湿化学法制备的KTiOPO4@SiO2玻璃陶瓷纳米结构和透明性

用湿化学法合成了25KTiOPO₄-75SiO₂透明纳米玻璃陶瓷。采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜和二次谐波发生对玻璃陶瓷物相及纳米结构进行了分析。透明凝胶块经过热处理后,从SiO₂基玻璃中析出了粒径为~30 nm的KTiOPO₄纳米晶体,形成了透明KTiOPO₄@SiO₂纳米玻璃陶瓷;凝胶粒子的烧结致密化消除了大量不规则介孔,但形成了少量30 nm的球状孔;这种相对致密的玻璃陶瓷在可见光波段的光学透射率为64%左右。根据纳米结构数据,利用瑞利散射模型分析了纳米结构对玻璃陶瓷透明性的影响,结果表明,KTiOPO₄晶体与SiO₂玻璃相折射率之差是降低致密纳米玻璃陶瓷透明性的主要因素。     

新的溶胶-凝胶法制备Ge/SiO2量子点玻璃

以3－三氯锗丙酸和正硅酸乙酯为原料,通过水解、缩聚凝胶热处理及氢气反应,在SiO2凝胶玻璃中析出立方相Ge纳米晶,当x=30时,凝胶玻璃中除了析出立方相Ge纳米晶处,还析出六方相GeO2,利用XRD测试了Ge纳米晶的大小,发现随着掺杂量的增加,纳米颗粒粒径从1nm增大到10nm,电子衍射表明镶嵌在SiO2凝交玻璃中的Ge纳米晶为多晶结构。     

PbF_2·SiO_2基玻璃陶瓷的溶胶-凝胶法制备及结构转变研究

采用溶胶-凝胶法制备了 PbF2?SiO2纳米晶玻璃陶瓷块体;利用 TG-DSC 和 IR 技术分析了干凝胶在热处理过程中有机基团的分解及内部原子键合方式的演变;结合 XRD 和 TEM 研究了凝胶玻璃中 PbF2纳米晶粒的长大过程,并分析了 Er3+掺杂的影响。结果表明,采用此方法制备的 PbF2?SiO2纳米晶玻璃陶瓷具有较好的成形性,晶化温度在 320℃左右;经 480℃热处理,镶嵌在玻璃基体中的 PbF2晶粒尺度约为 10～25nm,材料透明性良好。在 PbF2?SiO2系统中掺入少量的 Er3+,将提高 PbF2的晶化温度,降低玻璃陶瓷的显微硬度;掺杂可能对 PbF2晶粒表面原子的活性起抑制作用,阻碍晶粒的表面迁移,使晶粒的生长速度明显降低。     

PbF2·SiO2基玻璃陶瓷的溶胶-凝胶制备及结构转变研究

采用溶胶-凝胶法制备了PbF2·SiO2纳米晶玻璃陶瓷块体;利用TG-DSC和IR技术分析了干凝胶在热处理过程中有机基团的分解及内部原子键合方式的演变;结合XRD和TEM研究了凝胶玻璃中PbF2纳米晶粒的长大过程,并分析了Er3+掺杂的影响.结果表明,采用此方法制备的PbF2.SiO2纳米晶粒玻璃陶瓷具有较好的成形性,晶化温度在320℃左右;经480℃热处理,镶嵌在玻璃基体中的PbF2晶粒尺度约为10-25nm,材料透明性良好.在PbF2·SiO2系统中掺入少量的Er3+,将提高PbF2的晶化温度,降低玻璃陶瓷的显微硬度;掺杂可能对PbF2晶粒表面原子的活性起抑制作用,阻碍晶粒的表面迁移,使晶粒的生长速度明显降低.     

三维有序大孔Fe2SiO4/SiO2@C锂离子电池负极纳米玻璃陶瓷-碳复合材料制备及电化学性能

以聚苯乙烯（PS）胶晶作为铸模,采用纳米铸造工艺及后续煅烧的方法合成了三维有序大孔Fe₂SiO₄/SiO₂@C纳米玻璃陶瓷锂离子电池负极材料。溶胶-凝胶工艺产生的凝胶在650℃氩气氛炉中煅烧后,Fe₂SiO₄纳米晶体从含铁元素的SiO₂基玻璃中结晶析出,形成由Fe₂SiO₄纳米晶体、铁离子（Fe³⁺）修饰的玻璃态SiO₂和非晶碳组成的三维有序大孔纳米玻璃陶瓷。在50 mA·g^-1电流密度下进行充放电时,其放电容量可达450 mAh·g^-1以上,电流密度增加到250 mA·g^-1时可逆放电容量仍旧稳定地保持在260 mAh·g^-1,而具有同样有序大孔结构和含碳量的非晶态SiO₂@C材料的放电比容量在50 mA·g^-1电流密度时仅为15 mAh·g^-1。这些结果表明,Fe₂SiO₄纳米晶体及Fe³⁺有助于SiO₂基玻璃陶瓷实现可逆储锂过程。     

