溶致液晶中金属纳米粒子的掺杂及其作用机制研究

在用琥珀酸二异辛酯磺酸钠(AOT)构建的具有长程有序结构的层状溶致液晶内, 用不同方式导入预制的亲油或亲水贵金属纳米粒子, 可得到纳米粒子分布在不同介观空间内的无机/有机杂合体. 依据小角X射线散射和偏光显微镜结果, 通过分析掺杂纳米粒子与液晶模板的相互作用, 对掺杂前后体系结构的变化及制得杂合体的稳定性进行了表征. 结果表明, 除考虑掺杂粒子与层状模板空间的匹配外, 体系中静电斥力、范德华引力和Helfrich涨落力之间的平衡是维持液晶结构稳定的基本条件.     

层状溶致液晶中磁性纳米粒子掺杂的研究

选择非离子表面活性剂十二烷基(4)聚氧乙烯醚(C₁₂E₄)与H₂O构成的溶致液晶(LLC)层状模板, 掺杂油酸铵包覆的Fe₃O₄亲水性磁性纳米粒子, 构建稳定的有机/无机杂合体. 用透射电镜(TEM), X射线粉末衍射(XRD), 偏光显微镜(POM), 小角X射线散射(SAXS)和振动探针式磁强计(VSM)等对粒子及掺杂前后的层状液晶相结构变化进行表征. 结果表明, 粒子掺入使LLC模板的层间距产生了改变, 同时增强了体系有序性．通过对杂合体表征结果的分析, 阐述了模板与粒子间相互作用的机理.     

金属纳米粒子增强有机光电器件性能研究进展

金属纳米粒子以其特殊的体积效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应提供了诸多优异的光学和电学性能.实验表明,利用金属纳米粒子的光学和电学效应可以有效提升有机光电器件的综合性能.目前在有机发光二极管器件中流明效率最好的增强效果为150%,在有机光伏器件中功率转换效率最好的增强效果为70%,特别是在一些高效有机光电器件中的成功应用,虽然增强的比例相对较低,但是器件效率基数大,最终得到的器件性能相当优异.这些性能提升的主要机理包括表面增强荧光、等离激元光捕获、能量转移、电学效应、散射效应等.本文以金属纳米粒子的表面等离子体共振效应和电学效应为主线,按照不同纳米粒子及器件中的修饰位置进行分类,系统总结了金属纳米粒子提高有机发光二极管器件和有机光伏器件性能方面的工作.针对纳米粒子的局域表面等离子共振效应作用范围小,增强波长单一等问题,总结了一些新的设计思路如远场增强效应、纳米粒子和激子剖面的调控与匹配及散射增强效应等,希望为进一步的结构设计提供帮助.     

甲基丙烯酸丁酯在纳米TiO2表面的原位接枝

利用分子自组装技术,对纳米TiO2粒子表面组装上有机单分子层,使其带上不饱和基团C=C,在自组装单分子层表面原位引发甲基丙烯酸丁酯（BMA）单体聚合反应,使纳米TiO2表面形成化学键合的聚合物层,达到对纳米TiO2粒子改性的目的。讨论了不同反应条件对接枝聚合率的影响,通过FTIR、TG-DTA等分析手段,研究聚合改性物质的结构和改性后纳米TiO2粒子的分散稳定性。实验发现聚合改性后的纳米TiO2在有机相中有良好的分散性。     

用溶致液晶模板合成与组装纳米材料*

总结了溶致液晶作模板合成与组装纳米材料的各种方法,特别分析了近来兴起的以溶致液晶为构建支架,以纳米粒子为构建单元制备无机/有机杂合体的特点,并对未来发展趋势作了展望.     

Pd/Ni异结构纳米催化剂的制备及其对甲酸氧化的电催化

通过两步还原法制备了Pd/Ni双金属催化剂.由于金属Pd原子在先行还原的Ni纳米粒子表面的外延生长以及其在Ni表面及Pd表面生长表现出的吉布斯自由能差异,最终导致了异结构Pd/Ni纳米粒子的形成.高分辨电子透射显微镜结果证实了异结构的存在,然而X射线衍射测量表明Pd/Ni纳米粒子具有类似于Pd的面心立方结构.制备的Pd/Ni纳米粒子与同等条件下合成的Pd纳米粒子相比对甲酸氧化呈现了更高的电催化活性,而且电催化稳定性也要明显优于纯Pd纳米粒子,证明Pd/Ni双金属催化剂是可选的直接甲酸燃料电池阳极催化剂.双金属催化剂对甲酸氧化电催化活性和稳定性增强可能是Ni原子的修饰改变了Pd粒子表面配位不饱和原子的电子结构所致.     

