[HgX2]n纳米微粒的吸收光谱、Rayleigh散射和共振Rayleigh散射光谱

研究了Hg²⁺与Cl^-, Br^-和I^-在不同条件下反应产物的组成和存在型体以及它们的吸收光谱、Rayleigh散射和共振Rayleigh散射光谱特征. 结果表明, 在适当条件下反应产物将以聚集体[HgX₂]_n的纳米微粒存在, 其平均粒径随X-离子半径的增大而增大. [HgCl₂]_n粒径小于4 nm, [HgBr₂]_n和[HgI₂]_n分别等于9和70 nm. 它们的吸收光谱也随X-离子半径的增大而逐渐红移. 前两者的吸收带位于紫外区, 而[HgI₂]_n在可见区有明显的吸收. 三者中只有[HgI₂]_n能产生强烈的共振Rayleigh散射(其特征散射峰为580 nm). 因此, 较大的粒径、界面的形成以及散射位于吸收带中是导致共振散射增强的根本原因. 而[HgI₂]_n纳米微粒的量子呈色效应和分子吸收光谱以及仪器因素(主要是光源的发射光谱特征和检测器的信号响应曲线), 是影响其共振散射光谱特征的重要因素.     

Fe3O4/Au纳米复合粒子及其光学性质

在过量Fe₃O₄种子的存在下, 通过盐酸羟氨对四氯合金酸的还原, 制备得到了100 nm以下核壳结构Fe₃O₄/Au磁性复合粒子, 体系中未反应的Fe₃O₄种子可通过稀盐酸的处理去除. Fe₃O₄/Au复合粒子表现出特有的纳米光学效应, 可见光区等离子体共振吸收峰的最大波长与纳米复合粒子的粒径、掺合的种子量以及分散介质的离子强度等有关. 随着纳米复合粒子粒径的增大和分散介质离子强度的增高, 最大吸收峰发生红移, 并出现峰形展宽的情况. 以水作为分散介质, 种子去除得愈彻底, 体系纳米粒子粒径就愈均一, 特征吸收峰会变窄. 这种纳米复合粒子的光学性质对生物分子检测新方法的建立具有重要的意义.     

红钛锰矿MnTiO3纳米材料的溶胶-凝胶法制备及光谱研究

在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/乙醇/水/盐酸形成的胶束溶液中, 以MnCl₂·4H₂O, 钛酸四异丙酯Ti(O-iPr)₄为原料, 用溶胶-凝胶方法, 75℃首先合成了纳米TiO₂-氧化锰(MnO₂, Mn₂O₃, Mn₃O₄)干凝胶, 然后在不同温度下对其进行热处理. 用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜 (TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对纳米材料的结构和相组成进行了表征; 用紫外-可见光谱(UV-Vis)和激光拉曼光谱(LRS)对纳米材料的光谱性能进行了研究. X射线衍射(XRD)分析表明该干凝胶在900℃ 煅烧后可制得红钛锰矿MnTiO₃纳米材料. 透射电子显微镜(TEM)形貌观察, MnTiO₃粒子为球形或椭球形, 平均粒径50 nm. 与TiO₂(P-25)的光谱相比, 纳米MnTiO₃的紫外-可见光谱(UV-Vis)在300~700 nm范围有明显的吸收谱带, 其激光拉曼光谱(LRS)中亦有新的特征吸收峰(684, 610, 462, 360, 336, 263, 235 和202 cm^−1).     

Pt、N共掺杂TiO2在可见光下对三氯乙酸的催化降解作用

采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂纳米TiO₂(N-TiO₂), 并用光分解沉积法在N-TiO₂表面负载微量金属Pt(0.5％(w)), 形成铂-氮共掺杂纳米TiO₂(Pt/N-TiO₂). 实验结果表明, Pt 、N共掺杂纳米TiO₂紫外可见光吸收边带较纳米TiO₂红移约20 nm, 并在400～500 nm处有弱的吸收. Pt/N-TiO₂电极在可见光区的光电流约为纳米TiO₂电极的6倍. 以Pt/N-TiO₂为催化剂, 催化三氯乙酸(TCA)光降解反应, 室温下经可见光照射2 h后TCA降解率约为8％. N掺杂减小了TiO₂的禁带能隙, 使它在可见光区具有光催化活性, 适量Pt掺杂抑制了光生载流子的复合, 加速了电子界面传递速度, Pt、N共掺杂使两种效应相结合, 进一步提高了光催化反应性能.     

