花生状微/纳米CaMoO_4的表面热力学性质

采用室温反相微乳液法制备了3种不同尺寸的花生状微/纳米CaMoO4.基于纳米CaMoO4与块体CaMoO4热力学性质的本质差异,结合化学热力学基本理论及热动力学原理,推导出纳米CaMoO4摩尔表面热力学函数的关系式.在此基础上,采用原位微量热技术获得了花生状微/纳米CaMoO4的摩尔表面热力学函数.结果表明,花生状微/纳米CaMoO4的表面热力学性质变化具有尺寸效应,即随着尺寸的减小,摩尔表面焓、摩尔表面Gibbs自由能、摩尔表面熵均增加.     

立方体纳米Cu2O表面热力学函数的粒度及温度效应

液相还原法合成了4种粒度在40-120 nm的立方体纳米氧化亚铜（Cu₂O）。利用X射线衍射仪（XRD）、显微拉曼光谱仪和场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）对纳米Cu₂O的物相组成及形貌结构进行了表征。采用原位微热量技术实时获取纳米/块体Cu₂O与HNO₃反应过程的热动力学信息,结合热化学循环及动力学过渡态理论计算得到纳米Cu₂O的表面热力学函数。在薛永强等建立的无内孔球形纳米颗粒的热力学模型基础上,发展了立方体纳米颗粒的热力学模型。最后由理论结合实验结果分析了粒度和温度对表面热力学函数的影响规律及原因。结果表明,摩尔表面Gibbs自由能、摩尔表面焓和摩尔表面熵均随粒度减小而增大,且与粒度的倒数呈线性关系,这与立方体热力学模型规律一致;随着温度的升高,摩尔表面焓和摩尔表面熵均增大,摩尔表面Gibbs自由能则减小。本文不仅丰富和发展了纳米热力学基本理论,还为纳米材料表面热力学研究及应用提供了方法和思路。     

纳米氧化锌热力学函数的微量热法及电化学法测量

采用微乳液-水热辅助法制备了形貌和尺寸均匀的纳米氧化锌分级结构,并对其进行了表征.利用微量热技术和电化学方法分别测定了纳米Zn O在298.15 K下的热力学函数(标准摩尔生成焓、标准摩尔生成Gibbs自由能及标准摩尔熵).采用微量热方法测定纳米材料热力学函数主要基于纳米反应体系与对应块体反应体系的过渡态相同;采用电化学方法测定纳米材料热力学函数主要基于纳米材料与对应块体材料组成电池后的电极电势不同.结果表明,采用微量热法及电化学法获取的产物的热力学函数在误差允许范围内近似相等.由此证明了微量热技术及电化学方法获取纳米材料热力学函数的科学性及有效性,同时也进一步说明纳米Zn O反应体系与块体Zn O反应体系所经历的过渡态相同.     

基于溶解热力学原理对纳米卤化银热力学性质的研究

在室温下,可控制备了系列纳米卤化银(Ag X)材料,并对其组成、形貌及结构进行了表征.基于块体卤化银与纳米卤化银热力学性质的本质差异,结合溶解热力学Debye-Hückel等基本理论公式,通过与块体材料对比,导出了纳米卤化银的表面热力学、偏摩尔表面热力学和规定热力学函数的关系式.为测定难溶盐类纳米材料的表面热力学和规定热力学函数提供了行之有效的新方法.     

纳米镍团簇表面性质及能量的分子动力学研究

在单分散金属纳米粒子制备过程中,金属烧结现象需要尽量避免。烧结与诸多因素有关,其中金属纳米粒子的表面性质和能量对烧结作用有着重要影响。本工作利用分子动力学,以4种不同粒径的金属Ni纳米团簇为研究对象,在COMPASS力场下对不同温度下其表面积、扩散性质、表面能以及比表面能等进行了计算。结果显示,随着温度从300K升至1000K,纳米团簇的表面积稍微增加了约5%,表面层扩散系数显著增加了约3个数量级,表面能量升高了约15%,同时表面层与体相的能量差明显增加了近3倍。比表面能定义为增加单位表面积所引起的表面能的增量。计算结果表明,700K时团簇的比表面能比镍熔点处的表面张力高出约3个数量级,预示着团簇烧结具有强大的推动力。比表面能随温度升高以及粒径增大而下降,与热力学原理相一致。     

粒度对纳米体系化学反应热力学性质的影响

为了研究纳米粒子的粒度对化学反应热力学性质的影响规律, 以球形原子簇来模拟纳米金刚石颗粒, 用量子化学方法对粒度不同的金刚石纳米粒子与氧气反应的热力学性质进行了计算. 结果表明, 粒度对多相反应的标准摩尔反应焓△rH0m、标准摩尔反应熵△rS0m、标准摩尔反应吉布斯函数△rG0m和标准平衡常数K0均有明显的影响, 随着反应物粒径的减小, △rH0m、△rS0m和△rG0m均降低,而K0增大. 这些影响规律与实验结果基本一致.     