金纳米粒子组装体的连续离散型纳米结构控制

采用柠檬酸钠还原氯金酸的方法,制备出粒径均一的金纳米粒子(AuNPs),通过加入二水合双(对-磺酰苯基)苯基膦化二钾盐(BSPP),增强了AuNPs体系的分散性与稳定性.选用直径为15和40nm的AuNPs,用不同序列巯基修饰的单链DNA连接到其表面,通过DNA链的杂交,形成不同结构的金纳米粒子组装体.通过改变加入DNA延长连接单元的比例,可以控制金纳米粒子组装体具有连续离散型的1∶1,2∶1和3∶1纳米结构.     

新型双稀土配合物掺杂的Ag@SiO_2纳米粒子的制备及表征

首先合成配合前驱体对氨基苯甲酸(PABA)-二乙烯三胺五乙酸(DTPA)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)及双稀土配合物Eu3+/Tb3+-PABA-DTPA-APTMS,然后采用反相微乳液法成功制备出表面带氨基的核壳型稀土配合物Eu3+/Tb3+-PABA-DTPA-APTMS掺杂的Ag@SiO2荧光纳米粒子.利用透射电子显微镜、荧光光谱、紫外-可见光谱等手段进行表征,并进行了光稳定性及氨基测定等实验,结果表明,该纳米粒子中Eu3+与Tb3+在最大发射峰处的荧光强度较Eu3+/Tb3+-PABA-DTPA-APTMS掺杂的没有银核的SiO2荧光纳米粒子分别提高了3.0和3.4倍,所制备的纳米粒子呈规则球状,具有良好的分散性和光稳定性,纳米粒子表面带有氨基,可不需要进行表面修饰而直接与生物分子反应.该纳米粒子有望作为一种新型的稀土荧光探针应用于高灵敏检测的时间分辨荧光免疫分析、生物传感器、生物芯片等.     

纳米TiO2/高分子复合粒子的制备及表征

用水溶性的羟丙基纤维素(HPC)对纳米TiO2进行表面包覆,得到纳米TiO2/HPC粒子,再以硫酸铈铵[Ce(SO4)2·2(NH4)2SO4]作为引发剂,在纳米TiO2/HPC粒子表面进行HPC与甲基丙烯酸甲酯(MMA)的接枝聚合,最终得到纳米TiO2/HPC-g-PMMA复合粒子,实现了纳米TiO2的有机化改性.用IR, TEM和TG对复合粒子进行了一系列的测试与表征.     

软外延生长法构筑纳米粒子超晶格材料

由纳米粒子自下而上自组装而成、高度有序的纳米粒子超晶格材料是近年来兴起的一类新型材料.本文主要概述了软外延生长法构筑纳米粒子超晶格材料的概念及组装策略,结合近几年本课题组的相关研究工作,主要介绍了几种不同的基底材料,以及通过调控基底与纳米粒子之间的相互作用来构建纳米粒子超晶格材料.具体包括以纳米粒子超晶格、有机分子笼晶体以及超分子组装体等作为基底诱导纳米粒子软外延生长.通过软外延生长法可实现对纳米粒子超晶格维度(包括一维、二维以及三维)的有效调控.同时,阐明了纳米粒子与基底材料的弱键相互作用机制,该机制也成为构筑无机纳米粒子/有机分子有序组装体重要的物理化学基础.     

表面修饰二氧化钛纳米粒子的结构表征及形成机理

利用溶胶 凝胶法在混合溶剂中制备了硬脂酸表面修饰TiO2纳米粒子,对所合成的纳米粒子通过FTIR、XPS、XRD和TEM对其结构进行表征.结果确证了表面有机修饰层的存在,并且是羧酸根与无机内核以双齿配位形式结合;无机纳米内核的结晶度很低,但是可以确定为锐钛矿成分,平均粒径约为6～8 nm.提出了表面修饰纳米粒子的形成机理,认为在体系中硬脂酸和水之间发生竞争反应,其过程类似于聚合 阻聚反应,最后给出了硬脂酸表面修饰TiO2纳米粒子的结构模型.     