金纳米微粒与藏红T相互作用的吸收、荧光和共振Rayleigh散射光谱特征

用共振Rayleigh散射(RRS)光谱并结合吸收光谱和荧光光谱研究了金纳米微粒与藏红T(ST)的相互作用. 在pH 5左右的柠檬酸盐介质中, 柠檬酸根(H₂L)^2−自组装于带正电荷的金纳米微粒表面, 形成[(Au)_n(H₂L)_m]^x−复合物. 此时(H₂L)^2−的一个羧基氧原子向内结合于金纳米微粒表面, 另一个羧基氧原子向外形成带x个负电荷的超分子复合阴离子, 此时它再与藏红T阳离子借静电引力、疏水作用力和电荷转移作用形成新的结合产物. 这里(H₂L)^2−起了“桥”的作用. 讨论了结合产物在引起吸收光谱红移, 金纳米微粒等离子体吸收带降低和荧光猝灭的同时, 将导致RRS的急剧增强并出现新的RRS光谱. 研究了金纳米微粒与藏红T相互作用对RRS、吸收光谱和荧光光谱的影响, 结合产物引起RRS增强的原因, 并结合量子化学方法对于反应机理进行了探讨, 认为RRS光谱不仅可对纳米微粒及其反应产物的研究提供新的信息并且也可作为表征和检测纳米微粒的一种灵敏手段.     

Fe3O4/Au复合微粒制备条件及性质研究

在纳米级Fe₃O₄作为种子, 过量的盐酸羟胺为还原剂的条件下, 将Au³⁺在分散于水相中的Fe₃O₄胶态种子表面还原为Au⁰, 得到核壳结构, 粒径为170 nm左右的Fe₃O₄/Au磁性复合微粒, 并对磁性复合微粒的制备条件进行了优化. 通过激光粒度散射仪和透射电子显微镜分析了不同条件下磁性复合微粒的粒径分布及形貌, 结果表明: Fe₃O₄种子的磁响应性、悬浮稳定性以及种子表面Au³⁺的还原条件等是得到单分散性、粒径均一、磁响应性和悬浮性能好的胶态Fe₃O₄/Au复合微粒的主要影响因素. 通过紫外-可见分光光度计对Fe₃O₄/Au复合微粒的扫描分析发现, 磁性复合微粒在可见光区域呈现与胶体金类似的特征吸收峰, d (0.5) =168 nm的Fe₃O₄/Au磁性复合微粒的最大吸收峰位于波长625 nm处.     

导电高分子PEDOT/PSS稳定的Pt3Co纳米粒子的制备及电、磁性

利用一步共还原法在导电高分子聚二氧乙基噻吩/聚对苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)水溶液中合成了磁性纳米复合物Pt₃Co-PEDOT/PSS. 利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、超导量子干涉仪(SQUID)对其进行了表征.结果表明Pt₃Co纳米粒子为面心立方结构(fcc), 粒子平均粒径为9.6 nm, 标准偏差为2.4 nm. 用旋转涂膜法制备的Pt₃Co-PEDOT/PSS薄膜导电率()在1.6～4.0 S/cm之间. 当温度在阻塞温度(T_B, 110.5 K)以上时, 纳米复合物Pt₃Co-PEDOT/PSS显示出超顺磁性, 低于T_B时呈铁磁性, 在5 K时其剩磁(M_r)和矫玩力(H_c)分别为4.1 emu/g和701 Oe(奥斯特).     

光合细菌Rhodopseudomonas palustris捕光天线LH2中类胡萝卜素分子间三重态能量传递的光谱学证据

紫色光合细菌Rhodopseudomonas (Rps.) palustris的外周捕光天线LH2含有多种类胡萝卜素分子(Car), 研究多种共存的Car的生理学功能具有重要意义. 文中采用纳秒时间分辨吸收光谱手段分别在生理学温度(室温)和低温(77 K)下研究了Car三重激发态(³Car^*)的动力学行为. 在用纳秒光脉冲选择性地激发Car后记录到其宽带、非对称的三重态吸收(T_n←T₁)光谱, 这一光谱特征是由含不同C = C共轭双键数目(N)的Car所致. 不同Car对T_n←T₁吸收谱的贡献在室温下严重交叠, 在低温下却可以清晰辨别. 在室温下T_n←T₁吸收峰的短波侧随探测光延时的增加而变窄, 历经约1 μs达到光谱平衡, 但在低温下同样的光谱动力学却并不显著. 上述光谱动力学变化被解释为不同Car间的激发态平衡过程. 对室温下的时间分辨光谱的全局分析(Global Analysis)分离出峰值波长在545和565 nm的两个主要光谱组分, 分别被指认为N = 11和13的Car的T_n←T₁吸收光谱. 短波长组分的寿命为0.72 μs(空气饱和样品)和1.36 μs(生物除氧样品), 而对应的长波长组分的寿命为2.12和3.75 μs. 这种N小的Car寿命短的反常行为表明不同共轭链长度的Car间可能存在着三重激发态能量传递, 由此推测Rps. palustris的LH2中单个α, β-亚基内存在两种不同共轭长度的Car.     

