贵金属纳米材料形貌控制合成的研究进展

调控粒子的形貌和尺寸是改变贵金属纳米颗粒催化性能的一种重要方式,简要评述了贵金属纳米材料的几种形貌控制合成方法以及常见贵金属催化剂形貌控制合成的研究进展,并对贵金属纳米材料形貌控制工作在光催化研究领域的应用提出了设想。     

碳纳米管透水混凝土的重金属离子吸附性能

利用多壁碳纳米管(MWCNTs),制备了MWCNTs透水混凝土材料,研究了其对水溶液中二价重金属离子Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)的吸附性能。重金属离子溶液初始浓度为100,400,700及1 000 mg/L,吸附时间为1,2,6,12,24,48及72 h。测试了MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)吸附量与吸附时间的关系,分析了重金属离子溶液初始浓度对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)平衡吸附量的影响。研究发现,MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)离子的吸附量在24 h后达到吸附平衡;随着重金属离子溶液初始浓度的增大,MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)离子的平衡吸附量明显提高;MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附能力大小顺序为Pb~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+)。MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附等温线与Freundlich模型符合较好,可以采用Freundlich模型描述MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附等温线。     

[BMIm]BF4离子液体修饰的铜纳米粒子的制备

在[BMIm]BF4离子液体的修饰下,用抗坏血酸还原CuCl2 溶液制备出了铜纳米粒子。Cu2+浓度对铜纳米粒子的尺寸有着非常明显的影响。当Cu2+浓度小于2×10-2mol/L时,所制备的铜纳米粒子的直径小于10nm。还原反应的pH值和温度对铜纳米离子的尺寸没有明显影响。     

Fe3O4磁性纳米粒子表面修饰研究进展

表面修饰Fe3O4磁性纳米粒子因具有优异的磁学特性、良好的生物相容性和丰富的化学反应可选择性,在生物医药领域如磁共振成像、组织修复、免疫测定、热疗、药物传递和细胞分离中显示了巨大的应用潜力.Fe3O4磁性纳米粒子的表面修饰主要包括以下3类:①有机小分子修饰,主要是偶联剂和表面活性剂修饰;②有机高分子修饰,包括天然生物大分子、合成高分子以及两者复合修饰;③无机纳米材料修饰,主要是SiO2、Au和Ag修饰.并就这三大方面的研究进展做了综合概述.     

端氨基超支聚合物功能化磁性复合材料对Cu~(2+)和甲基橙的吸附研究

合成端氨基超支聚合物(HBPA)后与"一锅法"合成的氨基修饰磁性纳米微球通过戊二醛交联得到多氨基功能化磁性纳米吸附剂。通过傅里叶红外光谱、XRD光谱和热重分析表明端氨基修饰磁性纳米吸附剂(Fe_3O_4@HBPA)成功制备。探讨了Fe_3O_4@HBPA吸附剂对模拟废水中Cu~(2+)和甲基橙的吸附性能。Fe_3O_4@HBPA对Cu~(2+)和甲基橙的吸附时间为120min,温度30℃,吸附剂用量为10.0mg,pH=5.0时对Cu~(2+)的吸附效果最佳,pH大于5,对甲基橙吸附效果都较佳。Fe_3O_4@HBPA吸附剂对Cu~(2+)和甲基橙吸附速率较快,在10min左右就基本达到吸附平衡,温度对Cu~(2+)和甲基橙的吸附影响不大。结果表明端氨基超支聚合物修饰的磁性纳米吸附剂对Cu~(2+)和甲基橙具有较好的吸附能力。     

硬脂酸对CeO2纳米粒子的表面修饰研究

利用表面修饰法合成了硬脂酸修饰的 CeO2 纳米粒子,采用透射电子显微镜(TEM)观察了经表面修饰的CeO2 纳米粒子的形貌及分散性,并采用红外光谱(IR)、紫外可见分光光度计等对修饰的CeO2 纳米粒子进行了表征。结果表明:表面修饰剂硬脂酸与 CeO2 纳米粒子表面之间发生了化学键合作用;修饰后的CeO2 纳米粒子表面存在疏水有机基团,阻隔了 CeO2 纳米粒子的团聚,起到了分散作用;同时,修饰后的CeO2 纳米粒子在苯乙烯中的稳定性得到了提高。并且获得了硬脂酸的修饰量与CeO2 纳米粒子的最佳配比。     