荧光纳米粒子Ru(bpy)_3/SiO_2的制备及其应用于蛋白质微阵列芯片检测HIV p24抗原

以三联吡啶钌(Ru(bpy)3)为内核材料,通过反相微乳液法合成了表面带氨基的核壳结构荧光纳米粒子Ru(bpy)3/SiO2,利用透射电子显微镜、荧光光谱、紫外-可见光谱等手段进行表征,并进行了光稳定性、荧光分子泄露与纳米粒子表面氨基测定等实验,结果表明: 所合成的纳米粒子表面带氨基活性基团,每毫克纳米粒子约含385 nmol氨基,纳米粒子呈规则球形,大小均一,单分散性好,平均粒径为(70±6) nm,具有很好的光稳定性.用100 W氙灯在最大发射波长照射90 min后,其荧光强度仅衰减8%;在水溶液中不易发生染料泄露,连续超声1 h后,染料泄露少于0.05%.以合成的纳米粒子作荧光探针标记链霉亲和素后应用于蛋白质微阵列芯片检测HIV p24抗原.结果显示,荧光强度与p24浓度呈良好的正相关性,检出限为3.1 μg/L.本纳米粒子作为新型荧光探针,可应用于高灵敏检测的蛋白质微阵列芯片及荧光免疫分析等系统.     

钼钒磷酸四乙胺纳米粒子体修饰碳糊电极及其对过氧化氢的电催化还原

首次研究了无机 有机杂化的钼钒磷酸基的多金属氧酸盐纳米粒子 [(C2 H5) 4N]4PMo1 1 VO40 ·H2 O体修饰碳糊电极在 0 .5mol LH2 SO4+0 .1mol LNa2 SO4溶液中的电化学行为 ,结果表明该修饰电极对H2 O2 的电化学还原表现出很好的催化作用 ,而且具有优良的稳定性 ,这主要归因于该多金属氧酸盐纳米粒子的难溶性及其在石墨表面的强吸附。该修饰电极最独特的优点是电极表面可以重复更新。     

金属纳米粒子在手性拆分及手性识别领域中的应用

手性是自然界的本质属性,开发新的快速、高效、灵敏的手性分离分析方法对于对映体的立体选择性合成、手性药物的药理研究、对映体的纯度分析以及环境监测均具有重要意义。金属纳米粒子具有比表面积大、稳定性好和表面易修饰等优点,因而可作为理想的载体用于手性色谱领域;由于导带电子的集体震荡而产生的特殊的表面等离子体共振、荧光和催化性能等,使得金属纳米粒子在光学、电化学等手性传感器方面的应用和理论研究也不断深入。该文对近年来不同类型金属纳米粒子(金纳米粒子、银纳米粒子、量子点、磁性纳米粒子等)在手性分离和手性识别领域的应用现状进行了综述,并对该领域今后的发展进行了展望。     

气-液界面Au纳米粒子网状结构薄膜的制备及SERS性能研究

本研究通过自组装法在气-液界面得到Au纳米粒子网状结构,并通过进一步生长得到连续的Au纳米粒子网状结构薄膜.该方法无需加入任何诱导剂,在室温条件下即可得到稳定性良好的纳米金薄膜.通过改变HAuCl_4和AgNO_3相对用量、陈化时间等条件对网状结构薄膜的形成机理进行了研究.结果发现,AgNO_3用量对Au纳米粒子薄膜的形成至关重要,通过调控AgNO_3用量可以促进纳米金粒子间的融合并形成纳米链、进一步演化为纳米链网状结构.在初步形成的Au纳米粒子网状结构表面通过抗坏血酸还原进一步生长纳米金粒子,有利于形成较大面积、较好稳定性的纳米Au粒子网状结构薄膜.以对氨基苯硫酚(4-ATP)作为探针分子,研究表明,与未发生组装的金纳米粒子相比,自组装形成的Au纳米粒子网状结构薄膜对4-ATP具有较强的表面增强拉曼效应.     