纳米硫化锌的生物还原-化学沉淀耦合制备及其性能表征

生物还原-化学沉淀耦合反应法制备了纳米硫化锌,采用XRD、SEM、TEM、EDS、PL、FTIR等测试手段对产物进行了结构形貌性能表征。结果表明,在加入与Zn²⁺等物质的量浓度的EDTA后,Zn²⁺对硫酸盐还原菌(SRB)的毒性消除,SRB的较快生长和SO₄^2-的高效还原得以实现,EDTA修饰的生物转化-化学沉淀耦合系统可制备出高纯的纳米硫化锌晶体。制备的纳米ZnS实心微球体形状规则、分散均匀、大小一致,一次粒子直径10～15 nm,二次粒子直径400 nm左右。光致荧光光谱和红外光谱分析显示,ZnS纳米粒子在396 nm处出现荧光发射峰,在465 nm处出现缺陷发光峰,而且具有良好的红外透过性。分散剂聚丙烯酰胺(polyacrylamide)的加入导致产物ZnS的形貌和粒度改变,二次粒子的平均直径减至100 nm以下,其荧光发射峰强度增强,红外透过性提高。     

盐酸平阳霉素与核酸相互作用的共振Rayleigh散射光谱及其分析应用

用共振Rayleigh散射(Resonance Rayleigh scattering, RRS)光谱结合吸收光谱和荧光光谱研究了盐酸平阳霉素(BleomycinA₅, BLMA₅)与核酸的相互作用. 在pH 2.2左右的酸性介质中, BLMA5能够与核酸结合形成复合物, 引起RRS显著增强, 并产生新的RRS光谱, 具有特征吸收波长红移和分子吸收增色效应, 能观察到BLMA₅的荧光猝灭. 不同核酸的RRS光谱特征略有差异, 最大散射波长分别位于301 nm(ctDNA和sDNA), 370 nm(hsDNA)和310 nm(RNAtypeⅢ和RNAtypeⅥ), 散射增强的程度各不相同, 其中DNA的增强程度比RNA大. 讨论了BLMA₅和核酸反应的最佳反应条件及影响因素, 并对BLMA5与核酸的结合模式、反应机理进行了讨论. 建立了一种以BLMA₅为探针用RRS法测定DNA的高灵敏度、简单、快捷的分析方法. 该方法的检出限(3σ )分别为5.7 ng·mL^-1(ctDNA), 7.4 ng·mL^-1 (sDNA), 9.2 ng·mL^-1 (hsDNA), 能用于痕量DNA的测定.     

ZnO纳米片自组装空心微球的无模板水热法制备与发光性质

报道了一种简单的制备ZnO纳米片自组装成空心微球的无模板水热法. 即通过醋酸锌与水和乙二醇混合溶剂(V_水/V_乙二醇 = 1/20)在100℃水热反应12 h合成了ZnO空心微球. 利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线衍射仪和红外光谱对产物进行了表征和分析. 结果表明, 所制备ZnO空心微球的直径为2~5 μm, 它是由直径为10~20 nm纤锌矿结构的ZnO纳米片自组装而成. 研究了水与乙二醇的体积比及反应时间对产物形貌的影响, 结果表明乙二醇在ZnO纳米片的形成与自组装过程中起着关键作用, 并提出了可能的生长机理. 在波长为300 nm光的激发下, 发现ZnO空心微球具有发光峰位于397 nm强的紫外光发光和486 nm弱的蓝绿光发光, 这两种发光分别起源于ZnO宽带隙的激子发射和氧空位与间隙氧之间的跃迁.     

