金纳米棒光学探针应用于过氧化氢检测及多酚化合物的抗氧化活性的评价

以金纳米棒为荧光探针,基于H2O2对金纳米棒的氧化作用,导致金纳米棒的荧光光谱发生变化,建立一种对H2O2检测以及评价多酚化合物抗氧化能力的新方法。采用透射电镜(TEM)和局域表面等离子共振(LSPR)光谱对金纳米棒进行表征。在最佳实验条件下,H2O2氧化金纳米棒使其719 nm处的荧光峰下降,且H2O2浓度在2.0×10#6～3.5×10#5mol/L范围内与荧光强度呈线性关系,检出限为8.0×10#7mol/L(S/N=3)。进一步在该体系中加入多酚化合物,利用其具有清除活性氧的能力,可使金纳米棒的荧光信号的恢复,从而评价化合物的抗氧化能力。以芒果苷(MGF)、白藜芦醇(RSV)、瑞香素(DAP)研究此体系对活性氧的清除作用,抗氧化能力依次为:MGF>RSV>DAP,此结果与DPPH法的检测结果相符。     

Ti基ZnO纳米棒阵列的制备及其光催化性能研究

采用两电极体系中恒电流电沉积在Ti基底上制得较均一的ZnO纳米棒阵列,利用SEM和XRD观察表征样品,研究Zn(NO₃)₂浓度及电流密度对ZnO纳米棒阵列微观形貌的影响. 以甲基橙为目标降解物,考察该电极光催化性能. 结果表明,Zn(NO₃)₂浓度和电流密度对纳米棒阵列的形貌有显著影响;与ITO玻璃等其他基底相比,在Ti基底上也可沉积较好均一取向的ZnO纳米棒阵列;紫外灯照射下,ZnO/Ti电极对甲基橙（10 mg·L^-1）模拟印染废水降解2.5 h,降解率达到83.3%,光催化活性较佳;无光照时ZnO纳米棒的降解率仅7%.     

Al-Y共掺杂对ZnO纳米棒形成及光催化活性的影响

以Zn(NO3)2·6H2O,Al(NO3)3·9H2O,Y(NO3)3·6H2O和Na OH为原料,采用溶液法制备了Al-Y共掺杂Zn O光催化剂(Al-Y/Zn O),并用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)考察了Al,Y共掺杂对Zn O纳米棒形成及形貌的影响。结果表明,Al-Y共掺杂对Zn O晶粒大小基本没有影响,但会严重抑制Zn O纳米棒的生成,促使碱式硝酸锌(Zn5(OH)8(NO3)2·2H2O)的生成。以甲基橙(MO)为模型污染物考察了Al-Y共掺杂对Zn O纳米棒光催化活性的影响。结果发现,适量的Al-Y共掺杂会显著提高Zn O纳米棒的光催化活性。     

化学溶液沉积法制备单分散氧化锌纳米棒阵列

在由溶胶凝胶法制备的纳米ZnO薄膜基底上, 采用化学溶液沉积法制备了单分散、高度取向的ZnO纳米棒阵列膜. 通过控制纳米ZnO薄膜的制备工艺, 可以调节氧化锌纳米棒的直径. 利用FESEM, TEM, HRTEM, SAED和XRD表征了氧化锌纳米棒阵列的形貌和晶体结构. ZnO纳米棒的室温PL谱具有很高的紫外带边发射峰, 在可见光波段无发射峰, 表明该方法制备的ZnO纳米棒晶体结构完整, 晶体中O空位的浓度很低.     

CNT/Fe-Ni/TiO_2/ZnO阵列修饰Ni阳极的制备及光催化制氢性能

采用层层自组装方法在Ni片阳极上构建TiO2/Zn O纳米棒阵列,以二氧化钛前驱体溶胶中掺杂的铁和镍为催化剂,通过气相沉积法在TiO2/Zn O纳米棒阵列间原位生长碳纳米管(CNTs),得到CNT/Fe-Ni/TiO2/Zn O复合光催化剂修饰的光活性Ni片阳极.以碱性电解池为基础,用紫外线辐照修饰的Ni阳极实现光催化和电解水的有机耦合制氢过程.通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)和电化学阻抗谱(EIS)对CNT/Fe-Ni/TiO2/Zn O复合膜光催化剂的结构进行了表征,并测试了其光催化辅助电解水制氢(WEAP)活性.结果表明,生长了碳纳米管的光催化复合膜CNT/Fe-Ni/TiO2/Zn O修饰的Ni阳极的产氢速率分别比Fe-Ni/TiO2/Zn O修饰的Ni阳极和纯Ni片提高了93.7%和533.0%.     