由铜-胺氧化还原引发反应一步法简便制备TiO_2表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯纳米杂化粒子

提出并验证了一种通过普通自由基聚合在纳米TiO2表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯的简单方法.通过在纳米TiO2粒子表面引入伯胺分子层(纳米TiO2-NH2粒子),利用Cu2+-胺氧化还原体系实现了CuSO4催化纳米TiO2-NH2粒子表面引发甲基丙烯酸甲酯(MMA)的自由基接枝聚合,从而一步得到表面固定有聚甲基丙烯酸甲酯链的纳米TiO2杂化粒子(纳米TiO2-PMMA杂化粒子).红外光谱、热失重分析与电镜的结果都表明PMMA已经被接枝到纳米TiO2粒子表面,且接枝率随着聚合时间的延长而逐渐增大,PMMA链的引入有助于降低纳米TiO2粒子微球的团聚程度、增强与有机溶剂分子的范德华力,从而提高分散稳定性.反应溶液中没有游离均聚物形成.     

纳米SiO_2锚固光敏基团引发MMA光接枝聚合研究

对纳米SiO2进行了锚固光引发剂的表面修饰,进而引发甲基丙烯酸甲脂(MMA)光接枝聚合制备有机/无机复合粒子.纳米SiO2粒子首先用氯化亚砜进行表面氯化,再与光引发剂2-羟基-4-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure2959)反应从而锚固上光引发剂.通过紫外光引发MMA在经过修饰过的纳米SiO2表面上进行表面光接枝聚合.采用IR、TGA和TEM等方法表征了接枝前后纳米粒子的变化,证明了表面接枝物的存在,并研究了不同反应条件对单体转化率、接枝率和接枝效率的影响.研究结果表明,搅拌对接枝过程的影响比较显著.TGA结果显示未搅拌聚合时接枝率只能达到比较小的程度,而在搅拌条件下180min内MMA的接枝率可达到110%.     

壳聚糖修饰的Pt纳米粒子

以氯铂酸为前驱体,硼氢化钠为还原剂,壳聚糖为保护剂,通过化学还原法,在室温条件下制备了Pt纳米粒子.透射电镜(TEM)显示纳米粒子的粒径在28.5nm左右,X-射线衍射(XRD)表明纳米粒子的晶型为面心立方结构,X-光电子能谱(XPS)和红外(FTIR)证实了壳聚糖包覆在纳米粒子表面,热重分析(TGA)表明纳米粒子表面的壳聚糖含量大约为52.8％.     

叶酸修饰的具有靶向功能的Mn_3O_4造影剂的制备及其在核磁共振成像中的应用

通过高温热解的方法制备出Mn3O4纳米粒子,再利用正硅酸四乙酯(TEOS)包硅改善其水溶性和稳定性,通过加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)使纳米粒子表面接入大量氨基,最后再连接增加磁性纳米粒子生物相容性的有机分子聚乙二醇(PEG)和靶向分子叶酸(FA),得到Mn3O4靶向造影剂.体外实验表明,该造影剂具有低的细胞毒性,并对宫颈癌细胞具有较好的磁共振增强成像效果以及主动靶向作用.     

氧化锌纳米棒/云母复合粉体的合成、表征及红外发射性能

采用液相沉积法制备了氧化锌(ZnO)纳米棒负载云母复合粉体,其合成工艺分为:(1)云母粉体表面沉积ZnO纳米粒子,并经煅烧制得表面晶种化的云母粉体;(2)以七水硫酸锌(ZnSO4·7H2O)为前驱体,乙醇胺和氨水为络合剂,制得液相沉积前驱体溶液,并在晶种化的云母粉体表面沉积ZnO纳米棒。利用X-射线衍射(XRD)、ζ电位仪、扫描电子显微镜(SEM)以及红外发射率测试仪对氧化锌/云母复合粉体进行了测试与表征。结果表明,云母分散于乙醇水体积比为1∶1的混合溶液中,其表面带负电(-37 mV),而ZnO粒子表面则带正电(16 mV);两种粒子混合时,可通过静电引力实现ZnO纳米粒子在云母表面沉积;随着云母表面ZnO纳米棒沉积密度的增大,复合粉体在8~14μm波段内的红外发射率逐渐增大,从0.800增加至0.863;对比棒状ZnO球体,结构单元聚集状态的变化对最终红外发射性能的影响不大。