W18O49的制备及其电化学性能研究

缺陷型氧化钨(W₁₈O₄₉)是一种以纯态存在的非化学计量比的氧化物，以六氯化钨为钨源，甲醇、乙醇、异丙醇为溶剂，采用一步溶剂热法制备出不同形貌的W₁₈O₄₉。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能量色散谱仪表征了W₁₈O₄₉的晶相结构、微观形貌及元素组成，并采用循环伏安法(CV)、恒电流充放电法(GCD)和交流阻抗法(EIS)分析了样品电化学性能。结果表明：使用不同溶剂制备的W₁₈O₄₉形貌差异较大，以乙醇作为溶剂制备的海胆状W₁₈O₄₉具有较大的比表面积(252.4m²/g)和良好的电化学性能。在电流密度为1A/g时比电容高达476.7F/g,高于甲醇、异丙醇作为溶剂制备的W₁₈O₄₉的比电容，且在完全润湿反应后当电流密度为2A/g时比电容为513F/g,可作为一种优异的电极材料。     

ZnO/In2O3纳米异质结的合成及其光催化性能的研究

通过热水解法成功制备出了形貌均一的ZnO/In₂O₃异质结光催化材料, 采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)以及透射电子显微镜(TEM)对样品的形貌及结构进行表征。结果表明: ZnO/In₂O₃异质结是由直径约200~300 nm、厚度约40~60 nm的六边形纳米片镶嵌着In₂O₃纳米小颗粒组成。对比纯ZnO、纯In₂O₃和该光催化材料对罗丹明B(RhB)的可见光降解效率, 发现ZnO/In₂O₃异质结光催化材料对RhB具有较高的光催化效率, 其原因是窄带系半导体In₂O₃能够有效地吸收可见光, 当ZnO与In₂O₃ 形成异质结时, In₂O₃能带上被可见光激发的电子会迁移到ZnO的导带上, 而光激发的空穴仍保留在In₂O₃价带, 这样有助于光生电子和空穴的分离, 降低其复合几率, 从而有效地提高了ZnO的光催化效率。     

类鱼骨结构CoFe2O4纳米纤维的制备与性能

采用静电纺丝与高温煅烧相结合的方法, 以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、九水合硝酸铁(Fe(NO₃)₃·9H₂O)和六水合硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)为原料, 制备出了类鱼骨结构的CoFe₂O₄纳米纤维, 并研究了煅烧温度对CoFe₂O₄纳米纤维形貌、磁性能以及微波吸收性能的影响。结果表明: 随着煅烧温度的升高, CoFe₂O₄纤维的结晶度和晶粒尺寸逐渐增大, 纳米纤维的表面形貌由光滑发展为粗糙多孔, 煅烧温度超过800 ℃时, 纳米纤维呈现类鱼骨结构; 随着煅烧温度增加纤维直径逐渐减小, 900 ℃煅烧的纤维平均直径为80.3 nm。所制备的纳米纤维经振动样品磁强计(VSM)测试结果表明, 饱和磁化强度(M_s)随着煅烧温度的升高而增加, 在900 ℃煅烧条件下纤维的M_s达87.13 A·m²/kg。矢量网络分析仪测试结果表明, 不同煅烧温度下纤维的微波吸收性能差异明显, 800 ℃下煅烧的纤维具有最佳的吸波性能。CoFe₂O₄纳米纤维通过磁滞损耗和涡流损耗机制吸收电磁波, 煅烧产生的孔洞和类鱼骨形貌有利于电磁波在孔道表面多次反射从而增加反射损耗。     

磁性碳纳米管的制备及其在肿瘤细胞光热疗与磁共振成像中的应用

肿瘤是目前最主要的致死原因之一，实现对肿瘤的精准和非侵入性高效诊疗具有重要意义。以具有极高长径比、易于穿透细胞膜并具有优异生物相容性的碳纳米管(CNTs)作为载体，以乙酰丙酮铁为铁源，通过溶剂热法在其表面原位生长具有超顺磁特性的四氧化三铁纳米粒子(Fe₃O₄ NPs)，制备了具有优异水分散稳定性的磁性碳纳米管复合纳米材料。结果表明该磁性碳纳米管具有较高的近红外光热转换性能，在50μg·mL^-1浓度下808 nm激光照射10 min即可升温至48.6℃，且具有良好的光热稳定性。细胞及成像实验结果表明该复合纳米材料具有较好的生物相容性并对人宫颈癌细胞(HeLa)具有优异的光热杀伤效果，在体外模拟肿瘤微环境中磁共振成像(MRI) T₂弛豫率r₂可达215.61 mmol^-1·L·s^-1，表明制备的磁性碳纳米管具有出色的生物安全性、磁性和光热特性，有望用于磁靶向的肿瘤光热疗与磁共振成像的一体化诊疗。     

