介孔TiN纳米材料研究新进展

氮化钛(TiN)材料具有高熔点、高硬度、耐磨损、耐酸碱腐蚀及良好的导电性和生物相容性等优异特性,加之介孔材料具有均一且连续可调的纳米级孔径尺寸、较大的比表面积和孔容等特点,使介孔TiN纳米材料在催化、光催化、储能等领域展现出广阔的应用前景。从介孔氮化钛纳米材料的结构及其特性出发,较详尽地介绍了近年来国内外介孔TiN纳米材料在应用研究方面的最新成果,综述了近年来该材料的合成方法,主要包括模板法和无模板法,同时分析了目前存在的问题和未来的发展前景。     

单、少层二硫化钼的制备及其催化应用研究进展

单层或少层结构的过渡金属二硫化物是一类新型的类石墨烯材料,其中单、少层二硫化钼(MoS2)因具有更优异的电学和光学特性而被广泛应用于储氢、电极和润滑等领域。目前层状结构的MoS2作为催化材料的报道较少,多局限于加氢脱硫等催化加氢反应。但更多研究表明,具有二维结构的单、少层MoS2会表现出很高的催化活性。系统介绍了微机械剥离法、化学气相沉积法、锂离子插层法和溶剂热法等单、少层MoS2材料的主要制备工艺,同时对此类材料在加氢、水分解制氢和有机染料降解等催化领域的应用进行了总结与展望。     

二维沸石纳米片的合成及其分离膜研究现状

二维(2D)纳米片堆叠构建的层状分离膜的出现为下一代高效膜分离技术开辟了新途径.2D沸石纳米片具有纳米级别的厚度及较大的横纵比，其面内规整孔道为分子传质提供了丰富的路径，并可有效缩短传统无孔纳米片堆叠构筑的二维膜内分子绕行的传质路径，有望用于制备具有优异分离性能的二维材料膜.本文综述了2D沸石纳米片的合成方法及沸石纳米片膜的研究进展，重点介绍了2D沸石纳米片合成方法，包括表面活性剂辅助合成、沸石层状前驱体剥离和Assembly-disassembly-organization-reassembly(ADOR)法，以及2D沸石纳米片膜的制备方法及其在膜分离中的应用，最后对该领域当前的技术局限性和未来的研究方向进行展望.     

Ni2P纳米材料的可控合成及催化性能研究进展

Ni2P纳米材料特殊的结构使其在催化领域显示出优异的活性和稳定性。作为催化材料,Ni2P的催化性能主要依赖于其结构、形貌及尺寸大小,实现Ni2P纳米材料的可控合成将是催化材料领域研究的热点。综述了Ni2P纳米材料的控制合成方法、合成机理及其在催化性能方面的研究进展,讨论了Ni2P纳米材料的应用前景,并从电子结构层次对Ni2P催化性能做了定性解释。Ni2P结构中由于P原子的掺入使得"d空穴"增多,费米能级附近的态密度增加,表现出类贵金属的特性,具有很好的催化性能。Ni2P纳米材料的催化脱氢性能将是继加氢性能之后又一个崭新的应用领域。     

LDHs材料的制备及光催化应用研究进展

层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides,LDHs)具有层板化学组分可调、层间阴离子易交换、插层分子种类多、比表面积大等优点,可作为理想的光催化剂,具有重要的应用前景。LDHs光催化剂的制备方法主要有共沉淀法、水热法、离子交换法等,在此基础上,探讨了LDHs光催化材料在光催化产氢或产氧、光催化还原CO_2、光降解有机污染物以及光电催化等领域的应用。尽管LDHs材料的光催化应用研究取得了良好的进展,但是LDHs光催化材料的催化活性仍然较低,实现太阳能的高效利用及光催化反应过程的高转化率仍然具有很大的挑战性。针对这一困境,可以采取以下措施:①开发新的纳米材料合成技术,实现LDHs材料的成分、微结构的可控合成;②发展原位表征技术,直观研究光催化反应的微观动态过程和相关规律;③构建新颖的LDHs基光催化材料,使其光子吸收与利用率、光生载流子分离效率与表面催化反应效率协同提高,获得较高光催化效率。     

钛柱撑蒙脱石的结构及其催化还原特性

柱撑粘土是当前分子工程学研究最为普遍的一族微孔/介孔材料.Ti柱撑粘土以其热稳定性高、表面酸性强和催化性能高而引人注目.采用水解法制备了Ti柱撑粘土(Ti-PILC),通过X射线衍射分析(XRD)、比表面积和孔径分布(BET)、氢程序升温还原(H2-TPR)等方法研究了TiO2在Na蒙脱石上氧物种的催化反应特性.结果表明,Ti柱撑粘土比表面积急剧增大,但TiCl4水解法产生的高浓度酸对皂土结构有一定影响,Ti柱撑粘土的还原温度要比单纯的TiO2粉体降低500℃,具有更高的氧活性,可望在催化领域得到应用.     