光电化学水氧化用多孔单晶金红石TiO_2纳米棒阵列光阳极的设计和构建（英文）

光电化学电池(如染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池以及光电化学水分解电池)是实现太阳能转化及存储的有效手段之一.其中,光电极是光电化学电池的核心组成部分,它集光吸收、光生电荷输运及转移等决定光转化效率的关键过程于一身,因此构筑高活性半导体光电极以实现高效太阳能转化利用引起研究者广泛关注.多孔Ti O2纳米颗粒堆垛薄膜光阳极因具有大的比表面积,可提供更多的染料(量子点)担载和反应活性位点,在光电化学电池中表现出优异活性而被广泛研究.然而,TiO 2纳米颗粒间大量存在的晶界对光生电荷有较强的散射作用,降低了光生电荷的收集效率.英国牛津大学Snaith研究小组利用模板辅助水热过程首次获得了(001)晶面占优的多孔单晶锐钛矿Ti O2微米颗粒,这种多孔单晶Ti O2微米颗粒在具有大比表面积的同时,其单晶结构还能有效去除晶界对电荷的散射作用,因而具有优异的电荷输运特性.利用这种多孔单晶Ti O2微米颗粒组建的光阳极用于染料敏化太阳能电池中,展现出优异的太阳能光电转化性能.受该工作启发,各种形貌的多孔单晶Ti O2微米颗粒作为光催化剂和光电化学分解水用光阳极材料被广泛研究,并表现出优异活性.在单晶微米颗粒堆垛成的薄膜光电极中,虽然单个单晶微米颗粒中晶界对电荷的散射作用被有效抑制,但是单晶颗粒间的晶界仍然存在并影响光生电荷的收集效率.为了彻底抑制晶界对光生电荷的散射作用,每个单晶颗粒都应该贯穿整个薄膜,例如一维Ti O2纳米棒单晶阵列薄膜.虽然一维单晶阵列薄膜能够有效提高光生电荷的收集效率,但相对于多孔薄膜具有较小的比表面积,限制了担载染料(量子点)和反应位点的数量.为了增大TiO 2单晶纳米棒阵列薄膜的比表面积,目前主要的手段包括调控纳米棒长径比、表面修饰Ti O2纳米颗粒以及二次生长构建Ti O2枝晶阵列.本文首次提出通过制备多孔单晶Ti O2纳米棒单晶阵列薄膜来获得高比表面积和高光生电荷收集效率的光阳极,提高光电化学电池的效率.在透明导电薄膜(FTO)表面利用水热生长Ti O2纳米棒阵列薄膜之前,预先在FTO基体上沉积一层Si O2球密堆模板,Ti O2纳米棒单晶阵列在从FTO表面向上生长过程中,会将SiO 2球模板包裹进Ti O2纳米棒中,再通过碱溶液将Si O2球模板溶解,首次在FTO基体上原位生长出多孔单晶Ti O2纳米棒阵列薄膜.将所得多孔单晶金红石Ti O2纳米棒阵列薄膜作为光电化学分解水电池光阳极,其光电化学分解水活性相对于实心单晶金红石Ti O2纳米棒阵列提高了2.6倍.多孔单晶金红石Ti O2纳米棒阵列光阳极性能的提升可归因于:(1)多孔结构赋予多孔单晶金红石Ti O2纳米棒阵列薄膜更大的比表面积,可提供更多的反应活性位点;(2)多孔结构能够有效缩短单晶金红石Ti O2纳米棒中光生电荷体相输运距离,提高光生电荷的收集效率;(3)多孔结构通过对光多次反射吸收可有效增强光吸收,产生更多光生电荷参与水分解反应;(4)在制备过程中引入Si掺杂,导致多孔单晶金红石Ti O2纳米棒带隙扩大了0.1 e V,带隙增大归因于导带位置负移0.1 e V,光生电子具有更强的还原能力,光电流起始电位相应负移约0.1 V.     

ZnO纳米棒阵列的同步法制备及其PL性能研究

在较低温度下，采用化学法在Zn片和玻璃片上同步制备了ZnO纳米棒阵列。利用XRD、FESEM和HRTEM对样品进行了表征，并且通过光致发光谱研究了阵列的光致发光(PL)性能。结果表明，ZnO纳米棒阵列较为致密、取向性较好。纳米棒为六方纤锌矿相，沿c轴生长，平均直径约为60 nm。同步法制备的2种ZnO纳米棒阵列均具有较好的紫外和橙红色发光性能，但发光特性却存在一定差异，这可能主要是由于2种阵列中纳米棒的缺陷含量不同所致。     

一维ZnO表面可控构建Co3Mn1纳米晶及其催化CO氧化性能

利用热分解法制备了结构明确的负载型纳米晶催化剂。在纳米晶成核和生长过程中加入一维Zn O纳米棒作为晶种,调控不同组分的纳米晶在Zn O纳米棒表面均匀生长,从而获得了结构明确的Mn O/Zn O、Co₃O₄/Zn O、Co₃Mn₁/Zn O催化剂。透射电子显微镜(TEM)与X射线粉末衍射(XRD)结果显示,不同组分纳米颗粒都均匀分散在Zn O纳米棒表面。相对于Mn O/Zn O和Co₃O₄/Zn O催化剂,Co₃Mn₁/Zn O催化剂在CO氧化反应中具有最佳的催化性能。在200 L·g^-1_cat·h^-1的气时空速下,Co₃Mn₁/Zn O催化剂起活温度为50℃,其T₁₀₀(CO转化率达到100%时的温度)为200℃;利用X射线光电子能谱(XPS)对不同催化剂进行了分析,结果显示,Co<...     

