光控TiO_2/Pt双面神微米马达的结构优化设计与性能调控研究

为了对光催化型TiO_2/Pt双面神微米马达的光控运动性能进行调控,探究了微米马达的结构参数和燃料浓度对其运动性能的影响规律。研究结果表明:锐钛矿型TiO_2组分及其结晶度的提高、铂纳米粒子的负载质量分数(≤1%)和较薄铂层的包覆(≤4 nm),以及燃料浓度的提高能有效地提升TiO_2/Pt双面神微米马达的光控运动速率和驱动力;通过微纳米马达的结构参数和燃料浓度的优化,可以使该马达运动速率和驱动力分别提高到30μm/s和0.341 p N。此研究将对其他类型光催化微米马达的结构设计和性能调控起到指导意义,并将极大地推动它们在微纳货物运载和环境治理方面的实际应用。     

亚微米BiFeO_3绣球的制备及其光催化性能研究

采用水热合成法制备了一种新颖形貌的BiFeO_3亚微米绣球催化剂材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)和光电流测试等技术分别对BiFeO3亚微米绣球进行了分析表征.研究了可见光照射下BiFeO_3亚微米绣球催化剂材料对亚甲基蓝染料的降解能力.研究表明:BiFeO_3亚微米绣球催化剂的光响应范围在可见光区域,催化活性较好,H_2O_2的加入可大大提高其催化性能.     

温度敏感型复合结构Janus粒子的制备及自驱动微马达的构建

为了构建自驱动运动的自驱动微马达,采用真空溅镀技术与化学聚合相结合的方法制备了一种具有温度敏感性质的Janus粒子P(MAA-co-DVB)@Pt@PNIPAM,并利用此粒子中不对称分布的Pt催化H_2O_2快速分解的特性,与H_2O_2溶液共同构建了自驱动微马达,以实现纳米粒子在液体中的自驱动运动.其中,具有催化活性的金属Pt被温度敏感的PNIPAM外壳所包裹,使自驱动微马达的运动受到温度变化的影响.此外,利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对产物的形貌和化学成分进行了表征.还通过带有热台的光学显微镜对自驱动马达的运动进行了实时观测.结果发现:在10%的H_2O_2溶液中,25℃下粒子的运动速率明显高于40℃下的运动速率,证实了粒子在双氧水中的自驱动运动及温度变化对运动的影响.     

BiOCl-Ag/AgBr异质结合成及可见光催化性能研究

通过一锅溶剂热法成功合成了一系列具有不同Ag/AgBr掺入量的BiOCl-Ag/AgBr异质结光催化剂,运用XRD、透射电镜、扫描电镜、XPS等表征手段对BAAx光催化剂的组成及形貌进行了表征,并研究了不同Ag/AgBr掺入量的BAAx复合光催化剂的光催化效率,最后对其光电化学性能进行分析.研究结果表明,BAA0.04光催化剂在对水体系中品红的降解过程表现出了最高活性,且具有良好的使用稳定性及循环可利用性.表明将Ag/AgBr纳米簇引入到BiOCl结构中,所形成的异质结结构可以有效提高催化剂的光响应性,并赋予其快速的界面电荷传导能力,降低光生电子-空穴对的重组效率,提高光催化性能.     

亚微米ＢｉＦｅＯ３ 绣球的制备及其光催化性能研究

采用水热合成法制备了一种新颖形貌的ＢｉＦｅＯ３ 亚微米绣球催化剂材料．利用Ｘ射线衍射 （ＸＲＤ）、扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、紫外可见漫反射光谱（ＵＶ－ｖｉｓ）和光电流测试等技术分别对 ＢｉＦｅＯ３ 亚微米绣球进行了分析表征．研究了可见光照射下ＢｉＦｅＯ３ 亚微米绣球催化剂材料对亚甲 基蓝染料的降解能力．研究表明：ＢｉＦｅＯ３ 亚微米绣球催化剂的光响应范围在可见光区域,催化活性 较好,Ｈ２Ｏ２ 的加入可大大提高其催化性能．     