非水稀溶液中SiO2包覆ZnO量子点的制备及其发光特性研究

本文利用溶胶-凝胶法在非水稀溶液中制备出SiO₂包覆的ZnO量子点。通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱对合成量子点的发光特性进行了研究。结果表明，在n_SiO2:n_ZnO=1∶4的条件下，ZnO量子点的发光性能最佳。经过Brus公式计算，该量子点的平均半径在2.8 nm左右，稳定性显著提高。其荧光光谱在363 nm处有一强而窄的激子发射峰，在519 nm处有一个宽而弱的绿色发射峰。说明SiO₂对ZnO形成了有效包覆，明显减少了ZnO的表面缺陷。     

SiO2大分子单体与苯乙烯共聚制备PS/SiO2纳米复合材料

利用过量的2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)对SiO₂纳米粒子表面进行修饰合成出表面含—NCO基团的功能化SiO₂(SiO₂-TDI), 功能化SiO₂与丙烯酸羟丙酯(HPA)反应将表面－NCO转化为可聚合乙烯基合成大分子单体(SiO₂-HPA). 用传统自由基共聚方法利用苯乙烯(St)与SiO₂大分子单体共聚制备PS/SiO₂纳米复合材料. 系统研究了单体投料比及聚合时间对共聚反应的影响. 此外, 利用红外光谱(FTIR), DSC和TGA 等实验手段对纳米复合材料进行了表征分析. 结果表明: 共聚产物为一交联结构, SiO₂纳米粒子在复合材料中起着物理交联点和化学交联点作用; 复合材料玻璃化转变温度(T_g)明显地高于其均聚物玻璃化转变温度, 随着纳米SiO₂含量的增加, 复合材料玻璃化温度升高.     

基于聚集荧光增强体系的掺杂纳米粒子的可调控荧光发射与能量传递性质研究

通过再沉淀法制备了平均粒径200 nm左右的N,N'-双[4-(2'-苯并噻唑)-3-羟苯基]-5-叔丁基异酞酰胺(DHBIA)有机纳米粒子. 纳米粒子呈现出明显的聚集诱导荧光增强(AIEE)性质. 基于DHBIA聚集体的强荧光发射强度, 当其中掺杂有红光发射化合物N,N'-双[(4-二苯胺)-苯甲醛缩]二氨基马来腈(PBDM)作为能量受体时, 可清楚地观察到掺杂纳米颗粒中两种组分间的能量传递现象. 结果表明: 通过改变分子PBDM在体系中的掺杂浓度, 可实现对体系发光由绿色到红色的调控.     

紫外光谱、荧光光谱及平衡透析研究磷钨杂多酸与HSA或BSA的结合平衡

采用紫外光谱法、荧光光谱法并结合平衡透析法研究了磷钨杂多酸(H₇[P(W₂O₇)₆]·xH₂O)与人血清白蛋白(human serum albumin, HSA)或牛血清白蛋白(bovine serum albumin, BSA)的结合平衡. 观测到在生理pH 7.43条件下磷钨杂多酸使HSA和BSA的紫外吸收峰增强, 并使HSA和BSA的特征荧光峰猝灭. Scatchard图分析表明, 磷钨酸在HSA和BSA中均有一个强结合部位. 通过非线性最小二乘法拟合Bjerrum方程, 得出磷钨酸-HSA和磷钨酸-BSA体系的逐级稳定常数.     

纳米TiO2-MnO2复合材料的合成、结构与光催化性能

以TiCl₄, MnSO₄·H₂O, NH₃·H₂O为原料, 把TiCl₄和MnSO₄·H₂O按照化学计量比共同水解, 得到的水合氧化物中间体放入高压釜中在150℃, 0.5 MPa下进行反应, 经过滤、洗涤、烘干, 得到纳米TiO₂-MnO₂复合材料. XRD结合DTA-TG分析证明产品为非晶态, 780℃以上转变为金红石型的Ti_1-xMn_xO₂. TEM形貌观察, 粒子基本为球形, 平均粒径20 nm; 将样品均匀分散在甘油-水混合液中, 利用UV-1200紫外-可见分光光度计测试了样品的光吸收性能, 发现该纳米复合材料秉承了纳米TiO₂和MnO₂两者的优点, 对紫外光和可见光均有很强的吸收. 利用该纳米复合材料作为光催化剂对有机染料溶液进行了降解实验, 发现在日光照射60 min后, 对酸性红B、酸性黑234以及两者混合染料的降解率可达100%.     

