溶剂热合成介孔氧化硅负载纳米硫化镉光催化剂及其光催化性能研究

以St(o)ber法合成的介孔氧化硅为载体,通过溶剂热法合成了介孔氧化硅负载纳米CdS光催化剂.利用XRD、SEM、比表面仪等分析手段对其结构和形貌进行了表征,并研究了其光催化性能.结果表明:介孔二氧化硅负载的纳米硫化镉为六方晶型,其颗粒尺寸约为20～30 nm.纳米CdS被负载后堵塞了二氧化硅的部分介孔孔道,致使其比表面积从590.5 m2/g下降到497.7 m2/g,孔体积也明显下降.利用介孔氧化硅负载纳米硫化镉作为光催化剂可见光光降解罗丹明B的实验结果表明,由于其介孔结构而使其对罗丹明B有较强吸附,从其光催化反应动力学方程可以看出纳米CdS被介孔二氧化硅负载后提高了其光催化反应速率.     

茴拉西坦/介孔二氧化硅的制备及释药性能

为了提高难溶性药物的溶出速率,采用水热合成法制备了MCM-41和SBA-15两种介孔二氧化硅载体材料,利用浸渍法将模型药茴拉西坦负载于两种载体上.利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、小角X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、红外光谱(IR)、差热-热重(DTA-TG)对载药前后载体材料的表面形貌、粒径、孔径、孔容、比表面积、晶胞参数、骨架结构等进行测试,结果表明MCM-41和SBA-15具有相同的二维六方孔道结构,孔径及孔容分别为3.49 nm和6.67 nm,载药后的载药量分别为17;和22;,药物以非晶态装载于介孔孔道中没有影响介孔二氧化硅的骨架结构,但使介孔孔容及比表面积都有所降低.通过在不同pH溶出介质中负载于载体上的茴拉西坦与原料药晶体的溶出比较发现,两种载体均能够显著提高茴拉西坦的溶出速率.结合材料表征、载药量及溶出度综合比较,SBA-15载体的载药及释药性能均优于MCM-41载体.     

二氧化硅@羟基磷灰石颗粒的制备及其药物装载与体外释放行为研究

以改性的St(o)ber方法制备二氧化硅核心颗粒,并用改性的Pechini方法在其表面沉积羟基磷灰石壳层,制备得到具有核壳结构的二氧化硅@羟基磷灰石颗粒.通过扫描电子显微镜、X射线衍射分析和红外光谱分析手段表征颗粒的物相和结构,确定颗粒的形成机制为羟基磷灰石壳层在聚乙二醇-柠檬酸作用下均匀地沉积在非晶态二氧化硅表面.含亚甲基蓝的二氧化硅@羟基磷灰石药物颗粒在磷缓冲液(pH =7.2 ～7.4)和lysosome-like缓冲液(pH=4.7)中的释放行为表明药物释放对颗粒结构和溶液的pH值非常敏感.     

高岭石基介孔复合材料的二氧化碳吸附性能

碳排放量的快速增长所引起的全球气候变暖问题越来越受到各国的关注,因此研发制备可行高效的二氧化碳(CO₂)捕获材料具有极其重要的意义。本文以高岭石为原材料,采用煅烧-碱活化-酸刻蚀的方法,制备出介孔氧化硅载体(KNH),再将KNH经过五乙烯六胺(PEHA)修饰后制备出介孔复合材料(KNH-PEHA)。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、N₂物理吸附等方法对样品进行表征,并进一步对样品进行CO₂吸附性能研究。结果表明,PEHA的浸渍修饰并未改变载体的结构,但显著提高了介孔复合材料对CO₂的吸附能力。吸附温度为25 ℃,KNH的CO₂吸附量为147.39 cm³/g,而PEHA质量分数为30%的KNH(KNH-P-30)平衡时的CO₂吸附量达到389 cm³/g,远高于未经PEHA修饰的KNH的吸附量,同时提出了该固体吸附剂对CO₂的吸附机理,为高岭石在气体吸附领域的应用提供一个新思路。     