二维共价有机框架材料光催化和 电催化研究进展EI北大核心

二维共价有机框架(2D COFs)具有高比表面积、孔隙可调、易于功能化和高度分散的催化活性位点等特点,有利于底物与催化活性位点接触,是理想异相催化剂,被广泛应用于光催化和电催化领域。本文从COFs结构和功能化设计策略出发,介绍2D COFs的合成方法,包括溶剂热合成法、离子热合成法、机械化学合成法、微波合成法、声化学合成法、室温合成法和界面合成法。详细介绍2D COFs催化剂在光催化和电催化领域的研究进展,包括析氢反应、析氧反应、氧还原反应、二氧化碳还原反应和光/电催化有机转化。最后,总结2D COFs在光催化和电催化领域面临的挑战,如有机配体成本高、难以工业化、使用牺牲剂等,并提出将光电有机合成与析氢反应或析氧反应的协同串联反应策略解决使用牺牲剂的问题。     

二维共价有机框架材料光催化和电催化研究进展

二维共价有机框架(2D COFs)具有高比表面积、孔隙可调、易于功能化和高度分散的催化活性位点等特点，有利于底物与催化活性位点接触，是理想异相催化剂，被广泛应用于光催化和电催化领域。本文从COFs结构和功能化设计策略出发，介绍2D COFs的合成方法，包括溶剂热合成法、离子热合成法、机械化学合成法、微波合成法、声化学合成法、室温合成法和界面合成法。详细介绍2D COFs催化剂在光催化和电催化领域的研究进展，包括析氢反应、析氧反应、氧还原反应、二氧化碳还原反应和光/电催化有机转化。最后，总结2D COFs在光催化和电催化领域面临的挑战，如有机配体成本高、难以工业化、使用牺牲剂等，并提出将光电有机合成与析氢反应或析氧反应的协同串联反应策略解决使用牺牲剂的问题。     

磁性离子液体的制备与应用研究进展

磁性离子液体是一种新型的功能化离子液体材料,具有优良的热稳定性、优异的电化学性能、良好的溶解性能以及可回收性等特性,使其在萃取分离、反应催化和复合材料等领域具有较好的应用前景。对目前合成的磁性离子液体做了概述并根据构效关系对主要的磁性离子液体进行了分类。综述了磁性离子液体的主要制备方法,主要有一步合成法、二步合成法和辅助合成法。介绍了磁性离子液体在萃取分离、反应催化及碳纳米管复合材料领域应用研究进展。最后根据磁性离子液体在合成和应用中的不足做了展望。     

CeO2修饰Mn-Fe-O复合材料及其NH3-SCR脱硝催化性能

氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术需要进一步研发在相对较低温度(<300℃)下具有良好催化活性、高稳定性及环境友好的脱硝催化材料。本工作采用草酸共沉淀法制备Mn-Fe-O催化材料,并对其进行不同含量CeO2修饰,用于低温NH3-SCR脱硝催化反应。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原或脱附(H2-TPR、NH3-TPD)等手段对催化剂进行了表征。催化结果表明,在相同反应条件下适量CeO2修饰后的Mn-Fe-O样品比纯Mn-Fe-O表现出更优异的NH3-SCR脱硝催化性能,在80℃时NO转化率在95%以上,且具有较高的N2选择性。CeO2修饰提高了Mn-Fe-O氧化物表面的Fe^3+、Mn^3+和Mn4+含量及表面酸性位点数量,从而有助于NH3的吸附及催化反应的进行,并且Fe^2+/Fe^3+、Mn^2+/Mn^3+/Mn^4+以及Ce^3+/Ce^4+电子对之间的相互氧化还原反应提高了催化剂的氧化还原能力及稳定性。     