苝酰亚胺微米棒的自组装及其光开关应用

采用高温溶解再沉淀法实现了四氯苝酰亚胺微米棒的制备.本文对四氯苝酰亚胺的光物理性质进行了研究,四氯苝酰亚胺微米棒的固体漫反射光谱在300~610 nm处都有吸收,表明微米棒在可见光范围内对光的吸收能力很强.以银为电极材料,制备单根微米棒的两端器件,在外加电压30 V和0.10 m W/cm2白光照射下,微米棒的光电流能够达到10.6 n A,随着光的引入和撤去,器件表现出光开关性质,开关比为10.     

BiOI/g-C3N4光催化剂的制备及其性能

采用溶剂热法制备BiOI微米花球,用研磨法制备一系列不同质量比的BiOI/g-C₃N₄复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱仪和光电化学测试等对样品的形貌结构和光学性能进行了系统表征,并研究了在可见光照射下BiOI/g-C₃N₄降解染料罗丹明B的光催化性能。结果表明,BiOI/g-C₃N₄-9复合样品表现出最好的光催化效果,在20 min内其对罗丹明B的降解率可达到95%。光催化降解性能的提高主要由于形成的异质结能够有效增强光生电子-空穴对的分离效率。循环实验表明BiOI/g-C₃N₄复合材料具有良好的光催化稳定性。     

环芳酰胺组装行为的影响因素

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)以及紫外-可见光谱(UV-Vis)等手段考察了外围侧链、温度、浓度、溶剂极性和金属离子对环芳酰胺自组装行为的影响。结果发现:侧链的性质对组装体结构有重大影响,亲水性侧链的组装体结构为实心球,线性烷基侧链的组装体为纳米管状结构;温度升高、浓度降低和极性增大均不利于合成的环芳酰胺的组装行为的发生;此外,还发现尽管在络合铯离子条件下其组装能力减弱,但仍具有较强的自组装能力,组装成纳米管管状结构。     

基于卤钨灯和LED的复合光源设计与实现

在光谱检测技术中所采用的光谱范围通常在紫外-可见光波段,同时要求该光源能够输出连续、稳定且光强较强的光,一般的单一光源很难满足这个要求.通常卤钨灯在可见光波段能很好的满足光谱检测分析,但在紫外波段无法满足要求.鉴于此,紫外LED灯可以弥补卤钨灯在紫外波段光强较弱的缺陷.为了实现紫外-可见光-近红外复合光源的设计,采用恒压输出驱动不同功率紫外LED灯,实现光谱光强的均匀性,最终设计成功一款小型紫外-可见光-近红外复合光源.     

碳化-氧化废报纸用于太阳能水蒸发

碳材料有优异的宽波段光吸收特性和良好的光热转换性能,因此可以用于太阳能水蒸发。将废旧报纸碳化-氧化处理后得到碳材料,用X射线粉末衍射仪和扫描电子显微镜对样品进行相组成和微观结构表征,用紫外-可见光谱仪测试样品的光吸收性能,并且用自组装的装置进行太阳能水蒸发性能测试。结果表明:经过碳化-氧化处理后的废旧报纸在太阳光谱范围吸收率高于87%,在紫外-可见光区的吸收率达到93%,和水的接触角接近零。在一个太阳光强度下,碳化-氧化废旧报纸的水蒸发速率为0.76 kg·(m~2·h)~(-1),是未加样品时的4倍。样品用于海水淡化时所得淡水的离子含量符合国家饮用水标准,用于甲基橙溶液的处理可以实现完全脱色。     