有序氮掺杂介孔碳的水热自组装合成及其CO2吸附性能研究

以Pluronic F127为软模板,三聚氰胺和尿素为氮源,通过无需预聚合的一步水热协同自组装法制备了有序氮掺杂介孔碳CO2吸附剂.采用N2吸附/脱附、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等多种表征手段考察了吸附剂的结构及表面特性.测定了不同温度下CO2和N2在有序氮掺杂介孔碳上的吸附等温线,应用多种吸附等温模型(Langmuir、Freundlich、Temkin、Dual-site Langmuir(DSL)模型)进行了拟合分析,并结合IAST模型预测了吸附剂在模拟烟气中的CO2/N2吸附选择性.结果表明,有序氮掺杂介孔碳具有较大的比表面积(可达498.6 m2/g)、高度有序的介观结构(P6mm空间群)以及较高的氮含量,其中氮元素以多种形式均匀掺杂在碳骨架中.研究发现,有序氮掺杂介孔碳对CO2和N2的吸附高度符合DSL吸附等温模型.此外,氮含量更高的NOMC-M具有更大的CO2吸附量(0℃,3.55 mmol/g;25℃,2.67 mmol/g)和CO2/N2吸附选择性(>40),且在连续CO2吸附/脱附循环测试后仍可保持良好的再生稳定性.     

SiO2气凝胶分子动力学模拟研究进展

二氧化硅(SiO₂)气凝胶是一种拥有三维骨架网络结构的纳米多孔材料,具有高孔隙率、低密度和低热导率等许多独特的性能。但是由于二氧化硅气凝胶本身的脆性及高温稳定性差等原因,限制了其大规模应用。二氧化硅气凝胶的热力学性能与其内部的三维骨架和孔结构紧密相关,掌握二氧化硅气凝胶内部微结构演化规律与宏观性能的关联,是改善其热力学性能的前提。分子动力学模拟可以从原子层面分析和探索气凝胶的结构并预测其热力学性能。本文对分子动力学模拟下二氧化硅气凝胶势函数、多孔结构建模、结构表征、力学性能和热性能方面进行了详细总结,有助于从原子层面解释二氧化硅气凝胶结构与性能之间的关系,为从成分和结构方面设计气凝胶提供一种理论指导方法。     

大面积垂直取向介孔二氧化硅薄膜的制备及性能研究

具有大尺度无缺陷垂直孔道的介孔二氧化硅薄膜在生物材料、电化学和光学传感器中具有重要应用价值.本文采用电化学辅助自组装(EASA)工艺制备大面积(5×5 cm2)孔道垂直定向的介孔二氧化硅薄膜,利用循环伏安曲线(CV),扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、二维掠入射小角X射线散射(2D-GISAXS)等手段对薄膜渗透性、表面宏观形貌,及介孔孔道的结构等进行了表征,并通过同步辐射反射率计测试了该薄膜在极紫外波段的光学性能.结果 表明,采用EASA法在大面积基底上成功制备出了具有垂直取向孔道且渗透性良好的介孔二氧化硅薄膜,其孔径和晶胞参数大小分别为2.83 nm和4.1 nm,且其在极紫外波段(5～11nm)的反射率最高可达75;.     

纳米介孔ZnO@SiO2核壳结构催化剂的制备及其耐酸性能

以纳米中空介孔SiO2为壳,制备具有核壳结构的纳米介孔ZnO@SiO2催化剂,采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和比表面积(BET)等进行表征,在酸性介质中测定其光催化活性.实验结果表明:纳米介孔ZnO@SiO2催化剂直径约为50 nm,颗粒均一,分散性较好;在pH大于3的酸性介质中能稳定存在并且保持催化活性;在亚甲基蓝(MB)浓度初始浓度为10 mg/L,催化剂用量5 mg,pH为5时,降解率达到98.6;,循环5次后,催化效率依然在61.5;.该催化剂具有较强的耐酸性能,在酸性染料废水处理中具有巨大的应用前景.     