二维ZnO纳米片的热力学研究

采用水热法合成了二维ZnO纳米片,并通过扫描电镜(SEM),X射线粉末衍射仪(XRD)对其形貌尺寸和物相进行表征,合成的多孔状纳米纯度高,且结晶度好。采用原位微热量技术,得到了过程的热动力学信息,结合热化学循环、热动力学原理及动力学过渡态理论,获取了二维ZnO体系的整体热力学函数和表面热力学函数,讨论了温度对表面焓、表面熵和表面吉布斯自由能的影响规律。结果表明：(i)纳米ZnO整体热力学函数：标准摩尔生成吉布斯自由能、标准摩尔生成焓和标准摩尔熵均比块体的大;(ii)随着温度的升高,表面焓和表面熵增加,表面吉布斯自由能则减少。     

电化学方法测定纳米材料的热力学函数

以纳米铜为例,首次采用电化学方法获取纳米材料的热力学函数.通过电化学沉积法制备了粒子尺寸约80nm的纳米铜电极,测定纳米铜与块体铜电极的电势差,以块体铜的热力学函数值为参考标准,根据纳米铜与块体铜的热力学关系式,求得纳米铜的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯自由能、标准摩尔熵分别为5.16kJmol-1、0.216kJmol-1、49.75JK-1mol-1,同时,求得纳米铜可逆电池反应的热效应为-4.95kJmol-1.     

基于离心技术的金纳米粒子表面清洁方法和机理研究

本文发展了一种基于离心技术的清洗金纳米八面体表面十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)吸附物的有效方法.选择合适的离心转速和离心次数,可以驱除金纳米八面体表面的CTAB分子.通过热失重分析、表面增强拉曼光谱和傅里叶红外光谱表征可以推测,金纳米八面体经合适的离心清洗后,表面残留的少量CTAB分子通过疏水作用由烷基长链与金表面形成(亚)单层吸附,同时,与金表面有强相互作用的溴离子发生脱附.溶剂水对CTAB的稀释在离心清洗金纳米八面体表面的过程中发挥着重要作用.金纳米粒子在离心场中的高速运动导致粒子周围双电层发生极化,极化双电层内产生的局部液流引起双电层内物质交换从而也影响了金纳米八面体表面的清洗效果.金纳米八面体在硫酸溶液和碱性硝酸铅溶液中的电化学研究表明,经过离心清洗的金纳米八面体可以直接应用于单晶电化学研究.     

低渗透油田增注用SiO_2纳米微粒的制备和表征

用原位表面修饰法制备了低渗透油田增注用SiO2纳米微粒,用透射电镜、X射线粉末衍射、红外光谱和热分析等手段对其形貌、化学结构和热力学性质进行了研究,考察了其在有机介质中的分散性.结果表明经表面修饰的SiO2纳米微粒在柴油、液体石蜡中有很好的亲油性,岩心驱替试验表明该材料能有效提高水相渗透率.     

Ag3PO4微晶表面热力学函数的温度及形貌效应

在室温下采用离子交换法制备了四足状、 立方体状和十二面体状Ag₃PO₄微晶及Ag₃PO₄块体, 并进行了表征. 以Ag₃PO₄微/纳米和块体材料热力学性质的区别为基础, 结合化学热力学理论和热动力学基本原理, 导出摩尔表面热力学关系式. 在此基础上, 采用原位微量热技术获取Ag₃PO₄的化学反应动力学信息和表面热力学函数, 讨论了形貌和温度对表面热力学性质变化的影响. 结果表明, 四足状Ag₃PO₄的摩尔表面焓(\begin{array}{c}{H}_m^s\end{array})、 摩尔表面Gibbs自由能(\begin{array}{c}{G}_m^s\end{array})和摩尔表面熵(\begin{array}{c}{S}_m^s\end{array})最大, 立方体状次之, 十二面体状最小; \begin{array}{c}{H}_m^s\end{array}和\begin{array}{c}{S}_m^s\end{array}随温度的升高而增大, \begin{array}{c}{G}_m^s\end{array}则随温度的升高而减小.     

