CdSe(核)/ZnS(壳)结构量子点材料;然后利用反相微乳液方法在CdSe(核)/ZnS(壳)复合量子点的表面继续包覆SiO2层,得到CdSe/ZnS/SiO2多层核壳结构量子点材料。化学性质稳定的ZnS及SiO2材料的包覆使CdSe量子点材料的毒副作用降低,且没有降低单纯CdSe的发光效率,这种CdSe/ZnS/SiO2多层核壳结构量子点材料在探索新型载体、生物传感器、生物医疗、肿瘤的早期诊断和治疗等方面有广泛的应用前景。     

模板法-脱合金制备低密度分级纳米多孔金及其电催化性能（英文）

提出了以模板法-脱合金复合方法制备低密度分级多孔金。以直径为700 nm的二氧化硅(SiO_2)微球作为模板,通过化学镀方法制备了Ag@SiO_2和Au@Ag@SiO_2核壳粒子,并通过冷压-烧结方法制备了Au@Ag@SiO_2合金块材。通过连续改变腐蚀溶液,将SiO_2模板以及Ag元素从Au@Ag@SiO_2合金中完全去除。将SiO_2从Au@Ag@SiO_2微球完全去除从而得到了大尺寸空心球壳(直径约为675nm),将Ag元素脱合金去除从而在球壳表面形成了许多小尺寸的孔结构(直径约为75 nm)。TEM图像表明,块状金样品中的韧带由具有多晶特性的纳米晶粒组成。这种具有低密度1.1 g/cm~3(相对密度为5.7%)和高比表面积4.24 m~2/g的分级纳米多孔金材料在碱性溶液中对甲醇电氧化具有优良的催化活性以及快速的传质速率,表明其在催化领域具有广阔的应用前景。     

植酸盐掺杂聚吡咯/纳米SiO_2/环氧树脂长效耐蚀涂层的制备及缓蚀性能

以FeCl_3为氧化剂,植酸钠(IP_6)为掺杂剂,纳米SiO_2为分散介质,通过化学氧化法合成了具有核-壳结构的IP_6掺杂聚吡咯(PPy)/纳米SiO_2粒子。利用电感耦合等离子体原子发射光谱法考察了氧化剂和分散剂用量以及反应温度对掺杂率的影响。利用TEM、XRD和热重分析法(TG)对IP_6掺杂PPy/纳米SiO_2粒子的形貌、结构和热稳定性进行了表征。利用电化学阻抗(EIS)技术对IP_6掺杂PPy/纳米SiO_2/环氧树脂长效耐蚀复合涂层的耐蚀性进行了评价。结果表明:PPy均匀包覆在纳米SiO_2粒子表面,形成形貌规则且具有核-壳结构的稳定IP_6掺杂聚吡咯(PPy)/纳米SiO_2粒子。当n(Py)∶n(FeCl_3)=2∶1,m(SiO_2)∶m(Py)=1∶5,反应温度为-5℃时,制备的PPy/纳米SiO_2材料中IP_6掺杂率为98.53%。以IP_6掺杂PPy/纳米SiO_2粒子为功能成分,环氧树脂为成膜物质,制备的IP_6掺杂PPy/纳米SiO_2/环氧树脂长效耐蚀复合涂层对1.0mol/L HCl介质中的Q235钢腐蚀具有良好的抑制效果。     

PS@Au核壳复合粒子的可控合成及粒径对催化性能的影响

采用适当的化学镀工艺,通过对核层聚苯乙烯微球粒径的调制,可控合成了粒径连续可调的PS@Au核壳复合粒子,其球形度较高,无团聚,催化活性优良。利用SEM、XRD和UV-Vis,结合催化性能测试,研究了粒径对PS@Au核壳复合粒子催化性能的影响。结果表明:PS@Au核壳复合粒子较大的比表面积是其取得优良催化性能的物理本质,此外,粒径对其表面微观形貌、Au纳米粒子的生长方式及其催化性能都有显著影响。粒径较小时,核层曲率较大,Au纳米粒子呈发散式生长,表现出孤立的纳米颗粒状结构。此时,比表面积和表面能最大,催化活性最高。随着粒径增大,曲率逐渐减小,Au纳米颗粒表现出近似的薄膜状结构,比表面积和表面能逐渐降低,催化性能逐渐下降。核壳复合粒子的粒径达到400 nm时,Au纳米粒子的表面形貌开始由孤立的颗粒状结构向连续薄膜状过度。     