壳聚糖-F27软模板法制备孔结构可调的氮掺杂纳米介孔碳球

以壳聚糖为新的碳源和氮源的前驱体、三嵌段两亲共聚物(F127)为软模板,采用喷雾干燥和直接碳化技术成功制备了氮掺杂介孔碳纳米粒(NMCs).系统研究了模板剂用量对氮掺杂介孔碳材料孔结构和氮元素含量的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、热失重分析仪(TGA)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积和孔径分析仪(BET)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对氮掺杂介孔碳纳米粒子的微观形貌和结构进行了表征.分析研究结果表明,氮掺杂介孔碳材料孔隙发达,纳米粒子具有球形形貌,平均直径约为300～400 nm,具有蠕虫状介孔结构,随着模板剂用量的增加,孔径在3.05～6.09 nm逐渐增大,氮元素含量逐渐从6.324;减少为3.020;,孔容和比表面积先增加后减少,碳源和模板剂质量比在6:2时比表面积最大为868.9 m2/g,孔容为0.963 cm3/g.同时掺N后的介孔碳由于掺氮量不同,接触角随着氮含量的增加而减少.     

静电纺丝法制备CeO2微纳米纤维及其除氟性能

以聚丙烯腈(PAN)为载体,六水合硝酸铈[Ce(NO₃)₃·6H₂O]为原料,采用静电纺丝法制备了Ce(NO₃)₃/PAN纤维,在空气中热处理得到CeO₂微纳米纤维,通过XRD、BET和SEM对CeO₂微纳米纤维进行表征。采用静态吸附实验探讨了CeO₂微纳米纤维去除水溶液中氟离子的性能,考察了溶液pH值、初始氟离子浓度及共存阴离子等对吸附性能的影响。结果表明,pH=3时,CeO₂微纳米纤维对F^-的吸附性能最佳,CeO₂吸附量随着F^-浓度的增大呈上升趋势。CeO₂微纳米纤维对F^-的吸附等温线遵循Langmuir模型,二级动力学模型能很好地描述CeO₂微纳米纤维对F^-的吸附过程。CeO₂微纳米纤维的除氟性能优良,可为其实际应用提供理论参考。     

Micron scale and nanoscale structure of mesoporous silica thin films

Ordered mesoporous silica thin films have been prepared on silicon substrates by spin-coating technique using poly(alkaline oxide) triblock copolymers EO₂₀PO₇₀EO₂₀ (P123) as structure-directing agent. The X-ray diffraction and transmission electron microscopy investigations show that the obtained mesoporous silica thin films have an ordered pore array structure in nanoscale. The atomic force microscopy analysis reveals that the obtained mesoporous silica thin films exhibit a tile arrangement structure in micron scale.     

还原氧化石墨烯/TiO2纳米线复合膜的制备及对Cu2+吸附性的影响

以石墨烯和自制TiO₂粉末为原料,通过两步水热法联合真空抽滤法制备还原氧化石墨烯/TiO₂纳米线(rGO/TiO₂ NWs)复合膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱对rGO/TiO₂ NWs复合膜的形貌、结构进行表征。研究结果表明,还原氧化石墨烯和TiO₂ NWs成功地复合在一起,复合材料中TiO₂ NWs分散性较好。Cu²⁺吸附实验结果表明,复合材料中TiO₂ NWs所占比例、pH值是影响Cu²⁺吸附效果的重要因素,研究复合材料对Cu²⁺的吸附效果应该在pH值为6.0的近中性环境。其中TiO₂ NWs含量为50%时,复合膜对Cu²⁺的吸附量最高,达到rGO薄膜的4倍。复合薄膜有较好的吸附稳定性,重复使用5次后,吸附率是原吸附量的91%。     