油酸修饰对纳米二氧化钛在变压器油中分散性的影响

利用油酸对纳米二氧化钛进行有机表面修饰, 将修饰后的纳米粉体超声分散到变压器油中制备纳米二氧化钛改性变压器油, 研究了表面修饰对纳米二氧化钛在变压器油中分散性的影响. 采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)和热分析(TG)对纳米二氧化钛的形貌、结构和表面修饰状态进行表征。结果表明, 油酸与纳米二氧化钛表面以双齿桥连配位方式键合, 在纳米二氧化钛表面形成了良好的修饰层。随着修饰剂的增加, 尽管油酸在纳米二氧化钛表面的配位方式没有发生改变, 但化学包覆量明显增加, 表面油酸分子的排列也更为紧密, 从而使纳米二氧化钛粒子在变压器油中的分散性和稳定性显著提高。当钛盐与油酸摩尔比为1:24时, 二氧化钛纳米粒子可以稳定分散在变压器油中, 室温静置30 d后仍保持澄清透明。     

雾化-热分解法合成氧化铁纳米粒子及其磁性能

建立了将五羰基铁超声雾化、分段加热分解-氧化及产物收集-修饰一体化的氧化铁纳米粒子合成装置,研究了不同温度参数对纳米粒子的相组成和形貌的影响,并通过在雾化液及收集液中添加修饰剂以控制合成纳米粒子的粒径和分散性。采用XRD、TEM和SQUID对合成的纳米粒子进行了表征。成功合成了不同结晶性和分散性的球形γ-Fe2O3纳米粒子。随着粒径减小,合成纳米粒子由顺磁性过渡到超顺磁性。     

有机-无机离子纳米粒子的合成及在聚合物中的应用研究进展

有机-无机离子纳米粒子在无溶剂的条件下具备类似于液体的流动性、导电性能和耐热性能好、粒子自组装有序排列、呈现单分散核-壳粒子、结构稳定及具有绿色环保性等优点,能在纳米材料领域广泛应用。重点介绍了有机-无机离子纳米粒子的制备方法、分类、原理及在高分子复合材料领域的应用前景,并指出其在实际应用中遇到的瓶颈。     

雾化热分解-氧化五羰基铁制备磁性氧化铁纳米粒子

通过雾化热分解-氧化五羰基铁(Fe(CO)5),在雾化液中添加三乙二醇(TREG)和三正辛基氧膦(TOPO),及在收集液中添加羧基化单甲醚聚乙二醇(MPEG—COOH)等有机修饰剂合成γ-Fe2O3纳米粒子。研究两段加热和单段加热对合成γ-Fe2O3纳米粒子的形貌、粒径、分散性的影响,同时分析温度对γ-Fe2O3纳米粒子结晶性、形貌及磁性能的影响。结果表明:合成的γ-Fe2O3纳米粒子结晶度随温度的升高而增加;MPEG—COOH已经修饰在γ-Fe2O3纳米粒子表面;在单段加热模式下温度为360,390,420℃和450℃时合成的γ-Fe2O3纳米粒子在300K下都具有超顺磁性,饱和磁化强度分别为30,37,41,71A·m2·kg-1;单段加热模式较两段加热模式合成的γ-Fe2O3纳米粒子分散性更好。     

水合肼化学还原硫酸铜制备纳米铜粉的研究

为了制备颗粒尺寸在纳米级、大小分布均匀的纳米铜粉,采用水合肼化学还原硫酸铜的方法,并利用扫描电镜(SEM),Image-Pro Plus软件、铜离子浓度测定仪等测方法测量纳米铜粉的颗粒尺寸和铜离子的转化率。结果表明,碱性条件下,水合肼化学还原硫酸铜制备纳米铜粉满足化学反应的热力学和动力性条件;制备纳米铜粉最佳的实验参数,水合肼浓度为1.5 mol/L、CuSO_4·5H_2O的浓度为0.5 mol/L、EDTA和PVP质量比为3∶2(EDTA浓度为30 g/L、PVP浓度为20 g/L)、反应溶液的pH值为12、反应温度为60℃、反应时间为30 min;在此条件下,获得颗粒大小均匀、颗粒尺寸为50.2 nm的纳米铜粉,Cu~(2+)的转化率达到98.2%。     