Synthesis of single crystal CdMoO4 octahedral microparticles via microemulsion-mediated route

The single crystal octahedra of tetragonal CdMoO4 were synthesized on large scale via a microemulsion-mediated hydrothermal route at 120 degrees C for 10 h. The structures, compositions and morphologies of the as-prepared products were characterized by X-ray power diffraction pattern, field emission scanning electronic microscopy, transmission electron microscopy. Further studies reveal that the octahedral CdMoO4 crystal has eight equivalent exposed crystal faces {101}. The possible growth mechanism of the CdMoO4 octahedral is based on the anisotropic growth habit of CdMoO4 crystals and the selective absorption of surfactant molecules CTAB on the faces of the prime crystals, and the reaction time, composition of the microemulsions and temperature have considerable effects on the final morphology of CdMoO4.     

pH- and Dopant-Dependent CdMoO(4):Mn Nanocrystals: Luminescence and Magnetic Properties

CdMoO(4):Mn nanocrystals with a tetragonal crystal structure were prepared by aqueous coprecipitation method at a low temperature of 2 °C under different pH values. The size of the CdMoO(4):Mn nanocrystals of spherical morphology increases with the Mn dopant concentration from 35 to 55 nm for pH = 4. The morphology could be tuned from nanocrystals to microstructures consisting of smaller nanoparticles by the Mn concentration when the pH value of the precursor was increased to 8. The thermal stability of the luminescence and magnetic properties of the Mn-doped samples also depend on the pH and the doping level. The effects of the pH and dopant on the luminescence and magnetic properties, including magnetic susceptibility and electron paramagnetic resonance, were investigated. This approach contributes to better understanding of aqueous chemistry methods to control the growth of nanocrystals.     

Preparation of Nano‐bismuth with Different Particle Sizes and the Size Dependent Electrochemical Thermodynamics

Nano‐bismuth has excellent electrochemical properties. However, it is still unclear how the particle size of nano‐bismuth influences its electrochemical thermodynamic properties. In this paper, spherical bismuth nanoparticles with different particle sizes were prepared by solvothermal method; the electrode potentials, the temperature coefficients of the electrode potentials and the thermodynamic functions of reaction for nano‐bismuth electrodes with different particle sizes at different temperatures were determined; and the effects of particle size on the electrode potential, the temperature coefficient and the thermodynamic functions were discussed. The experimental results show that particle size of bismuth nanoparticles has a significant influences on the electrochemical thermodynamic properties. The standard electrode potential of the nano‐bismuth electrode with a diameter of 39.9 nm was 0.009 V lower than that of the ordinary standard electrode (0.308 V); the temperature coefficient of the electrode potential with a diameter of 39.9 nm was nearly double that of 85.9 nm. With the particle sizes decrease, the standard molar Gibbs energy of reaction, the standard molar enthalpy of reaction, the standard molar entropy of reaction, the molar reversible reaction heat and the temperature coefficient increase; and these quantities are linearly related to the reciprocal of the particle diameter.     

Size effect on thermodynamic properties of CaMoO4 micro/nano materials and reaction systems

CaMoO₄ micro/nano hollow spheres with three different sizes were prepared via a reverse-microemulsion route at room temperature. Through designing a novel thermochemical cycle, the relationship between thermodynamic properties of nano CaMoO₄ and bulk CaMoO₄ was built. Combined with in situ microcalorimetry, change regularities for the thermodynamic properties of the prepared CaMoO₄ micro/nano materials and reaction systems were obtained. The results reveal that size effect has significant influence on thermodynamic properties of micro/nano materials and reaction systems. Along with the size decreasing, the standard molar enthalpy, standard molar Gibbs free energy and standard molar entropy of reaction of micro/nano reaction systems decreased, but the standard molar enthalpy of formation, standard molar Gibbs free energy of formation and standard molar entropy of micro/nano materials increased.     

四针状纳米氧化锌的热力学函数

采用简单、温和的微乳液水热辅助法合成了尺寸、形貌均匀的四针状ZnO纳米结构,每个结构由四根长约250nm的纳米针组成．基于块体ZnO的热力学函数已知,依据热力学势函数法设计热化学循环,将纳米ZnO与块体ZnO的热力学函数进行了关联．并结合热动力学理论及过渡态理论,利用微量热技术获得了所制备的四针状纳米ZnO在298．15K下的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成Gibbs自由能、标准摩尔熵值分别为（-329．37±0．43）kJmol-1,（-318．51±0．03）kJmol-1,（20．36±1．05）Jmol-1 K-1．     

Room temperature synthesis of hollow CdMoO(4) microspheres by a surfactant-free aqueous solution route

