脉冲阳极氧化条件对多孔硅法布里-珀罗干涉特性影响

采用电化学脉冲阳极氧化法制备具有干涉效应的多孔硅. 研究电流密度、有效阳极氧化时间、电解液组成对多孔硅法布里-珀罗(F-P)干涉特性的影响, 利用光纤光谱仪测量多孔硅反射光谱并计算其光学厚度. 结果表明, 当阳极氧化电流密度78 mA•cm－2、有效阳极氧化时间5 min、氢氟酸与乙醇体积比VHF∶VEtOH＝2∶1时, 制备的多孔硅法布里-珀罗干涉条纹均匀, 膜层性质稳定; 当与饱和乙醇气体接触时, 多孔硅反射光谱吸收峰位由612红移到637 nm, 光学厚度由5864增加到6296 nm, 表明利用多孔硅法布里-珀罗干涉效应检测乙醇气体思路是可行的.     

氧化锌多孔微米花的制备及其气敏性能研究

具有大比表面积和丰富表面缺陷的三维多孔纳米材料在气体传感中极具潜力. 通过液相共沉淀法制备了三维微米花状锌基前驱物,于400 ℃热处理即转化为ZnO多孔微米花,它继承了锌基前驱物的外观形貌,但片状“花瓣”的表面形成大量无序孔洞,使得ZnO多孔微米花具有大比表面积（31.3 m²·g^-1）和丰富的表面缺陷. 鉴于ZnO多孔微米花的独特微观形貌结构,用其构建的气体传感器对乙醇气体表现出最佳工作温度低、灵敏度高、响应（恢复）快速等优点,与文献报道的ZnO基乙醇气体传感器相比处于领先水平. 结合其制备过程简单、成本低等优点,ZnO多孔微米花在气体传感领域有潜在的应用价值.     

纳米氧化锡修饰的微催化燃烧式氢气传感器的研制

研制了一种基于多孔纳米氧化锡(SnO₂)催化剂的微催化燃烧式气体传感芯片(Pellistor). 基于微机电系统(Micro- Electro-Mechanical Systems, MEMS)工艺制备硅基封闭膜式微催化燃烧式传感器, 通过气相沉积技术在Pt微加热电极和高温绝缘层表面制备三维纳米氧化锡催化膜, 利用催化膜对氢气良好的催化特性, 采用惠斯通电桥电路进行测量, 实现对空气环境中氢气在0～4%浓度范围内的快速检测, 响应时间和恢复时间分别达到0.65 s和2.32 s, 灵敏度达75.4 mV/1% H₂, 线性度为99.4%. 考察200 天内该传感芯片对氢气的检测能力, 传感芯片表现出良好的稳定性, 精确度保持在95%以上. 在绝缘层高温性能稳定的条件下, 将三维纳米氧化锡应用于微催化燃烧式传感器的氢气检测, 对催化燃烧式传感器性能的改进具有重要的意义.     

共价有机骨架材料在样品前处理中的研究进展

共价有机骨架（COFs）是由有机单体通过共价键连接形成的二维或三维晶体多孔结构。作为一种新兴的晶体多孔材料,COFs已经在气体储存、催化、传感、药物输送等各个领域广泛应用。近年来,COFs材料由于密度低、表面积大、结构可控等优点,在分析化学方面显示出巨大的潜力。该文综述了多孔COFs及其复合材料在样品前处理中的研究应用,包括分散固相萃取、固相微萃取和磁性固相萃取等。     

新型甲醛多孔硅复合传感器的制备

构建了一种简便、快速检测甲醛的新型钯-多孔硅(Pd-PS)复合传感器.采用水热腐蚀法制备多孔硅,通过扫描电镜表征其表面微结构.对多孔硅腐蚀条件进行了优化,得出多孔硅的最佳制备条件.多孔硅经化学浸渍法在其表面掺杂金属钯,进而制成了钯-多孔硅复合传感器.当此传感器被置于含甲醛的混合气体中时,可高选择性结合甲醛气体分子,并产生电信号,其强度与甲醛浓度相关,通过万用表检测其电信号,进而分析其气敏性能.检测结果表明,此传感器对甲醛气体敏感,且表现出良好的选择性,对乙醇、氨气、甲醇和丙酮不敏感.此传感器对甲醛浓度的检测范围在0.1～ 6.0 mg/m3之间,检出限为0.1 mg/m3,检测时间为3 min.     