利用铅锌废渣制备银修饰纳米复合材料的研究

以含银的铅锌废渣为银源,联合采用氯盐法、Stober法、溶胶凝胶法以及光沉积法制备银修饰纳米复合材料Ag@TiO_2@SiO_2。XRD和TEM的分析表明:Ag@TiO_2@SiO_2具有核壳结构的纳米材料,Ag以10nm团簇的形式沉积在锐钛矿型TiO_2壳层上。XPS分析指出:TiO_2以Ti-O-Si键化学吸附在SiO_2上,而沉积在TiO_2上的银是银的单质。Uv-Vis的分析表明:材料Ag@TiO_2@SiO_2对光响应范围扩大到可见光区。罗丹明的光降解反应表明,Ag@TiO_2@SiO_2的光催化性能优良。     

Fe3O4@SiO2@mTiO2-Au复合材料的制备及其催化性能研究

以磁性Fe3O4为核,在其表面负载SiO2,并用介孔TiO2 (mTiO2)进行包覆,用3-氨丙基三甲氧基硅烷对其改性,将纳米金颗粒均匀负载在介孔TiO2表面,制备出核壳型纳米Fe3O4@SiO2 @mTiO2 -Au复合材料。用透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、X射线光电子能谱分析(XPS)和X射线衍射分析(XRD)等对样品进行表征,确认了核壳结构的存在,尺寸约3 nm的纳米金负载在表面。催化活性测试结果表明,该材料对对硝基苯酚在25 min内降解率达83%,对铁氰酸钾在30 min内降解率达84%。     

纳米TiO2/玻璃微珠复合颗粒的制备和光催化性能

用钛酸丁酯为原料,通过胶溶-沉淀的方法在低温下制备了纳米TiO2/玻璃微珠复合颗粒,利用SEM、DRS、XRD等表征了复合颗粒的结构和形貌。结果表明,玻璃微珠表面被20nm左右的TiO2包覆形成核-壳型结构,XRD结果显示表面的TiO2为锐钛矿型,复合颗在紫外光区有强烈吸收,呈现出纳米TiO2半导体光吸收特征。以含甲基橙废水为降解对象研究了所制备复合颗粒的光催化活性。     

医用PVC表面TiO2-ZnO膜的制备及光催化抗菌性能研究

目的提高医用PVC表面的抗菌性能。方法采用sol-gel法制备ZnO溶胶,以P25(商品TiO_2)悬浮液为掺杂组分,制备了不同TiO_2质量分数(20%、40%、60%、80%)的TiO_2-ZnO复合悬浮液,通过提拉法将ZnO、TiO_2-ZnO、TiO_2悬浮液均匀地涂覆在医用PVC材料表面。采用XRD、SEM等技术考察了复合膜的结构和性能。采用平板菌落计数法测定了不同膜材料对大肠杆菌的光催化杀菌性能和抗细菌粘附性能。结果当TiO_2质量分数为20%时,TiO_2-ZnO薄膜的光催化活性高于ZnO;当TiO_2质量分数为40%、60%、80%时,样品的光催化活性相差不大且都低于ZnO。对ZnO膜和TiO_2-ZnO复合膜的细菌抗粘附性和光催化杀菌性的测试结果表明,ZnO膜和不同TiO_2质量分数的TiO_2-ZnO复合膜都具有一定的抗粘附性和光催化灭菌性。在抗粘附方面,TiO_2质量分数为20%的TiO_2-ZnO复合膜的性能最好,对大肠杆菌的粘附率仅为2.6%,优于ZnO膜和TiO_2膜。在光催化灭菌性方面,在波长为365 nm的紫外光照下,样品对大肠杆菌杀灭能力高低顺序为TiO_2≈20%TiO_2-ZnO80%TiO_2-ZnOZnO。结论涂覆ZnO溶胶和TiO_2悬浮液混合溶胶可以明显提高医用PVC表面的抗细菌粘附性能和光催化灭菌活性,而且当TiO_2质量分数为20%时,TiO_2-ZnO具备最好的抗菌性能。     

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为壳的核一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SiO：壳层的厚度可通过TEOS的含量调节。     

Synthesis of iron(Ⅲ)-doped nanostructure TiO2/SiO2 and their photocatalytic activity

Iron(Ⅲ)-doped nanostructure TiO2-coated SiO2 (TiO2/SiO2) particles were prepared using the layer-by-layer assembly technique and their photocatalytic property was studied. TiO2 colloids were synthesized employing the sol-gel method with TiCl4 as a precursor. The samples were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), SEM, EDS, XPS, and XRD. The experimental results show that TiO2 nanopowders on the surface of SiO2 particles are well distributed, the amount of TiO2 is increased with the adding of coating layers, the pure anatase-TiO2 coating layers are synthesized at 500℃, and the photocatalytic activity of Fe3+-doped TiO/SiO2 is higher than tnat of undoped TiO2/SiO2.     