新型二维层状纳米材料的抗菌研究进展

近年来,抗生素耐药菌在全球范围内得到迅速而广泛地传播,新型抗菌药物的开发刻不容缓。随着生物纳米技术的发展,二维层状纳米材料有望成为处理耐药菌的替代选择。本文综述了石墨烯及其衍生物(GMs)、过渡金属硫化物(TMDs)、层状双氢氧化物(LDHs)及MXenes二维层状纳米材料的结构特征及其抗菌应用的最新报道,讨论了材料的抗菌机制,例如物理/机械损伤、脂质提取、氧化应激和光热/光动力效应等。最后,本文针对二维层状纳米材料的抗菌应用前景进行了展望:(1)材料特有的空间结构及优异的生物相容性决定了其可以作为抗菌药物的理想载体;(2)优异的光动力和光热杀菌效应使它具有治疗局部皮肤感染的强大潜力;(3)拥有光催化抗菌特性的2D材料可制成抗菌涂层,实现简易的原位消毒,有望应用于无菌医疗设备中。     

石墨烯基复合纳米材料在燃料电池阴极氧气还原反应催化剂上的应用

石墨烯作为一种单原子层厚度的新型碳材料,因其独特的结构而展现出优异的电学、力学和热学等性能。由于其高导电性、高电子迁移率、超大比表面积和良好的化学稳定性,作为碳基催化载体,石墨烯可显著提高复合材料的催化性能,并在燃料电池阴极氧气还原反应(ORR)催化剂方面展现出极大的应用空间和前景。综述了近5年来石墨烯基复合纳米材料在燃料电池阴极催化上的最新研究成果,并对该领域今后的研究和发展进行了展望。     

超薄材料电催化CO_(2)还原合成液体燃料EI北大核心CSCD

电催化CO_(2)还原反应(CO_(2)RR)不仅可以减轻过量CO_(2)造成的负面影响,而且生成的含碳燃料有利于缓解能源短缺。但是,CO_(2)RR路径较为复杂,存在着选择性低、电流密度低和稳定性差等问题,亟需开发高效廉价的催化剂来推进其发展。超薄材料具有大的比表面积、充分暴露的活性位点、加快的动力学传质和可调的电子结构等优势,有望突破CO_(2)RR的研究瓶颈,因此备受关注。本文总结了近4年来不同超薄催化剂的合成及其在电催化CO_(2)还原产液体燃料(甲酸、甲醇、乙酸)中的应用,探讨了超薄材料相较于块体材料的优势及其对催化活性、选择性以及反应路径的影响,并针对未来的发展趋势提出一些建议,包括超薄催化剂的合成方法学、作为载体的潜力、机理分析和机器学习。     

基于MXene的电化学传感研究进展EI北大核心CSCD

MXene是一种早期过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物组成的二维(2D)层状材料。由于MXene具有独特的层状形态、高电导率、高比表面积、优异的亲水性和良好的热稳定性等特性,在物理、化学和纳米技术领域具有广阔的应用前景,可应用于催化、储能和传感器等多种科学领域。本文主要综述基于MXene的电化学传感器的研究进展,介绍电化学传感器的原理、构成,传感界面修饰和MXene制备方法,着重讨论MXene在电化学酶传感器、电化学非酶传感器、电化学免疫传感器、电化学适体传感器和电化学分子印迹传感器方面的研究进展,指出MXene电化学传感领域工业化和商业化利用不足、新种类MXene开发的挑战,对其在各类分析物检测、更多潜在领域的应用进行展望。     

二维纳米材料的自上而下制备:可控液相剥离

二维纳米材料独特的结构特征赋予了其众多的优异性质,充分利用这些特性有利于实现新材料的制备和新产品的开发,而二维纳米材料的规模化可控制备是实现其广泛应用的必要前提。在众多制备二维纳米材料的各类方法中,基于层状前驱体的液相剥离法以其较高的效率和良好的操控性等优点受到了广泛关注。本文详细阐述了二维纳米材料的优异特性及其潜在应用,并以目前研究最为广泛的几种二维纳米材料为例,重点介绍了几种常见的基于三维层状晶体的液相剥离以制备二维纳米材料的方法,最后对各种液相剥离法的适用性进行总结,并对二维纳米材料的发展前景进行展望。     

微波辅助合成法制备过渡金属氧化物纳米材料的研究进展

近年来,随着制备高纯度的先进复杂纳米材料的要求愈发提高,微波辅助合成法已逐步表现出巨大的发展前景。微波合成法制备的纳米材料具有较高的纯度、更窄的粒径分布和更为均一的形态等优异特性,这使得该方法在许多领域获得了广泛的应用。综述了微波合成法制备纳米材料的工作机制、应用现状和研究进展,分类阐述了在水溶液、多元醇、离子溶液体系下制备过渡金属氧化物的新进展,重点讨论了微波辅助合成法制备α-Fe_2O_3和TiO_2先进纳米材料及其在锂离子电池、光催化中的应用,最后展望了微波合成法的发展趋势及面临的挑战和机遇。     