ATP/CaF_2∶Ln~(3+)(Ln∶Eu,Tb,Ce/Tb)纳米粒子的制备及其荧光性能

采用两步法制备了三磷酸腺苷二钠(ATP)修饰的ATP/CaF_2∶Ln~(3+)(Ln∶Eu,Tb,Ce/Tb)纳米粒子。采用红外光谱(IR)、X-射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对所合成的纳米粒子进行结构表征,并通过荧光光谱(FS)研究了纳米粒子的荧光性能。结构研究结果表明,ATP成功地包覆在纳米粒子的表面,纳米粒子的晶相为CaF_2的立方结构,ATP/CaF_2∶Eu~(3+)、ATP/CaF_2∶Tb~(3+)、ATP/CaF_2∶Ce~(3+)/Tb~(3+)纳米粒子的平均粒径分别约为14nm、15nm、11nm。荧光性能研究表明,ATP/CaF_2∶Eu~(3+)、ATP/CaF_2∶Tb~(3+)纳米粒子基本不发射稀土离子的特征荧光,而发射出修饰剂ATP的荧光,由于Ce~(3+)对Tb~(3+)的敏化作用,ATP/CaF_2∶Ce~(3+)/Tb~(3+)纳米粒子发射出Tb~(3+)的特征荧光。     

层层组装法制备[CTS/SA]_(c/l)PET纳米纤维膜及动态吸附Cu~(2+)

静电纺纳米纤维薄膜由于其高孔隙率和大比表面积,因而广泛应用于重金属离子吸附领域.利用层层自组装法,以聚对苯二甲酸乙二醇酯为基底制备了不同浓度和层数的壳聚糖/海藻酸钠复合纳米纤维膜,并用其处理水中铜离子(Cu~(2+)).壳聚糖和海藻酸钠聚电解质溶液最佳浓度均为10.5g/L,最适宜层数为10层,当溶液pH为6时,Cu~(2+)去除率可达99.9%,使用时长达12h以上.复合膜具有高效率和良好的亲水性等特点,具有很好的应用潜力.     

改性壳聚糖微球合成及对Cu~(2+)吸附性能的研究

壳聚糖由于其结构特性和表面化学性能,对过渡金属离子有很强的亲和力和良好的选择性。利用二乙胺、三乙胺、聚乙烯亚胺(PEI)对壳聚糖微球进行改性,增加壳聚糖微球的活性中心以强化对二价铜离子(Cu~(2+))的吸附能力。实验结果表明:在Cu~(2+)溶液pH为5,吸附时间为15min,温度为35℃时,制得的改性壳聚糖微球对Cu~(2+)的吸附量达到2.88mmol/g。     

Mn2+掺杂Ba2LuF7纳米晶的制备以及发光颜色调控

通过水热法合成了Yb和Tm共掺的Ba2LuF7纳米晶。合成出的样品用透射电镜(TEM)和X射线粉末衍射仪(XRD)进行了表征。在980nm激光下测试了样品的发射光谱。结果表明纳米晶属于立方晶相,大小只有10~20nm。适当的稀土离子掺杂,可使样品发出较强的绿光和红光。通过在纳米晶中掺杂锰离子(Mn2+),可以调控绿光和红光的强度。此外锰离子(Mn2+)掺杂也会影响纳米晶的晶相和尺寸。当加入的Mn2+浓度较高时,会出现新的晶相,样品的形貌和尺寸也有显著的变化。     

一种新型的Cu~(2+)荧光分子探针的合成及性能研究

设计合成了一种新型的铜离子(Cu~(2+))罗丹明酰肼对二苯甲醛荧光分子探针(R)。检测了分子荧光探针对几种金属离子响应的紫外吸收光谱和荧光光谱。研究了它的光谱性能和对Cu~(2+)的识别作用,探针R加入Cu~(2+)时荧光加强,R加入Cu~(2+)之后,溶液由无色变为紫红色,探针R对Cu~(2+)具有专一的选择性。通过实验,考察和确定了荧光分子探针与Cu~(2+)响应的最佳pH和时间,在此基础上进行了定量检测,为了探究探针R和Cu~(2+)的实际配比,通过Job's plot的绘制实验方法,确定了Cu~(2+)与探针的物质的量比是1∶1,推测出了荧光探针R与Cu~(2+)络合物模型。     