SiO_2-SiC基复合材料吸波性能的研究

首先利用溶胶-凝胶法制备SiO_2-SiC复合粉体,采用SEM、XRD、DSC-TG等技术对复合粉体进行表征.结果表明,溶胶-凝胶法能够制备具有核-壳结构SiO_2-SiC复合粉体.再将SiO_2-SiC复合粉体与BaTiO_3、Fe_3O_4以及环氧树脂以不同比例进行混合固化制得吸波材料样品,采用矢量网络分析仪测量样品的反射率.结果表明,SiO_2-SiC复合粉体具有一定的吸波效果,20%含量的SiO_2-SiC复合粉体样品在18 GHz时反射率达-2.07 dB,BaTiO_3、Fe_3O_4的加入实现复合吸波效果,当SiO_2-SiC:BaTiO_3:Fe_3O_4=6:2:2(体积分数,下同)时,在5.75 GHz时反射率达到-13.97 dB,合格带宽为10.08 GHz.     

Fabrication of Mono-dispersed Hollow Titania Nanospheres with Enhanced Photocatalytic Property

采用阳离子聚苯乙烯(PS)微球为模板,以钛酸丁酯为前驱体经溶胶凝胶反应制备了TiO2/PS复合微球,并经高温煅烧得到单分散中空TiO2纳米微球。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见分光光度计(UV-VIS DRS)对复合和中空微球的结构和光催化性能进行了表征。结果表明,经高温煅烧后TiO2中空微球尺寸相对于复合微球收缩了约25%,其粒径约为100 nm;中空微球壳层厚度可随钛酸丁酯用量而变化,壳层呈锐钛矿和金红石混晶结构,同时中空微球表现出比P25纳米TiO2更强的甲基橙光降解特性。     

Grain Size and Wettability of TiO2/SiO2 Photocatalytic Composite Thin Films

The uniform transparent TiO2/SiO2 photocatalytic composite thin films are prepared by sol-gel method on the soda lime glass substrates, and characterized by UV-visible spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), BET surface area, FTIR spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It was found that the addition of SiO2 to TiO2 thin films can suppress the grain growth of TiO2 crystal, increase the hydroxyl content on the surface of TiO2 films, lower the contact angle for water on TiO2 films and enhance the hydrophilic property of TiO2 films. The super-hydrophilic TiO2/SiO2 photocatalytic composite thin films with the contact angle of 0-° are obtained by the addition of 10%-20% SiO2 in mole fraction.     

非均相沉淀法制备包覆粉的研究现状

具有核壳结构的包覆复合粉体材料,兼有包覆层材料和被包覆粉末材料两种物质的优良性能,获得了更加均匀的组织结构和特殊功能。本文对当前广泛研究的非均相沉淀法包覆型复合粉体的制备的原理、方法及影响非均相沉淀过程的因素进行了全面的概述和分析;介绍了非均相沉淀法制得的金属包覆型陶瓷粉体在金属陶瓷中的应用及其发展趋势。     

Preparation of Nanoporous TiO2/SiO2 Composite with Rice Husk as Template and Its Photocatalytic Property

以稻壳为模板及硅原,采用溶胶凝胶法制备了具有高锐钛矿含量、高比表面积和较优光催化性能的TiO2/SiO2纳米孔复合材料。采用综合热分析仪（TG-DSC）、X射线衍射分析（XRD）、扫描电子显微镜、和N2吸/脱附手段对所制材料的热学性能、显微结构和化学组成经行了表征。结果表明,复合材料中锐钛矿型TiO2在700~800 ℃热处理后开始转变为金红石TiO2,1000 ℃转变完全。当处理温度在500~600 ℃时,纳米二氧化钛颗粒在稻壳引理生长,形成催化活性点。随着处理温度的升高,二氧化钛在稻壳孔隙结构表面形成层状结构。处理温度500 ℃时,TiO2/SiO2纳米孔复合材料具有最佳的催化性能,对甲基蓝的降解4 h达82%。