阳离子聚合物诱导的TPPS超分子自组装行为

为研究不同阳离子聚合物对5,10,15,20-四(4-磺酸基苯基)卟啉(TPPS)在水溶液中的自组装行为的诱导作用,采用质量分数为3%的季铵化壳聚糖、聚环氧氯丙烷-胺阳离子聚合物诱导TPPS的自组装行为,并通过紫外可见(UV-vis)光谱对其进行表征。结果表明:在季铵化壳聚糖诱导下,TPPS在溶液pH低于4时自组装形成J-型聚集体,pH高于4时以去质子化单体形式存在;在聚环氧氯丙烷-胺阳离子聚合物诱导下,TPPS在溶液pH低于3时自组装形成J-型聚集体,高于3时自组装转化为H-型聚集体;无阳离子聚合物诱导时,TPPS仅在pH为1时的高酸性条件下才自组装为J-型聚集体;电中性聚合物聚乙烯醇对TPPS分子自组装无明显影响;阳离子聚合物诱导下的TPPS分子自组装不受TPPS浓度的影响。     

可见光条件下光敏剂引发的Aza-Henry反应

合成了3-甲氧基噻吨酮,并通过核磁共振、红外光谱、高分辨质谱对其结构进行表征。3-甲氧基噻吨酮紫外-可见光谱表明,其在可见光范围内的紫色光(380 nm)附近有吸收,是一种可见光光敏剂。将该光敏剂应用于2-苯基-1,2,3,4-四氢异喹啉和硝基甲烷的Aza-Henry反应中,在紫色LED光照射的条件下,摩尔分数为5%的光敏剂使反应在6 h内产物的分离产率为84%。根据实验结果,提出了光催化的Aza-Henry反应机理,光敏剂在光照条件下进行能量转移产生单线态氧,单线态氧促进Aza-Henry反应的进行。     

AgBr/BiVO4催化剂的制备及可见光下降解酸性橙7的研究

BiVO4作为一种重要的半导体材料,因其具有无毒、价廉和稳定性好等优点,得到广泛的应用,但存在着 光电子和空穴容易复合,吸附性能不强、光催化率不高以及回收处理比较难等问题。本文通过水热法-化学沉积 方法制备AgBr/BiVO4复合光催化剂,通过XRD、PL、UV-DRS等方法分析表征物理化学性质,研究在可见光下对染料 酸性橙7的降解,结果表明AgBr/BiVO4可见光照射90min后可以降解97.86%的酸性橙7。     

高热稳定性二阶非线性光学自组装薄膜的制备研究

采用偶氮型聚阴离子PAZO与感光型聚阳离子重氮树脂DR进行层层静电自组装,制备非线性光学薄膜,并采用紫外可见光谱跟踪成膜过程。经过紫外光照,层间的静电相互作用转化为共价键连接而形成稳定的多层膜。对制备的DR/PAZO多层组装膜进行的二阶非线性光学性质、热稳定性及抗溶剂刻蚀能力的研究表明,膜层具有较明显的SHG信号,同时曝光后的膜层比未经曝光的膜层表现出了更好的热稳定性和抗溶剂稳定性。     

AgBr/TiO2（001）纳米片可见光光催化剂的制备

以暴露高能面（001）面的TiO2纳米片为载体,NaBr和CTAB分别为溴源,通过浸渍-沉积法合成AgBr/TiO2（001）纳米片复合可见光催化剂。采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见光谱（UV-Vis）等手段对其进行了表征。在可见光（λ〉420nm）的辐照下,通过降解甲基橙来评价合成样品的可见光催化性能,探讨AgNO3的用量、不同溴源和F-在TiO2纳米片表面残留对催化性能的影响。结果表明,以NaBr为溴源制备Ag/AgBr@TiO2复合催化材料,当AgNO3添加量为0.313 5g时,其综合效果最优;而以CTAB为溴源制备的样品其催化活性明显高于以NaBr为溴源制备的样品;TiO2纳米片表面残留F-离子对活性略有影响。     