有机微纳激光研究进展

微纳激光器是一类尺寸或模式体积在波长或亚波长尺度的小型化激光器,由于其在超灵敏化学、生物传感和片上光信息的产生、传输、处理等领域具有重要应用而备受关注.有机材料来源广泛、吸收与发射截面大,有利于产生高的光学增益,为构筑低阈值激光器提供了条件;其丰富的激发态过程为激光性能的调控提供了便利.有机材料具有良好的柔性和加工性能,可以通过自组装、3D打印、喷墨打印等多种方法制备得到高品质的光学微腔.因此,有机材料极有希望成为下一代微纳激光器的理想选择.本文从光学微腔和增益介质两方面概述了有机微纳激光器的研究进展,着重介绍了通过微腔结构和有机材料的激发态过程来调控激光性能的一系列方法,介绍了具有特定功能的复合结构有机微纳激光器的设计和构筑策略,总结了有机微纳激光在化学、生物传感和光学集成等领域的应用进展,并对其未来的发展方向和研究思路进行了展望.     

环境中二氧化硫监测的多孔硅光学传感方法研究

提出一种用于SO_2监测的多孔硅光学传感方案,其原理是以光催化氢化硅烷化处理的多孔硅作为敏感材料,根据多孔硅光致发光峰猝灭程度与SO_2浓度间定量关系,实现SO_2传感。实验采用电化学方法将n型单晶硅腐蚀形成多孔硅并进行氢化硅烷化处理,获得敏感膜层;研究多孔硅发光特性、传感特性、选择性和稳定性。结果表明该多孔硅具有良好光致发光性能,在大气环境和碱性介质中稳定性较高;当SO_2体积分数为5×10-5~2.5×10-4时,多孔硅传感SO2的过程服从SternVolmer方程,其SternVolmer常数k为5×104;同时,体积分数为0.05的CO_2或NO以及体积分数为0.01的CO或NO_2对多孔硅光致发光峰强度无影响。用本法测定样品中SO_2含量,结果满意。     

酸浸蚀Al-Si合金制备锂离子电池高性能多孔硅负极材料

本文首次提出利用酸浸蚀Si-Al（含Al 80%）合金粉末的方法制备多孔硅材料. 分析表明制得的多孔硅材料为晶体,并具有由纳米颗粒结集成的海绵状多孔结构,其粒径约20 μm,比表面102.7 m²·g^-1. 多孔硅电极按多孔硅:导电碳:粘结剂 = 1:1:1（by mass）涂成. 在添加15%氟化碳酸乙烯酯（FEC）的1 mol·L^-1 LiPF₆/EC + DMC（1:1,by volume）电解液,在100 mA·g^-1电流密度充放电,多孔硅电极的首次放电比容量2072 mAh·g^-1 Si. 经237次充放电循环后,其放电容量仍可保持在1431 mAh·g^-1 Si,显示了相当高的充放电稳定性. 这归因于其海绵状多孔结构有足够的微空间以承受充电过程中硅的急剧膨胀. 硅微粒的纳米尺寸有利于锂在Li-Si合金中的扩散. 纳米硅微粒可牢固地联成一整体,不易因膨胀、收缩而粉化断裂. 这种构筑多孔硅负极材料的新方法操作简便、成本低廉,有着很好的应用前景.     

金属有机框架材料在环境化学中的研究进展

金属有机框架(MOFs)是一类由有机桥连配体与无机金属中心通过自组装形成的新型多孔材料.相比传统的多孔材料,MOFs具有比表面积高、孔径均一、结构可调节等优点,在基础理论研究和实际应用方面都表现出巨大的潜力.近年来,环境问题日益突出,开发新型材料解决环境问题迫在眉睫,MOFs材料在环境化学中的应用受到了广泛关注.本文主要介绍MOFs材料在催化、气体存储、气体吸附与分离、气敏传感和水体净化等多个领域的理论研究与应用现状,并进一步讨论了MOFs材料在该领域面临的挑战和发展趋势.     

锂离子电池负极材料纳米多孔硅/石墨/碳复合微球的制备与性能

以硅藻土为原料, 通过镁热还原反应得到多孔硅, 进一步利用砂磨得到纳米多孔硅, 然后通过球磨将其与片状石墨和沥青均匀混合, 采用喷雾干燥技术造粒, 高温煅烧后制备了纳米多孔硅/石墨/碳复合微球. 对所得复合微球的结构和理化性质进行了表征. 纳米多孔硅/石墨/碳复合微球作为锂离子电池负极材料展示出较高的可逆容量、 优异的循环稳定性(100次循环后容量仍为790 mA·h/g, 容量保持率可达96.7%)及较好的倍率性能.     