基于稀土层状氢氧化物的荧光材料研究进展

稀土层状氢氧化物(LRHs)结合了层状化合物的结构特性和稀土离子的功能特性，代表了一类新的功能材料，在光电、催化以及生物医学等领域具有巨大的应用潜力。本文主要综述了LRHs的研究进展，包括Ln₂(OH)₅(A^x-)_1/x·nH₂O (251-LRHs)和Ln₂(OH)₄SO₄·nH₂O (241-LRHs)的可控合成、结构特征、阴离子交换、纳米片剥离，以及在发光领域的应用，重点关注251-LRHs晶体的尺寸和形貌调控及纳米片剥离，总结了LRHs及其煅烧衍生物(氧化物、含氧硫酸盐和硫氧化物)荧光粉、高取向透明薄膜、光学温度传感器的发光特性，展望了LRHs功能化设计的研究方向，以期为今后进一步开发LRHs新型功能材料提供参考。     

二维纳米材料MoS_2/WS_2的类氧化酶活性比较及在抗菌中的应用

近年来,二维层状纳米材料在生物医学领域引起研究人员的广泛关注。然而,这些二维层状纳米材料所具备的生物学性质尚未被完全探明,其相应的生物学应用仍有很大的局限性。联合使用超声和溶剂热剥离的方法对二硫化钼(MoS_2)和二硫化钨(WS_2)粉末进行处理,成功制备小尺寸二维层状纳米材料MoS_2和WS_2。通过抗坏血酸催化氧化实验,首次制备得到的二维层状纳米材料MoS_2和WS_2均具有类氧化酶活性,并且纳米MoS_2的类氧化酶活性高于纳米WS_2。进一步实验表明两种层状纳米材料均能够氧化抗氧化生物分子-谷胱甘肽,对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)和阳性菌(金黄色葡萄球菌)均表现出有效的抗菌活性。此外,发现MoS_2的抗菌活性高于WS_2,这与两者的类氧化酶活性一致。     

纳米级水氯铁镁石的制备及颗粒团聚控制

水氯铁镁石是具有Mg/Fe结构层的一类特殊阴离子粘土,具有典型的阴离子粘土层状结构、较大的比表面积和热分解特性,是吸附和催化领域内性能优异的新型粘土材料,而纳米水氯铁镁石颗粒的团聚是阻碍其性能开发的关键问题,本文从材料合成、超声分散和悬浮液干燥3个方面阐述了纳米水氯铁镁石制备过程中颗粒团聚的机理和控制措施,并利用XRD、透射电子显微镜、扫描电镜、粒径分布和比表面积等检测手段对合成产物进行表征.研究表明,通过快速沉淀-水热法合成的水氯铁镁石悬浮液颗粒呈薄片状,具有完整的正六边形晶型,粒径大多在166~675 nm,选用有机溶剂洗涤,并缩短晶化时间,采用最低限度的超声分散,冷冻干燥有助于制备颗粒尺寸小、表面细腻、排列整齐的水氯铁镁石纳米材料,最终达到理想的分散效果.     

Pd-ZrO2/Al2O3催化剂对丙烯选择性催化还原NO的催化活性研究

采用浸渍法制备了具有高比表面积的氧化铝负载的Pd-ZrO2复合物催化剂(Pd-ZrO2/Al2O3),利用BET、XRD、TEM等手段研究了该复合物催化剂的物理特性,并重点研究了该复合物催化剂对以C3H6为还原剂选择性催化还原(SCR)NO的催化反应活性,分别讨论了反应温度、组分、焙烧温度、原料气组分、空速等因素对该催化反应的影响.结果发现,少量的Pd纳米粒子均匀分散于载体氧化铝上,添加适量ZrO2后,所制备的低负载量的Pd(1wt%)-ZrO2(2wt%)/Al2O3复合物催化剂具有较高的NO选择性催化还原反应活性,在240～250℃可使NO的转化率达到50%～70%.其活性提高的机制在于适量ZrO2的添加增强了反应物中NO和C3H6在催化剂表面的吸附,同时与Pd催化剂形成一种协同催化作用.