共沉淀法制备(Ni,Zn)Fe2O4纳米复合材料及其特性研究

以FeSO₄·7H₂O、NiSO₄·6H₂O和ZnSO₄·7H₂O为原料,通过共沉淀法先制备出晶粒细小的碱式碳酸盐前驱体,在不同的温度下焙烧1 h,制备出(Ni,Zn)Fe₂O₄纳米晶复合材料,利用XRD和TEM等方法对样品进行了分析表征;并考察了其气敏特性和红外吸收性能。结果表明:(Ni,Zn)Fe₂O₄在500℃下开始固相反应并结晶成为纳米晶体,在800℃下晶粒尺寸约为50nm。      

碳纳米管内填充生长超细一维亚化学计量比氧化钨纳米线

超细亚化学计量比过渡金属氧化物纳米材料的可控制备具有重要应用价值, 但其可控合成仍存在挑战。本研究提出了基于碳纳米管的限域空间合成法, 首先采用溶液法将四硫代钨酸铵((NH₄)₂WS₄)填充至碳管内, 然后真空热分解反应制得产物。通过表征发现: 碳管内限域生长的主要产物为一维亚氧化物W₃O₈纳米线, 其典型线宽为1.23~1.93 nm, 对应4~5列钨氧原子链, 长度可达数十微米。W₃O₈纳米线与碳管内壁之间主要为范德华力相互作用(间距约0.35 nm), 为分离及表征W₃O₈纳米线的本征特性提供了方便, 该方法也有望应用于合成其他亚化学计量比的一维过渡金属氧化物纳米线。     

锐钛矿型TiO2 / MnFe2O4 核壳结构复合纳米颗粒的制备及其光催化特性

采用柠檬酸盐前驱体技术, 合成了粒径约为20～70 nm 的尖晶石结构MnFe₂O₄ 纳米颗粒, 用聚乙烯亚胺( PEI) 对MnFe₂O₄ 纳米颗粒进行表面处理后, 以异丙醇钛为前驱物, 采用sol2gel 法在纳米MnFe₂O₄ 表面包覆锐钛矿型TiO₂ 纳米层形成核壳结构。利用透射电子显微镜( TEM) 、X射线衍射仪(XRD) 和振动样品磁强计等测试手段对样品的结构、形貌、粒径以及磁学性能等进行了表征。采用罗丹明B 的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价。结果表明, 核壳结构TiO₂ / MnFe₂O₄ 复合纳米颗粒的光催化活性随着壳层厚度的增加而增强,当达到一定厚度以后, 其催化活性不随壳层厚度的增加而改变。复合颗粒中TiO₂ 含量达到30 wt % , 反应时间4 h时, TiO₂ / MnFe₂O₄ 磁性光催化剂对罗丹明B 的光降解率达到100 % , 与纯TiO₂ 纳米粉体的催化活性相当, 且光催化活性稳定, 是一种便于回收、可重复使用的高效光催化剂。      

超顺磁金纳米壳复合颗粒的粒径调控及其诊疗应用

利用原位还原-种子生长法制备了超顺磁金纳米壳复合颗粒(SGNs), 研究了其粒径调控的方法并对其体外/体内磁共振成像(MRI)和光热治疗(PT)性能进行了测试。结果表明, 通过改变Fe₃O₄的加入量可方便地调控SGNs的粒径, 并成功制备了粒径分别为100、150和200 nm的SGNs复合颗粒。这些不同粒径的纳米复合颗粒均具有规则的球形形貌、较窄的粒径分布和单分散性。经巯基-聚乙二醇(SH-PEG)修饰后, 不同粒径的复合颗粒(SGNs-PEG)均表现出较强的MRI成像和光热转换能力。其中, 粒径为150 nm的复合颗粒对808 nm激光具有最强的吸收能力和光热转换效率, 体外和体内可升高温度分别达37 ℃和25 ℃, 同时具有较优异的MRI成像造影能力。因此, 在MDA-MB-435荷瘤小鼠肿瘤部位注射该复合颗粒后, 可先对肿瘤部位进行很好的成像诊断, 再利用激光照射通过光热转换有效地杀灭肿瘤细胞, 这为实现肿瘤诊疗的一体化提供了可能。     