碘氧化铋可见光催化降解青霉素研究

在较低的温度下,采用溶剂热法合成了碘氧化铋(Bi OI)纳米片组装的微结构,研究了可见光驱动下Bi OI产品对青霉素的光催化降解性能。扫描电子显微镜(SEM)测试发现,样品呈规则的球状,尺寸均匀。X射线衍射(XRD)测试表明,产品具有良好的结晶性。另外,在可见光驱动下,Bi OI可以有效去除水中的青霉素。     

钨酸铋-石墨烯复合光催化剂的制备及其光催化性能

利用溶剂热法,在N,N-二甲基甲酰胺与乙二醇混合溶剂中制备了钨酸铋-石墨烯光催化剂。通过XRD、SEM、TEM、EDS和DRS对纯相钨酸铋及钨酸铋-石墨烯催化剂的形貌及性能进行表征,证明钨酸铋成功复合在石墨烯上,且钨酸铋-石墨烯催化剂的光谱吸收延伸至可见光。在可见光下,纯相钨酸铋及钨酸铋-石墨烯分别对罗丹明B(RhB)进行降解,结果表明,钨酸铋-石墨烯与纯相钨酸铋相比,前者表现出更好的光催化性能,与光生电子与空穴能够快速分离有关。相同时间(40min)与光照条件下,当钨酸铋复合质量分数为0.6%的石墨烯时,对污染物RhB的降解率可达84.0%,而纯相钨酸铋的降解率仅为67.2%。     

可见光响应Ag-AgBr/(BiO)_2CO_3复合型催化剂的制备及光催化性能

以无水碳酸钠和五水硝酸铋为原料,乙二醇为溶剂,采用溶剂热法制备了(BiO)_2CO_3纳米材料;利用沉淀法将AgBr沉淀在(BiO)_2CO_3表面,并利用光辐射使部分AgBr光解为Ag,在(BiO)_2CO_3的表面生成一层Ag-AgBr纳米颗粒,制备了具有可见光响应的复合型光催化剂Ag-AgBr/(BiO)_2CO_3。通过XRD、SEM、EDS、UV-Vis等对其晶型结构、表面形貌等理化性能进行系统的分析。结果表明,Ag-AgBr的引入明显提高了(BiO)_2CO_3可见光吸收能力,促进了光生电子和空穴的迁移并缩小了禁带宽度。以有机染料罗丹明B为模拟污染物的可见光光催化脱色结果表明,在可见光下照射0.5h,Ag-AgBr/(BiO)_2CO_3对于罗丹明B的脱色率可达到94%((BiO)_2CO_3脱色率为34%)。     

驱动蛋白静电作用下的运动机制

本文依据一种驱动蛋白的结晶结构信息建立计算模型,结合生物系统里氨基酸、镁离子和核苷酸的带电性质,通过解泊松方程模拟计算了马达沿微管的静电相互作用,结果显示驱动蛋白在沿微管方向运动时受到了周期性的静电吸引作用,并且其周期与微管结构的周期是相同的;在这个周期性势场的作用下马达顺利的找到了结合位点,完成了静电作用下的运动机制即实现了化学能-机械能-静电能相耦合的周期性定向移动。     

液晶弹性体弹簧振子的周期性光驱振动行为及机理

最近实验发现光响应液晶弹性体（LCE）超细纤维在周期性光照下的振动现象，在微执行器等领域具有应用潜力。本文理论研究了周期性光驱动下 LCE 弹簧振子的振动行为。基于 LCE 动力学模型，建立了 LCE弹簧振子的动力学控制方程，数值计算得到弹簧振子振动的时程曲线。结果表明：周期性光照会引起 LCE 弹簧振子周期性振动。随着光照时间率的增加，振动平衡位置向下线性移动。在小阻尼系统中，存在一组最佳光照周期和光照时间率使系统振幅达到最大值。对于最佳周期光照模式，弹簧振子振动的振幅可由光强和阻尼控制。该研究结果对设计光驱动软机器人和光机械能转化系统等具有指导意义。