Hollow cadmium molybdate microspheres have been successfully prepared via a template-free aqueous solution method with the assistance of NaCl at room temperature. The structure and morphology of the CdMoO(4) hollow microspheres were characterized by X-ray diffraction, field-emission scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. The microspheres have diameters of 3-6 microm and hollow interiors of 2-3 microm. The shell is composed of numerous single-crystalline nanorods with diameters of 30-120 nm and lengths of 1-2 microm which are radially oriented to the center. A certain concentration of NaCl plays a key important role in the formation process of hollow microspheres, which might provide a suitable chemical environment to favor the formation of hollow CdMoO(4) microspheres. A possible NaCl-induced Ostwald ripening process is proposed for the formation of hollow CdMoO(4) microspheres on the basis of scanning electron microscopy observation of intermediate products at different precipitation stages.     

新颖CdMoO4/g-C3N4复合材料的制备及其可见光增强的电荷分离和光催化活性（英文）

半导体光催化技术因其能够完全矿化和降解废水以及废气中的各种有机和无机污染物而受到越来越多研究者关注.尽管TiO2作为光催化剂显示了良好的应用前景,但其只对紫外光响应,该部分能量大约仅占太阳光谱的5%,从而限制了其实际应用.因此,开发新型可见光响应光催化剂成为光催化领域的研究焦点之一.石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种光催化材料,由于具有良好的热和化学稳定性以及可见光响应而备受关注.然而,单纯的g-C3N4由于光生电荷载流子易复合,光催化效果并不理想.为进一步提高g-C3N4的光催化活性,构建g-C3N4基异质结复合光催化材料被认为是增强g-C3N4光生电子-空穴分离效率的有效方法.CdMoO4作为一种光催化材料,与g-C3N4匹配的能带有利于光生电子-空穴的分离,从而提高g-C3N4的光催化活性.本文通过便利的原位沉淀-煅烧过程,制备了新颖的CdMoO4/g-C3N4异质复合光催化材料.复合材料的晶相构成、形貌、表面化学组分和光学特性等通过相应的分析测试手段进行表征.光催化活性通过可见光下催化降解罗丹明B水溶液来评价.结果显示,将CdMoO4沉积在g-C3N4表面形成复合材料可明显提高光催化活性,且当CdMoO4含量为4.8 wt%时达到最佳的光催化活性.这种显著增强的光催化活性可能是由于CdMoO4/g-C3N4复合物能够有效地传输和分离光生电荷载流子,从而抑制了光生电子-空穴的复合.电化学阻抗、瞬态光电流和稳定荧光光谱测试结果证实,通过CdMoO4与g-C3N4复合可有效增强电荷分离效率.此外,活性物捕获实验表明,在光催化过程中空穴(h+)和超氧自由基(?O2?)是主要活性物种.根据莫托-肖特基实验并结合紫外-可见漫反射吸收光谱,得到了单纯g-C3N4和CdMoO4的能带结构,提出了形成的II型异质结有助于增强光催化活性的机理.     

尺寸效应对氧化锌微/纳体系热力学性质的影响

采用微乳液水热辅助法合成了三种不同尺寸的手榴弹状ZnO 微/纳结构. 通过设计热化学循环, 建立了纳米ZnO与块体ZnO体系热力学性质之间的关系. 并结合微量热技术对不同尺寸ZnO微/纳体系的热力学性质进行了计算. 结果表明, 尺寸效应对微/纳体系热力学性质有显著的影响: 随着反应物尺度的减小, 体系的标准摩尔反应焓、标准摩尔反应Gibbs 自由能、标准摩尔反应熵均降低, 而材料自身的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成Gibbs 自由能、标准摩尔熵均增加.     

磷酸钙陶瓷颗粒微纳米结构对蛋白吸附的影响

用微波烧结和常规烧结方法分别制备了4种具有纳米和微米结构的磷酸钙陶瓷, 对陶瓷的相组成、 微观结构、 粒度分布、 比表面积、 孔径分布和表面Zeta电位进行了对比分析, 并进一步采用凝胶电泳法考察了陶瓷对牛血清白蛋白/溶菌酶双蛋白的吸附行为. 结果显示, 纳米陶瓷和常规陶瓷具有相似的相组成、 颗粒分布和表面Zeta电位, 但微孔结构、 比表面积和蛋白吸附差异明显. 纳米陶瓷具有较小的晶粒尺寸和更丰富的介孔结构, 使其能吸附更多的牛血清白蛋白和溶菌酶, 表明其具有更强的生物活性.