Y2O3/纳米碳管复合粒子的结构及其对高氯酸铵热分解性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Y₂O₃/纳米碳管复合粒子, 并用SEM, XPS, FT-IR和XRD对Y₂O₃/纳米碳管复合粒子的形貌和微观结构进行了表征. 结果表明, 纳米碳管有效承载了Y₂O₃, Y₂O₃连续均匀地负载在纳米碳管的表面, 负载量为19.53%. FT-IR 和XPS证明了Y₂O₃粒子和纳米碳管表面之间发生了化学键合. 用三种方法将相同比例的Y₂O₃/纳米碳管复合粒子与高氯酸胺(AP)进行混合, 采用差热分析(DTA)研究了三种混合样品中Y₂O₃/纳米碳管复合粒子对高氯酸铵热分解的催化性能. 结果表明, 三种混合样品中的Y₂O₃/纳米碳管复合粒子都能催化高氯酸铵的热分解, 其中通过水溶剂混合的样品中Y₂O₃/纳米碳管复合粒子的催化效果优于另外两种. 与纯高氯酸铵相比, 其样品中高氯酸铵的高温分解峰温降低了168.5 ℃, 表观分解热由371 J•g^－1提高到1410 J•g^－1. 并用不同样品中高氯酸铵热分解动力学参数对所得结果进行了理论分析.     

Y2O3/纳米碳管复合粒子的结构及其对高氯酸铵热分解性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Y₂O₃/纳米碳管复合粒子, 并用SEM, XPS, FT-IR和XRD对Y₂O₃/纳米碳管复合粒子的形貌和微观结构进行了表征. 结果表明, 纳米碳管有效承载了Y₂O₃, Y₂O₃连续均匀地负载在纳米碳管的表面, 负载量为19.53%. FT-IR 和XPS证明了Y₂O₃粒子和纳米碳管表面之间发生了化学键合. 用三种方法将相同比例的Y₂O₃/纳米碳管复合粒子与高氯酸胺(AP)进行混合, 采用差热分析(DTA)研究了三种混合样品中Y₂O₃/纳米碳管复合粒子对高氯酸铵热分解的催化性能. 结果表明, 三种混合样品中的Y₂O₃/纳米碳管复合粒子都能催化高氯酸铵的热分解, 其中通过水溶剂混合的样品中Y₂O₃/纳米碳管复合粒子的催化效果优于另外两种. 与纯高氯酸铵相比, 其样品中高氯酸铵的高温分解峰温降低了168.5 ℃, 表观分解热由371 J•g^－1提高到1410 J•g^－1. 并用不同样品中高氯酸铵热分解动力学参数对所得结果进行了理论分析.     

纳米钛酸钡基介电材料的水热合成、结构与性能

采用低温-低压水热法, 在170℃, 0.8 MPa以下合成了一系列Ba_1-xSr_xTi_1-yZr_yO₃ (0≤x≤0.5, 0≤y≤0.3)和Ba_1-xZn_xTi_1-ySn_yO₃(0≤x≤0.3, 0≤y≤0.3)固溶体纳米粉末. 经XRD物相分析和d-间距-组成图证明, 产物为立方钙钛矿结构的完全互溶取代固溶体, 结果符合Vegard 定律. TEM形貌观察, 粒子为均匀球形, 平均粒径70 nm. 通过制陶实验, 分别测定了两个系列固溶体纳米粉末的室温介电常数、介电损失以及介电常数随温度的变化, 结果发现, 用软化学方法在BaTiO₃中掺入适量锶、锌和锆、锡, 由于掺杂离子均匀进入母体晶格, 引起T_C降低, 室温介电常数达18000, 比BaTiO₃纯相提高12倍, 而介电损失却降低至1/6.     

双光子敏化Eu3+高效发光活细胞成像纳米生物探针

将Eu(tta)₃dpbt (dpbt: 2-(N,N-diethylanilin-4-yl)-4,6-bis(3,5-dimethylpyrazol-1-yl)-1,3,5-triazine; tta:thenoyltrifluoroacetonato)包埋在甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、正辛基三甲氧基硅及其水解缩合产物组成的杂化基质中, 制备了Eu(tta)₃dpbt 质量分数为40%的荧光纳米粒子, 其平均粒径为45 nm. 所制备的发光纳米粒子在水中分散稳定性高、光稳定性好、细胞毒性低、长波敏化Eu³⁺发光性能优良, 适宜作为生物分析的发光标记物. 所制备的发光纳米粒子的可见区激发峰位于415 nm, 激发峰尾部延展至475 nm, 其发光量子产率为0.31(λ_ex=415 nm, T=23 ℃), 最大双光子激发作用截面为5.0×10⁵ GM (λ_ex=830 nm, 1 GM=10^-50 cm⁴·s·photo^-1×particle^-1). 以转铁蛋白修饰上述发光纳米粒子表面制备的纳米生物探针被成功应用于活的HeLa肿瘤细胞的特异性标记和双光子激发Eu³⁺发光成像.