Zn基片上ZnO及ZnS/ZnO复合纳米阵列的液相合成及发光性质

采用温和的溶液路线在Zn基片上合成了单晶态的ZnO纳米棒阵列、 纳米片阵列和ZnS/ZnO复合双层纳米棒阵列. 使用X射线粉末衍射仪、 扫描电子显微镜、 高分辨透射电子显微镜、 X射线光电子能谱仪等对产物的组成、 结构及形貌进行了表征. 讨论了表面活性剂在液相合成中对产物形貌的调控作用. 通过室温发射光谱的测定, 研究了所得纳米阵列材料的发光性质.     

ZnO纳米棒阵列在TiO2介孔薄膜上的生长及其表征

通过低温水热法成功地将ZnO纳米棒阵列定向生长在了介孔锐钛矿TiO2纳米晶薄膜上,并主要利用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜和光致发光光谱等对其进行了表征。所制备的纳米棒具有六边形的端面,纳米棒的尺寸及端面边长分布范围窄,并且沿c轴方向(002)表现出了明显的择优化生长。此外,相比于玻璃基底或TiO2纳米颗粒薄膜,生长在介孔TiO2薄膜上的ZnO纳米棒阵列表现出了较好的取向生长,表明基底的表面结构和组成对ZnO纳米棒阵列的生长有显著的影响。根据基底有序的多孔结构,讨论了纳米棒阵列可能的生长机理。所得到的ZnO纳米棒阵列在室温下分别表现出了以370 nm为中心的强近紫外光和以530 nm为中心的弱绿光两条荧光谱带。     

Effect of seed layer on the growth and the consequent gas sensing characteristics of ZnO nanorod arrays using aqueous chemical growth

The ZnO nanorod arrays are grown on the sol–gel-derived seed layer through aqueous chemical growth, and then assembled as gas sensors for detecting carbon monoxide (CO). It is found that the structural and photoluminescent properties of the ZnO nanorod arrays are different as they are grown on seed layers annealed at different temperature (300–700 °C), which is ascribed to distinct growth kinetics of nanorods on the annealed seed layer. Moreover, the correlation between the exposed surface area and the defect density of those ZnO nanorod arrays points out the intrinsic (interior) defects can dominate the green emission instead of surface defects in the present study. Furthermore, the quantities of chemisorbed oxygen on ZnO nanorod arrays can be estimated through XPS analysis. Consequently, the influence of intrinsic defects and chemisorbed oxygen on the electrical properties and gas sensitivities of ZnO nanorod arrays has been clearly elucidated. It is demonstrated that the more adsorbed oxygen and an appropriate amount of intrinsic defects is advantageous to obtain superior CO gas sensitivity for ZnO nanorod arrays.     

Biofunctional ZnO nanorod arrays grown on flexible substrates

A square pattern of thioctic acid self-assembled ZnO nanorod arrays was grown on a large 4-in. thermoplastic polyurethane (TPU) flexible substrate via an in situ soluthermal process at low temperature (348 K). With the addition of dimercaptosuccinic acid (DMSA), the surface chemistry forms a disordered ZnO phase, and the morphology of the ZnO-DMSA nanorods changes with various DMSA addition times. As evidenced by the Zn2p3/2, C1s, O1s, S2p, and N-1s scans of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray diffraction (XRD), DMSA and proteins were conjugated on the single crystalline ZnO nanorods. The photoluminescence (PL) spectra indicated that the optical properties of ZnO nanorod arrays were changed while the DMSA was inserted, and proteins were conjugated. Furthermore, a control test found that the ZnO nanorods show a significant improvement in sensitive characterization over the ZnO film. As another proteins (e.g., human serum albumin, HSA) were bound onto the ZnO-bovine serum albumin (BSA) nanorod arrays, an enhanced ultraviolet emission intensity was detected. On the basis of these results, one might be expected to conjugate specific biomolecules on the biofunctional ZnO nanorod arrays to detect the complementary biomolecules by PL detecting.     