溶胶－凝胶法制备镶嵌在SiO2玻璃中的InAs纳米晶

以As2O3,InCl3·4H2O和正硅酸乙酯为原料,通过水解、缩聚制备了xIn2O3-xAs2O3-100SiO2(x=0.5～7.5)凝胶,在氧气中加热到450℃对凝胶热处理使其转化成凝胶玻璃,再在200～500℃与氢气反应,结果在SiO2凝胶玻璃中形成了立方相InAs,利用XRD测试了InAs纳米颗粒的大小、发现随着反应温度的升高及掺杂量的增加,InAs纳米颗粒粒径从6增大到29nm,电子衍射表明凝胶玻璃中的InAs纳米颗粒为多晶结构。     

三维有序大孔Fe_2SiO_4/SiO_2@C锂离子电池负极纳米玻璃陶瓷-碳复合材料制备及电化学性能

以聚苯乙烯(PS)胶晶作为铸模,采用纳米铸造工艺及后续煅烧的方法合成了三维有序大孔Fe_2SiO_4/SiO_2@C纳米玻璃陶瓷锂离子电池负极材料。溶胶-凝胶工艺产生的凝胶在650℃氩气氛炉中煅烧后,Fe_2SiO_4纳米晶体从含铁元素的SiO_2基玻璃中结晶析出,形成由Fe_2SiO_4纳米晶体、铁离子(Fe3+)修饰的玻璃态SiO_2和非晶碳组成的三维有序大孔纳米玻璃陶瓷。在50 m A·g~(-1)电流密度下进行充放电时,其放电容量可达450 m Ah·g~(-1)以上,电流密度增加到250 m A·g~(-1)时可逆放电容量仍旧稳定地保持在260 m Ah·g~(-1),而具有同样有序大孔结构和含碳量的非晶态SiO_2@C材料的放电比容量在50 m A·g~(-1)电流密度时仅为15 m Ah·g~(-1)。这些结果表明,Fe_2SiO_4纳米晶体及Fe~(3+)有助于SiO_2基玻璃陶瓷实现可逆储锂过程。     

溶胶-凝胶法制备镶嵌在SiO_2玻璃中的InAs纳米晶

以As2 O3,InCl3·4H2 O和正硅酸乙酯为原料 ,通过水解、缩聚制备了xIn2 O3-xAs2 O3- 10 0SiO2 (x =0 .5～ 7.5 )凝胶 .在氧气中加热到 45 0℃对凝胶热处理使其转化成凝胶玻璃 ,再在 2 0 0～ 5 0 0℃与氢气反应 ,结果在SiO2 凝胶玻璃中形成了立方相InAs.利用XRD测试了InAs纳米颗粒的大小 ,发现随着反应温度的升高及掺杂量的增加 ,InAs纳米颗粒粒径从 6增大到 2 9nm .电子衍射表明凝胶玻璃中的InAs纳米颗粒为多晶结构     

Fe3O4@SiO2@mTiO2介孔多功能纳米复合颗粒的制备及载药能力

以溶剂热法制备氨基功能化的Fe_3O_4纳米颗粒为磁核,结合溶胶-凝胶法和模板法在其表面先后包覆上致密的SiO_2层和介孔TiO_2层,制备了磁性-发光-微波热转换性-介孔结构为一体的多功能核-壳结构纳米复合颗粒,并对其结构、性能及载药能力进行了研究。XRD分析表明:Fe_3O_4表面包覆上了无定形结构的SiO_2和TiO_2。TEM照片表明:所得的纳米复合颗粒具有明显的核壳结构和完美的球形,构成核的Fe_3O_4颗粒的尺寸在40~50 nm之间,Fe_3O_4@SiO_2@mTiO_2核壳结构纳米复合颗粒的尺寸为60~70 nm,壳层厚度约10 nm,并可观察到壳层中清晰的孔状结构。磁性、荧光光谱和微波热转换特性分析表明:该复合颗粒同时具有良好的发光性、磁性和微波热转换特性。N_2气吸附及药物负载率分析表明,该复合颗粒具有较高的比表面积(640 m~2·g~(-1))和介孔结构(孔径约2.8 nm)并且具有较高的药物负载率。     