金属-多孔有机分子笼纳米复合物的研究进展

多孔有机分子笼(POC)是一类具有固定腔隙的离散分子,因其稳定的孔隙结构、较高的比表面积和良好的可溶性,正成为一类可用于容纳特定大小的分子或离子的新兴功能性材料.除此之外,该类材料中稳定存在的开放孔隙结构,使其在气体分离与储存、传感器件、药物运输等领域具有广泛的应用,已逐渐成为国内外研究的热点.目前,多孔有机分子笼存在能与金属结合的位点,并具有空间限域效应,能有效防止金属纳米颗粒的团聚,故常被用于特定尺寸金属纳米颗粒的制备,从而形成金属-多孔有机分子笼纳米复合材料.多孔有机分子笼不仅可调控金属纳米粒子的大小,还可通过多孔笼体结构的保护,在不影响其原子表面可及率的条件下,稳定其微纳结构.相比于传统金属纳米催化剂,金属-多孔有机分子笼纳米复合物不仅具有更优越的稳定性,还可提供更多的催化活性位点.总结了近年来金属-多孔有机分子笼复合领域的研究成果,以及其应用领域的重要进展,为金属-多孔有机分子笼纳米复合物在催化、传感、医学等方面的后续研究提供启示.     

多孔氢键有机框架(HOFs):现状与挑战

氢键有机框架（HOFs）已经发展成为一类独特的晶态多孔材料,它一般是由有机或金属-有机构建单元通过分子间的氢键相互连接而形成的框架材料.由于氢键强度弱和柔性强,因此大部分HOFs的框架都比较容易坍塌.然而,通过合理地选择刚性且具有特定几何构型的构建单元、引入穿插或π-π作用和静电作用等其它分子间的作用力,稳定且多孔的HOFs也逐渐地被制备出来.与其它含有机组分的晶态多孔材料如金属-有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）相比,HOFs具有自己的特点,例如：温和的合成条件、高度的结晶性、溶剂加工性、容易修复和再生等.HOFs的这些特点能够使其成为一类独特的功能多孔材料.本综述主要概述了稳定且多孔HOFs设计的一些基本原则,系统总结了构筑HOFs常用的超分子合成子以及脚手架,重点综述了近十年HOFs在气体吸附与分离、质子传导、异相催化、荧光和传感、生物应用、对映体拆分和芳香化合物的分离、环境污染物去除和有机结构测定等领域的重要进展.     

二苯丙氨酸二肽微纳米结构的可控组装及应用

近年来,生物组装单元构筑微纳米结构的组装体在生物纳米技术等领域得到了广泛的研究。不同形貌的微纳米组装体可以通过生物分子的自组装这样快速、简便的方法获得。在众多肽基构筑基元中,二苯丙氨酸二肽及其衍生物作为一种生物活性的肽,具有生物兼容性好、容易化学修饰/生物功能化、制备简单等特点,是构筑微纳米结构材料时重要的生物基元之一。通过可控的方法组装,可以得到基于二苯丙氨酸及其衍生物的不同结构的组装体,他们在光学、机械工程、电化学传感检测等方面也具有广阔的应用前景。研究证明通过改变组装条件以及引入外源小分子等方法可以实现调控短肽的分子组装。本文综述了二苯丙氨酸二肽微纳米组装体的可控组装及他们在生物医学、生物传感、光电材料、光波导和催化等方面的应用。     

基于多层膜敏感圆片的光学式有机磷快速检测方法

研究了基于多层膜敏感圆片的全固态有机磷光学检测方法.该方法基于胆碱酯酶抑制原理,利用紫色发光二极管光源和硅光电探测器实时测量在多层膜敏感圆片存在下待测溶液的吸光度.多层膜敏感圆片由载有胆碱酯酶和显色剂的上层亲水多孔膜片、载有底物的下层亲水多孔膜片及中间疏水性隔离膜组成.这种多层膜圆片制备简单,价格低廉,易于保存,非常适...     