单分散纳米Pd的简易加热合成及对甲醛的电催化氧化

以PdCl2为金属前驱体,在水-乙醇混合体系内,添加微量的CTAB,简易加热合成单分散纳米Pd粒子,用XRD和TEM等技术进行了表征,考察了PdCl2/CTAB组成对纳米粒子形貌和尺寸的影响,通过循环伏安法对纳米Pd粒子修饰玻碳电极对甲醛的电催化活性进行了研究。结果表明,通过改变PdCl2/CTAB组成可以调控纳米Pd粒子的粒径和形貌;当PdCl2与CTAB的物质的量之比为1∶21、于(70±1)℃反应3h时,得到呈单分散性的多边形纳米钯粒子,粒径为(8±1)nm,它对甲醛有较高的电催化活性。     

Ag沉积的ZnO∶Cu纳米颗粒的制备及高效光催化研究

采用高分子网络凝胶法制备了Ag沉积的ZnO∶Cu纳米颗粒。XRD和SEM结果表明,Cu掺入后ZnO纳米颗粒的晶粒尺寸有所减小,但颗粒分散性得到改善。XPS谱的分析表明,Cu在样品中以Cu~(2+)和Cu~+的形式共存。结合PL光谱分析,认为Cu~(2+)和Cu~+间的能级跃迁是引起蓝光发射的重要因素。UV-vis光谱显示掺铜明显提高了Ag-ZnO复合体系对可见光的吸收。分别在模拟太阳光和紫外光下降解亚甲基蓝(MB),测试样品的光催化性能。分析认为,Cu离子与Ag/ZnO异质结之间的协同作用能促进光催化反应的进行,与掺5%(摩尔分数,下同)Cu的Ag-ZnO纳米颗粒相比,微量掺杂0.2%Cu的Ag-ZnO样品在形貌、光学性能等方面更具优势,因此表现出更优异的光催化活性。     

Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米晶的尺寸调控与发光性能研究

以尿素为沉淀剂,柠檬酸为表面活性剂,通过水热法得到了非晶态的水合硝酸氧钇前驱体,进一步烧结处理后生成了立方相Y_2O_3纳米晶.利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)和荧光光谱(PL)分别对所得样品的相结构、形貌粒度、表面结构以及发光性能进行研究.结果表明:当烧结温度从600℃升高到900℃,Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米颗粒的结晶性增强,并实现了粒径调控,由13.0 nm增加至27.9 nm.随着Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米颗粒尺寸的增加,比表面积减小会导致发光离子附近的表面晶格缺陷降低,同时纳米晶表面吸附水、硝酸根以及柠檬酸根等杂质离子逐渐被去除,减少了荧光猝灭中心,从而有利于增强荧光发射强度以及延长荧光寿命.     

铜掺杂纳米 TiO2 的制备及其抗菌性能研究

目的制备铜掺杂纳米二氧化钛抗菌材料,测定其金属溶出率,研究该材料的光催化活性及抗菌性能。方法通过水热合成法制备掺铜二氧化钛(TiO_2Cu)纳米材料,采用催化动力学法测定该材料Cu~(~(2+))溶出率,以亚甲蓝为光催化降解材料测定其光催化活性,以金黄色葡萄球菌为目标物,研究在紫外光和非光条件下TiO_2Cu纳米材料的抗菌性能。结果 TiO_2Cu纳米材料Cu~(2+)溶出率最大值为72.36%,在自然光和紫外灯光照下对亚甲蓝光催化降解率分别为95.06%和85.08%,光照下TiO_2Cu材料质量浓度达到10 mg/m L,与细菌共培养90 min后,抑菌率可达94%。结论采用冷冻干燥法制备的含铜量为0.2%的TiO_2Cu材料具有良好的光催化活性,在暗光和紫外光照下均具有一定的抗菌性能。