等离子体辅助法合成α-Si3N4/SiO2纳米梳

晶体的α-Si3N4内核和非晶的SiO2外壳组成的纳米梳通过简单的直流电弧方法合成。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微术(SEM)、透射电子显微术(TEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)等对纳米梳进行表征。纳米梳的光致发光谱展现了两个强的发光峰,分别在450和511 nm。α-Si3N4/SiO2核壳结构纳米梳生长机制为等离子体辅助气-固生长机制。     

核壳结构TiO2@SiO2催化碳酸二甲酯与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯

以反相微乳液法和沉淀法相结合制备了核壳结构TiO₂@SiO₂,首次用于碳酸二甲酯与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯反应,显示较好的催化活性. 采用200 ℃焙烧的TiO₂@SiO₂,用量0.20 g,反应9 h,苯酚转化率达41.8%,酯交换选择性为100%. 透射电镜显示TiO₂@SiO₂核厚壳薄,TiO₂核直径220-300 nm,SiO₂壳厚度40-60 nm,具有介孔结构. TiO₂@SiO₂对碳酸二甲酯与苯酚酯交换反应有好的重复使用性,使用4次苯酚转化率仍保持在40%以上. TiO₂与SiO₂发生相互作用,Ti进入骨架形成Ti-O-Si键,骨架Ti的形成提高了TiO₂@SiO₂的催化性能.     

高质量Cu2ZnSnS4纳米晶的合成及其自组装行为的研究

本文以简单的无机盐,包括醋酸铜、醋酸锌、四氯化锡为原料,以硬脂酸和硬脂胺作为保护剂,以二苯醚作为溶剂,采用高温热注射的方法,合成出了高质量的具有自组装行为的Cu₂ZnSnS₄纳米晶,并详细研究了酸和胺对于纳米晶形貌的影响。研究结果表明,随着硬脂酸用量的增加,Cu₂ZnSnS₄纳米晶的尺寸逐渐变大,并且呈现出具有多个棱角的复杂结构。此方法制备的Cu₂ZnSnS₄纳米晶对于紫外和可见光区均有很强的吸收,是构筑高效、低耗的薄膜太阳能电池的理想材料。     

基于N-乙酰-L-半胱氨酸修饰的ZnFe2O4@SiO2纳米材料手性识别酪氨酸对映异构体

我们将N-乙酰-L-半胱氨酸（NALC）修饰于ZnFe₂O₄@SiO₂纳米材料表面,制备了一种新型的手性纳米复合物（ZnFe₂O₄@SiO₂-NALC）,该材料能够简便、快速及高选择性地识别手性酪氨酸（Tyr）对映体。利用X射线粉末衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、能量色散X射线光谱（EDS）、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）和振动样品磁力计（VSM）等一系列表征手段对首次合成出的ZnFe₂O₄@SiO₂-NALC进行测试表征,并将其应用于对手性识别领域的探究。实验结果表明,利用光谱技术（紫外-可见光谱和荧光光谱）,ZnFe₂O₄@SiO₂-NALC可对Tyr对映异构体进行手性识别。此外,我们进一步对Tyr浓度和pH值等实验参数进行了优化。     

磁性Fe_3O_4@SiO_2@ZrO_2对水中磷酸盐的吸附研究

合成了以Fe3O4为核,以SiO2为壳的磁性纳米微粒(Fe3O4@Si O2),并采用沉淀沉积法将ZrO2包覆到材料表面。通过XRD、TEM、VSM、ζ电位、XPS和N2吸附/脱附等手段对材料进行表征,结果表明材料Fe3O4@SiO2@ZrO2上沉积了氧化锆纳米颗粒,具有超顺磁性,可在外加磁场作用下实现从水中快速分离。同时系统研究了材料对水中磷酸盐的吸附行为,结果表明沉积Zr O2使得材料对磷酸盐表现出良好的吸附性能,并且随着沉积量的增大吸附量增加。吸附等温线符合Freundlich方程。吸附动力学可用拟二级动力学模型描述,吸附速率随磷酸盐初始浓度增加而减小。磷酸盐吸附量随溶液p H值的增大而减小,但几乎不受离子强度影响。     