Preparation and Photoluminescence of ZnO Comb-Like Structure and Nanorod Arrays

A large quantity of Zinc oxide (ZnO) comb-like structure and high-density well-aligned ZnO nanorod arrays were prepared on silicon substrate via thermal evaporation process without any catalyst. The morphology, growth mechanism, and optical properties of the both structures were investigated using XRD, SEM, TEM and PL. The resulting comb-teeth, with a diameter about 20 nm, growing along the 0001 direction have a well-defined epitaxial relationship with the comb ribbon. The ZnO nanorod arrays have a diameter about 200 nm and length up to several micrometers growing approximately vertical to the Si substrate. A ZnO film was obtained before the nanorods growth. A growth model is proposed for interpreting the growth mechanism of comb-like zigzag-notch nanostructure. Room temperature photoluminescence measurements under excitation wavelength of 325 nm showed that the ZnO comb-like nanostructure has a weak UV emission at around 384 nm and a strong green emission around 491 nm, which correspond to a near band-edge transition and the singly ionized oxygen vacancy, respectively. In contrast, a strong and sharp UV peak and a weak green peak was obtained from the ZnO nanorod arrays.     

Surfactant-assisted route to synthesize well-aligned ZnO nanorod arrays on sol-gel-derived ZnO thin films

Anisotropic growth of ZnO nanorod arrays on ZnO thin films was achieved at a temperature of 90 degrees C by a surfactant-assisted soft chemical approach with control over size and orientation. ZnO thin films with c-axis preferred orientation had been achieved by the sol-gel technique. Lengths, diameters, and the degree of alignment of the ZnO nanorods were controlled by changing the experimental parameters. It was observed that the surfactant was essential to restrict the lateral growth of the nanorods, whereas the pH level of the reaction medium controlled the length of the nanorods. On the other hand, the orientation of the nanorods depended on the crystalline orientation of the film as well as the pH of the reaction medium. Room-temperature photoluminescence studies revealed that the ZnO nanorods with the best alignment exhibited the best emission property. The ZnO nanorods exhibited a strong UV emission peak at approximately 3.22 eV, ascribed to the band-edge emission. The field emission studies of the well-aligned nanorod arrays exhibited a low turn-on field of 1.7 V/microm to get an emission current density of 0.1 microA/cm(2).     

P3HT/CdS/TiO2/ZnO一维有序核壳式纳米棒阵列的构制及其在杂化太阳电池中的应用研究

采用恒电位法在铟锡氧化物导电玻璃(ITO)上制备了高度有序一维ZnO纳米棒阵列,将ZnO纳米棒阵列在TiO2溶胶中采用提拉法制备出了一维TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列.在一维TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列上电沉积CdS纳米晶得到一维CdS/TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列,然后在一维CdS/TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列上电沉积聚3-己基噻吩(P3HT)薄膜得到P3HT/CdS/TiO2/ZnO核壳式纳米结构薄膜.以该纳米结构薄膜电极为光阳极制备出新型纳米结构杂化太阳电池,研究了该类电池的光电转换性能,初步探讨了该类电池的工作机理.     

电沉积种子层化学控制生长氧化锌纳米棒和纳米管

采用水溶液法在电沉积的ZnO种子层上制备了高度取向的ZnO纳米棒阵列,并通过碱溶液化学腐蚀法获得了ZnO纳米管。对ZnO纳米棒和纳米管的溶液生长和腐蚀过程进行了分析。结果表明,种子层的结构和性能对ZnO纳米棒有着重要的影响,在-700 mV电位下沉积的种子层薄膜均匀性好,生长的纳米棒密度大、与基底垂直性好;碱溶液对纳米棒的腐蚀具有选择性,通过控制腐蚀液的浓度和时间,可获得中空的ZnO纳米管。     

纳米结构ZnO在TiO_2薄膜上的电化学沉积及其表征

在三电极体系中,以硝酸锌水溶液作为电解液,采用阴极还原电沉积法成功实现了一维纳米结构ZnO阵列在TiO2纳米粒子/ITO导电玻璃薄膜基底上的沉积,并通过XRD、SEM、EDS和PL光谱等方法对样品进行了表征.重点研究了薄膜基底、电解液浓度、沉积时间、六次亚甲基四胺(HMT)的引入对ZnO沉积及其发光性质的影响.结果显示:与ITO玻璃基底相比,ZnO更易于在TiO2纳米粒子薄膜上实现电化学沉积.ZnO属于六方晶系的铅锌矿结构,并且沿着c-轴方向表现出明显的择优化生长,以形成垂直于基底的ZnO纳米棒阵列.延长沉积时间、增加电解液浓度和引入一定量的HMT等均对ZnO的生长有促进作用,进而使其纳米棒的结晶度和取向程度提高,进而解释了所得的薄膜分别约在375和520nm处表现出ZnO的强而窄的带边紫外光发射峰和弱而宽的表面态绿光发射带.