不同溶剂制备的聚乳酸多孔微球的形成机理

利用改进的双乳液溶剂挥发法制备了多孔聚乳酸( PLA)微球.通过采用具有不同沸点和水溶性的有机溶剂制备得到不同多孔结构的PLA微球.结果发现以二氯甲烷、氯仿和甲苯为溶剂制备的微球具有相似的均匀多孔结构,而以乙酸乙酯制备的微球却具有中空结构和多孔的壳层.通过进一步的实验研究了溶剂种类对于微球多孔结构的影响.结果表明溶剂的...     

疏水多孔硅制备及其对水中有机污染物的吸附

以硅酸钠为硅源,盐酸为催化剂,三甲基氯硅烷(TMCS)为表面改性剂,经溶胶-凝胶和表面改性过程制备出一种疏水性多孔硅材料.采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪、接触角分析仪、氮气物理吸附仪和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和性质进行表征.结果表明:所制备的多孔硅具有分等级孔道结构(中孔-大孔),比表面积为566m2·g-1,孔体积高达2.28cm3·g-1,多孔硅与水的接触角为156°,显示出超疏水特征.对甲苯、汽油、柴油和润滑油的吸附量均可高达自身质量的14倍,丰富的孔道使其在几分钟内即可达到饱和吸附.这种多孔硅在汽油/水混合体系中对汽油具有较高的选择性,同时具有良好的再生能力.经正己烷萃取再生后,多孔硅仍能基本保持初始吸附容量.此方法制备的多孔硅材料在吸附分离污水中的有机物和溢油处理方面具有很好的应用前景.     

介孔硅与大孔硅的结构、电学和气敏特性

采用双槽电化学腐蚀法在P型单晶硅表面制备两种多孔硅.根据它们的孔径将它们分为介孔硅和大孔硅.使用扫描电子显微镜(SEM)观察两种多孔硅表面和断面形貌,介孔硅和大孔硅的表面化学键用傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪来研究,通过I-V特性测试表征两种多孔硅电学特性,随后在室温下测试其气敏特性.结果表明:介孔硅具有较高的气体灵敏度,大孔硅具有较好的气体响应恢复特性.介孔硅对NO2气体具有较好的选择性,大孔硅对NH3气体具有较好的选择性.     

全氟/多氟烷基化合物的光学传感检测研究进展

全氟/多氟烷基化合物（PFAS）是一类重要的新污染物,具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特点,可对环境和生物造成一系列危害。因此,实现PFAS的快速灵敏检测至关重要。光学传感因所需设备简单、响应速度快等优点而被广泛用于PFAS的现场快速检测。本文对比色、荧光、表面增强拉曼、共振光散射、表面等离子体共振等多种光学传感检测PFAS的方法进行了综述,详细介绍了各种传感体系的构建和检测机制,并对其传感性能进行了归纳和比较。最后,对PFAS光学传感检测的未来发展趋势和改进方向进行了展望。     

几种醇类的固态电致化学发光-高效液相色谱检测

使用水／油反相微乳法合成包埋联吡啶钌（Ru（bpy）3^2＋）的纳米硅球（RuSiNPs）,利用Nation材料固定RuSiNPs于玻碳电极上,构筑了RuSiNPs／Nafion复合膜修饰传感电极,进行了醇类的电致化学发光一高效液相色谱（ECL-HPLC）分离检测．利用循环伏安等方法考察了RuSiNPs／Nafion复合膜电极的电化学和ECL行为,结果表明包埋在硅球里的Ru（bpy）32＋较好地保持了原有的光学和电化学性质．研究了实验条件对其ECL的影响,通过HPLC条件的优化建立了利用RuSiNPs／Nafion固态ECL进行醇类样品的分离检测方法,所提出方法对甲醇、乙醇、丙醇和丁醇的检测下限分别为6．7×10^5,8．2×10^5,3．9×10^-4和4．2×10^-4mmol／L．方法被初步应用于一些啤酒样品中醇的检测．     

共价有机框架在传感中的研究进展

共价有机框架(Covalent Organic Frameworks, COFs)作为一种由有机结构单元通过共价键连接而成的晶态有机多孔材料,具有结晶性好、密度低、比表面积高以及结构可设计性强等特点,已在分子吸附与分离、催化、光电及能源等领域展现出巨大的应用潜力.近年来,COFs因其固有的结构特点,在传感领域也逐渐引起了科研工作者的广泛关注.主要综述了COFs在爆炸物传感、湿度传感、金属离子传感、pH传感、生物传感、气体传感等领域中的研究进展,并对其发展前景进行了展望.