双钙钛矿结构Rb3GaF6∶Er3+,Yb3+的合成及上转换发光特性研究

双钙钛矿结构化合物具有化学稳定性高、声子能量低、易于稀土离子掺杂和多种可调变的晶体学格位等优点，是一种优良的上转换发光基质材料。本文采用高温固相法在600℃下合成了双钙钛矿结构Rb₃GaF₆∶Er³⁺,Yb³⁺上转换发光材料，并采用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪对其成分、结构和发光特性进行系统表征。在980 nm激发下，制备的样品在521和548/561 nm处产生的绿光发射分别归因于Er³⁺的²H_11/2-⁴I_15/2、⁴S_3/2-⁴I_15/2能级上的电子跃迁，同时在656 nm处产生的红光发射对应于Er³⁺的⁴F_9/2-⁴I_15/2能级上的电子跃迁。此外，本文...     

Controlled synthesis of different morphologies of BaWO4 crystals via a surfactant-assisted method

BaWO₄ crystals with different morphologies, such as nanosheets, nanobelts, flower-like, quadrangled plates and sheaves of dendrite, have been successfully synthesized via PVP as templates. Our result shows that reaction parameters, such as the concentration of PVP aqueous solutions, pH value of the starting solution and molar ratio of [Ba²⁺]/[WO₄²⁻] played important roles in the formation of BaWO₄ crystal with different morphologies. It is obviously different between microwave irradiation heating and oil bath heating. The products were characterized by X-ray powder diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and electron diffraction.     

溶胶-凝胶软模板法合成锂钛离子筛

以乙酸锂和钛酸丁酯为锂源和钛源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为软模板,采用溶胶-凝胶法,通过焙烧得到添加CTAB的锂钛化合物(Li₄Ti₅O₁₂),经过盐酸酸洗,制备出锂钛离子筛(H₄Ti₅O₁₂, HTO)。经过热重分析(TG-DTG)、X射线(XRD)、扫描电镜(SEM)、接触角及性能测试,考察了锂钛离子筛的晶相、形貌及时间对吸附容量的影响。对比CTAB的加入量,0.1 g的CTAB的离子筛前驱体杂质更少,晶相比较纯。HTO准二级动力学相关系数R²(0.997 24)大于准一级动力学相关系数R²(0.984 35),该吸附过程符合化学吸附。HTO在Li⁺溶液中24 h的吸附容量达到24.44 mg/g,经过8次吸附脱附后,吸附容量仍保持在23.68 mg/g,仅降低3.1%。因此,HTO有良好的循环吸附性能和稳定性,具有很广阔的市场前景。     

Sr3ZnNb2O9:0.3Eu3+,xNa+荧光粉的合成和发光性能研究

本文通过高温固相反应成功制备了Sr₃ZnNb₂O₉∶0.3Eu³⁺,xNa⁺(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系列荧光粉。X射线衍射分析和精修结果表明，Eu³⁺和Na⁺成功掺杂到Sr₃ZnNb₂O₉基质中，并部分取代了Zn²⁺。采用扫描电子显微镜测试了样品的微观形貌和元素分布。光谱特性和热稳定性研究表明，Na⁺的最佳掺杂浓度为x=0.2,Na⁺的引入提高了Sr₃ZnNb₂O₉∶0.3Eu³⁺荧光粉的热稳定性，活化能为0.163 eV。计算出Sr₃ZnNb₂O₉∶0.3Eu³⁺, 0.2Na⁺样品...     