磁性氧化铁高效磁共振造影剂的制备及应用

采用高温热分解法, 以乙酰丙酮铁为铁源, 生物相容性良好的聚乙二醇(PEG1000)作为溶剂、还原剂及修饰剂制备PEG修饰的氧化铁纳米粒子(PEG-SPIONs), 并研究其在小鼠体内的造影效果。X射线衍射(XRD)分析表明样品中含有Fe₃O₄晶相。透射电镜(TEM)结果显示, 合成的PEG-SPIONs形貌均一, 主要为等轴晶形, 纳米粒度及电位分析表明其表面呈负电性, 分散在水中的动力学粒径为20 nm。磁性能结果表明合成的PEG-SPIONs室温下具有超顺磁性, 并且具有较高的r₂/r₁值。细胞活性研究表明PEG-SPIONs具有较低的生物毒性, 体内的磁共振成像结果显示出PEG-SPIONs优异的对比增强效果, 说明PEG-SPIONs可以作为高效的T₂磁共振成像造影剂。     

酵母菌模板辅助合成Co3O4空心微球催化NaBH4水解制氢

预先在酵母菌模板表面沉积Co(OH)₃, 经高温煅烧后成功制得Co₃O₄空心微球, 并作为前驱体催化NaBH₄水解制氢。通过场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射(XRD)进行样品的微观形貌和物相分析。研究结果表明, 当反应液中NaBH₄含量为10wt%时, 模板法制备的Co₃O₄空心微球催化产氢速率高达2140 mL/(min•g) (25℃), 约是同等条件下无模板制备Co₃O₄活性的9倍, 且所制备的Co₃O₄空心微球长期储存性能良好。     

Preparation and photoluminescence of SrNb2O6 nanoparticles prepared by combustion method

Pure and Mn-doped SrNb₂O₆ nanoparticles have been prepared by sol–gel combustion method using citric acid as fuel and complexing agent and nitrates as oxidants at a relatively low temperature compared to solid-state reaction method. X-ray diffraction (XRD) patterns of the pure SrNb₂O₆ samples show that the SrNb₂O₆ nanoparticles exhibited orthorhombic phase. Photoluminescence (PL) properties of all the undoped and Mn-doped samples were studied in detail. For the pure SrNb₂O₆ samples, a strong blue emission band centered at 442 nm and two weak emission bands centered at 524 nm and 626 nm, respectively, can be observed. For the Mn-doped SrNb₂O₆ samples, no emission from Mn²⁺ was observed while the blue emission intensity of SrNb₂O₆ varied with the Mn-doping concentration. This novel PL characteristic of the doped samples was explained.     

Sc2W3O12薄膜制备及其负热膨胀性能

采用脉冲激光沉积法制备了斜方相Sc₂W₃O₁₂薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对Sc₂W₃O₁₂靶材和Sc₂W₃O₁₂薄膜组分、表面形貌和靶材断面形貌进行表征, 研究衬底温度与氧分压对薄膜制备的影响。采用变温XRD和热机械分析仪(TMA)分析了Sc₂W₃O₁₂陶瓷靶材和薄膜的负热膨胀特性。实验结果表明: 经1000℃烧结6 h得到结构致密的斜方相Sc₂W₃O₁₂陶瓷靶材, 其在室温到600℃的温度范围内平均热膨胀系数为-5.28×10^-6 K^-1。在室温到500℃衬底温度范围内脉冲激光沉积制备的Sc₂W₃O₁₂薄膜均为非晶态, 随着衬底温度的升高, 薄膜表面光滑程度提高; 随着沉积氧压强增大, 表面平整性变差。非晶膜经1000℃退火处理7 min后得到斜方相Sc₂W₃O₁₂多晶薄膜, 在室温到600℃温度区间内, Sc₂W₃O₁₂薄膜的平均热膨胀系数为-7.17×10^-6 K^-1。     

Tungsten–carbon films prepared by reactive sputtering from argon–benzene discharges

Tungsten–carbon thin films have been deposited by reactive (Ar+C₆H₆) DC magnetron sputtering onto various substrates. Deposition onto glass, monocrystalline silicon, tantalum and stainless steel at room temperature yielded W–C films, having XRD patterns corresponding to the structure of heavily disordered W₂C or WC_1−x carbides. The samples deposited upon the Au or Cu foils were nanocrystalline cubic WC_1−x with the grain size of 2.9 nm. Disordered tungsten–carbon films were stable up to 1200°C. Microhardness of the films with disordered W₂C phase was about 5–6 GPa while that of the films with disordered WC_1−x phase was about 17 GPa. The characteristics of films can be understood considering the effects of the incorporation of free carbon and/or carbon–hydrogen fragments into the tungsten carbide layer.     