磁性Fe3O4@SiO2@ZrO2对水中磷酸盐的吸附研究

合成了以Fe₃O₄为核,以SiO₂为壳的磁性纳米微粒（Fe₃O₄@SiO₂）,并采用沉淀沉积法将ZrO₂包覆到材料表面。通过XRD、TEM、XPS和N₂吸附/脱附等手段对材料进行表征,结果表明材料Fe₃O₄@SiO₂@ZrO₂上沉积了氧化锆纳米颗粒,具有超顺磁性,可在外加磁场作用下实现从水中快速分离。同时系统研究了材料对水中磷酸盐的吸附行为,结果表明沉积ZrO₂使得材料对磷酸盐表现出良好的吸附性能,并且随着沉积量的增大吸附量增加。吸附等温线可用Freundlich方程拟合。吸附动力学可用拟二级动力学模型拟合,吸附速率随初始浓度增加而减缓。磷酸盐吸附量随溶液pH值的增大而减小,但几乎不受离子强度影响。     

可控粒径纳米Fe_3O_4的制备及其磁性研究

本文用空气氧化法,在可见光作用下,添加配合剂(EDTA、柠檬酸、酒石酸、谷氨酸)在室温进行了不同粒径纳米Fe3O4的制备及其磁性能研究。结果表明:在可见光作用下,随EDTA、柠檬酸、酒石酸、谷氨酸等配合剂的添加,得到纳米Fe3O4的粒径有所减小、分散性有所提高;配合剂及可见光共存时,体系反应速率得到提高,高的反应速率使纳米Fe3O4晶粒减小;控制适当的光照度和添加剂的量,室温可得到11.8~29.6nm的Fe3O4颗粒。不同粒径纳米Fe3O4分别呈现出超顺磁性、铁磁性特征。     

Ho3+/Yb3+共掺ZnO-Al2O3-GeO2-SiO2玻璃陶瓷的制备和上转换发光性质

综合ZnO-Al₂O₃-SiO₂系和锗酸盐玻璃陶瓷的优点,采用熔融-晶化法首次制备了Ho³⁺/Yb³⁺共掺以ZnAl₂O₄为主晶相的ZnO-Al₂O₃-GeO₂-SiO₂系玻璃陶瓷。因[GeO₄]四面体和[SiO₄]四面体都是玻璃网络形成体,讨论了GeO₂取代SiO₂对玻璃陶瓷样品硬度及发光性能的影响,最终确定GeO₂的取代量为10.55%（w/w）时,玻璃陶瓷综合性能最佳。在980 nm泵浦光的激发下,发现强的绿色（546 nm）和弱的红色（650 nm）上转换发光,并研究了不同Ho³⁺/Yb³⁺掺杂比对样品上转换发光的影响,最终结果表明当Ho³⁺/Yb³⁺掺杂比为1：11（n/n）时样品荧光强度最强,在绿色上转换发光材料方面具有潜在的应用。     

一锅法制备Co3O4/g-C3N4复合光催化剂及其光催化性能

以三聚氰胺和六水合氯化钴为原料,一锅法制备Co_3O_4负载的多孔石墨相氮化碳(Co_3O_4/g-C_3N_4)复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光光谱(PL)等手段对其结构和光学特性进行表征。以盐酸四环素(TC)为目标污染物,评价了不同负载量Co_3O_4/g-C_3N_4复合光催化剂的可见光催化性能。结果表明,所制备的Co_3O_4/g-C_3N_4复合光催化剂为多孔结构,其比表面积较大,并在可见光区域具有显著的吸收。利用原位生成的Co_3O_4纳米粒子在氮化碳表面形成异质结构,可有效转移光生载流子,降低光生电子-空穴的再结合率,从而提高光催化活性。并且存在最佳Co_3O_4复合量,当六水合氯化钴加入量为三聚氰胺的8%(w/w)时,所制备的复合光催化剂CoCN-8具有最佳的光催化性能。在可见光的照射下,60 min内可降解85%的TC,而同样条件下,纯g-C_3N_4仅降解23%的TC。     

Magnetic diphase nanostructure of ZnFe2O4/γ-Fe2O3

Magnetic diphase nanostructures of ZnFe₂O₄/γ-Fe₂O₃ were synthesized by a solvothermal method. The formation reactions were optimized by tuning the initial molar ratios of Fe/Zn. All samples were characterized by X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, infrared spectroscopy, and Raman spectra. It is found that when the initial molar ratio of Fe/Zn is larger than 2, a diphase magnetic nanostructure of ZnFe₂O₄/γ-Fe₂O₃ was formed, in which the presence of ZnFe₂O₄ enhanced the thermal stability of γ-Fe₂O₃. Further increasing the initial molar ratio of Fe/Zn larger than 6 destabilized the diphase nanostructure and yielded traces of secondary phase α-Fe₂O₃. The grain surfaces of diphase nanostructure exhibited a spin-glass-like structure. At room temperature, all diphase nanostructures are superparamagnetic with saturation magnetization being increased with γ-Fe₂O₃ content.