蓝色荧光粉Sr3LnM(PO4)3F:Eu2+的发光调控

采用高温固相法合成了一系列Eu²⁺激活的Sr₃LnM(PO₄)₃F(Ln=Gd, La, Y; M= Na, K)荧光粉,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱等对样品的物相结构、形貌和发光特性进行了表征及分析。结果表明:成功合成了Sr₃LnM(PO₄)₃F:Eu²⁺荧光粉,样品的粒径为2~10 μm。荧光粉在蓝光区具有强烈的发射,归属为发光中心Eu²⁺的4f⁶5d→4f⁷跃迁。当基质中的碱金属M由Na变成K时,Eu²⁺的发光颜色由淡蓝色变成深蓝色,色纯度大幅提高,有效地调控了Eu²⁺在氟磷灰石Sr₃LnM(PO₄)₃F中的发光,进而发现了一种通过改变第二层配位原子来调控Eu²⁺发光的策略。     

High porosity silica xerogels prepared by a particulate sol–gel route: pore structure and proton conductivity

The lower cost and higher hydrophilicity of silica xerogels could make them potential substitutes for perfluorosulfonic polymeric membranes in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). For that purpose, we need to obtain micro or micro and mesoporous silica xerogels with a high porosity. The preparation of micro (<2 nm) and micro and mesoporous silica xerogels (2<d_poresize10 nm) from particulate as oppossed to polymeric suspensions of silica using tetraethyl orthosilicate (TEOS) as precursor is used. Two techniques of varying packing density have been performed in this work: (1) Control of the aggregation degree in the sol by adjusting its pH before gelation (pH 5, 6 and 8) and (2) Mixture of sols with a different average particle size (particles formed under acid and base catalyzed reactions). Proton conductivity of the obtained xerogels was studied as a function of temperature and relative humidity (RH). High pore volume, high porosity and small pore size SiO₂ xerogels have been achieved in the calcination temperature range from 250 to 550 °C. The calcined xerogels showed microporosity or micro and mesoporosity in the whole range of calcination temperatures. By mixing sols (molar ratio: acid/base=4.8) porosities up to 54.7±0.1% are achieved, at 250 °C of firing temperature. According to EMF measurements, electrical transport is due to protons in this kind of materials. The proton conductivity of the studied xerogels increased linear with measured temperature. A S-shaped dependence of the conductivity with the RH was observed with the greatest increase noted between 58% and 81% RH. Xerogels with a low porosity (40.8±0.1%) and an average pore size less than 2.0 nm showed lower values of proton conductivity than that of xerogels with a higher porosity and a higher average pore size in the whole range of temperature and RH. When silica xerogels, with the highest conductivity, are treated at pH 1.5, that property increased from 2.84×10⁻³±5.11×10⁻⁵ S/cm to 4.0×10⁻³±7.2×10⁻⁵ S/cm, at 81% RH and 80 °C. It indicates that the surface site density of these materials has a strong effect on conductivity. Proton conductivity values achieved are less than one order of magnitude lower than that of Nafion, under the same conditions of temperature and RH.     

Fabrication of mesoporous hydroxycarbonate apatite for oral delivery of poorly water-soluble drug carvedilol

The main aim of this study was to prepare nanosized hydroxycarbonate apatite (HCA) as a drug carrier to improve the dissolution rate and increase the bioavailability of poorly soluble drugs, intended to be administered orally. In the present study, uniform mesoporous HCA nanoparticles were synthesized using CaCO₃ as a sacrificial template by the hydrothermal method in the presence of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as a surfactant. The prepared HCA was used as a drug carrier to investigate the drug uptake and release properties employing carvedilol (CAR) as a model drug. The structure and morphology of mesoporous HCA, and the successful storage/release of CAR were systematically studied by N₂ adsorption, scanning electron microscopy (SEM), powder X-Ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric (TG) analysis, Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, and UV–VIS spectrophotometry. In vitro drug dissolution tests showed that mesoporous HCA produced burst release of CAR in comparison with micronized CAR in simulated gastric fluid and intestinal fluid. Stability test result indicated that amorphous state of CAR loaded in HCA nanoparticles had a good physical stability after room storage for 6 months. Hence, mesoporous HCA nanoparticles are excellent drug carriers for the oral delivery of poorly soluble drugs.