Ce:YAG荧光陶瓷掺杂Gd对白光LED发光性能的影响

Ce: YAG荧光陶瓷具有突出的导热性及化学稳定性, 相比有机硅胶封装法在高功率白光LED的应用上具有更广阔的应用前景。本研究采用真空固相烧结法制备了不同Gd掺杂浓度的(Gd, Y)₃Al₅O₁₂:Ce样品, 通过XRD, SEM及荧光光谱等表征手段, 研究了Gd掺杂对Ce:YAG荧光陶瓷的晶体结构及其用于白光LED时对发光性能的影响。实验表明, 随着Gd掺杂浓度的提高, Gd³⁺取代Y³⁺ 的位置进入晶格, 使得样品的晶格常数增加。Gd³⁺还影响了Ce³⁺对蓝光的吸收, 同时Ce³⁺将蓝光转换成黄光的效率也下降, 导致光效从81.45 lm/W降低至63.70 lm/W。Gd的掺 杂使Ce³⁺的光致发光谱峰位从534 nm向564 nm红移, 显色指数从61.3提升至70.2。Gd的掺杂虽然降低了发光 效率, 但显著提高了(Gd, Y)₃Al₅O₁₂:Ce样品的显色指数, 使得黄色YAG荧光陶瓷应用于白光LED的性能得到了 提高。     

Ultraviolet emitting (Y1−xGdx)2O3−δ thin films deposited by radio frequency magnetron sputtering: Combinatorial modeling, synthesis, and rapid characterization

Gadolinium-doped, yttrium oxide thin films have been deposited on silicon (001) substrates by radio-frequency (RF) magnetron reactive sputtering that exhibit cathodoluminescence (CL) at ultraviolet frequencies. The maximum CL brightness occurred at λ314–315 nm characteristic of the ⁶P_3 / 2 → ⁸S (λ = 314 nm) transition observed in Gd-doped, yttrium oxide powders. The radiative recombination takes place at the rare earth activator Gd³⁺ site embedded in the Y₂O_3−δ host; the optical transition resides within the band gap of the Y₂O_3−δ host and the transition observed is characteristic of atomic gadolinium. A combinatorial approach to sputtering was used to deposit a film of variable composition from 1 to 23 at.% Gd in Y₂O_3−δ in order to rapidly discern the composition node of optimal CL brightness. A simulation was created for the purpose of predicting the film combinatorial composition for binary and ternary alloys prior to sputtering experiments in order to facilitate our combinatorial thin film synthesis technique. The model prediction varied from the real experimental composition profile by only 2.2 at.% Gd ± 1.6 at.% proving the predictor as a useful aide to complement combinatorial thin film experiments. A film of composition Y_1.56Gd_0.44O_3.25 (8.3 at.% Gd) yielded the maximum CL brightness. CL brightness increased continuously up to the 8.3 at.% Gd composition due to the increased number of activators present in the host. Beyond this composition the brightness drastically decreased. The oxygen composition in the combinatorial film was strongly dependent on the Gd composition; films were sub-stoichiometric δ > 0 below 6 at.% Gd and was over-stoichiometric δ < 0 beyond this composition.     

片状纳米Al2O3/环氧树脂复合材料的制备及性能

采用水热法制备片状纳米Al₂O₃,经过偶联剂改性后与环氧树脂复合,通过溶液混合法制备了不同填充量的片状纳米Al₂O₃/环氧树脂复合材料,研究了片状纳米Al₂O₃用量对片状纳米Al₂O₃/环氧树脂复合材料介电性能和热性能的影响,利用SEM对复合材料的断口形貌进行了表征。结果表明: 片状纳米Al₂O₃在环氧树脂基体中分散良好;随着片状纳米Al₂O₃填充量的增加,复合材料的起始热分解温度升高、介电强度增大,当片状纳米Al₂O₃的填充量为7wt%时,复合材料的介电强度为 29.58 kV/mm,比纯环氧树脂的介电强度提高了30%;复合材料的介电常数(3.8~4.5)和介电损耗(0.015)比纯环氧树脂稍有增大,但仍维持在较好的介电性能范围内。     

MgAl2O4:Mg荧光粉的合成及其发光性能

用超声辅助聚丙烯酰胺凝胶法合成了MgAl₂O₄:Mg荧光粉。在MgAl₂O₄体系中引入的Mg金属颗粒抑制了MgAl₂O₄相的形成,在900℃及以上的温度烧结MgAl₂O₄:Mg干凝胶粉末,镁颗粒氧化成MgO。Mg金属颗粒的引入使MgAl₂O₄:Mg荧光粉的形貌由细小的纳米颗粒变为方便面型;MgAl₂O₄:Mg荧光粉的颜色由在600℃烧结时的暗棕色变为在800℃烧结时的白色,在1000℃烧结时白色变暗。随着烧结温度的提高MgAl₂O₄:Mg荧光粉的能带先增大后略微减小。引入镁颗粒使荧光光谱中位于395和425 nm的两个荧光峰淬灭,在650、656和680 nm出现三个新的荧光发射峰,且随着烧结温度的提高发光强度减弱。金属颗粒的表面等离子体共振导致MgAl₂O₄主晶格荧光淬灭,缺陷能级使MgAl₂O₄:Mg荧光粉产生了新的荧光发射峰。