钒钨酸盐/刚果红电致变色复合膜及器件研究

应用Layer-by-Layer自组装技术, 采用聚乙烯亚胺(PEI)阳离子将无机电致变色材料[P₂W₁₅V₃O₆₂]^8?(P₂W₁₅V₃)阴离子与刚果红(CR)阴离子通过静电引力复合, 构筑了复合膜[PEI/P₂W₁₅V₃/PEI/CR]₂₀及对比膜 [PEI/P₂W₁₅V₃]₂₀. 利用扫描电子显微镜、 紫外-可见吸收光谱和电化学工作站研究了复合膜的形貌与电致变色性能. 对比研究表明, 复合膜可实现浅红色-蓝紫色-浅红色的可逆颜色调变, 且保持了[P₂W₁₅V₃O₆₂]^8?阴离子的电致变色性能, 光反差22.55%, 着色效率122.67 cm²/C.复合膜循环测试400圈后透过率(500 nm)处损耗仅为6.94%, 稳定性良好; 由复合膜组装的电致变色器件也实现了由浅红色到蓝紫色的颜色变化. 本研究可为解决多酸电致变色材料颜色变化单一的问题提供参考.     

多酸-中性红复合膜的制备及可调变的电致变色性能

利用层接层自组装方法,将Keggin型多酸(PW_(12))和染料中性红(NR)制备成复合膜材料.采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、扫描电子显微镜(SEM)和循环伏安法(CV)等手段对复合材料的形貌和电致变色性能进行了表征.复合膜材料呈现出良好的电致变色性能,其光反差可达6.0%,着色效率高达14.6cm~2/C,着色与褪色时间分别为14.6和16.9s.而且,复合膜实现了深粉色、淡紫色和深紫色的可调变颜色变化.     

WO3/PANI核壳结构反蛋白石薄膜的电致变色性能

采用连续离子层吸附法在反蛋白石结构三氧化钨(IO-WO₃)薄膜表面引入导电聚合物聚苯胺(PANI)层, 制备了独特的WO₃/PANI核壳结构反蛋白石薄膜(IO-WO₃/PANI). 探究了IO-WO₃/PANI薄膜的形貌、 组成和电化学行为. 结果表明, 当电位扫描范围为-0.6~1.0 V时, IO-WO₃/PANI复合膜在不同电压状态下会呈现出4种不同的颜色, 分别为蓝色(1.0 V)、 绿色(0.2 V)、 浅绿色(0 V)和蓝紫色(-0.6 V). 与IO-WO₃薄膜相比, IO-WO₃/PANI复合膜的电致变色性能显著提高, 其着色与退色响应时间分别为3.8和6.14 s, 变色效率(CE)值为201.1 cm²/C. 电致变色性能的改善主要归因于WO₃与PANI形成给体-受体体系和核壳反蛋白石等级孔结构, 使得离子快速扩散, 并为电荷转移反应提供更大的表面积. 研究结果表明, IO-WO₃/PANI核壳结构反蛋白石薄膜是一种潜在的多色电致变色材料, 具有广阔的应用前景.     

轮型多金属氧酸盐复合物膜的制备及在检测亚硝酸盐中的应用

利用自组装和电沉积交替的方法制备了基于磷钨酸盐K₂₈Li₅H₇P₈W₄₈O₁₈₄·92H₂O(P₈W₄₈)、 碳纳米管和Ni纳米颗粒的复合膜电极, 用于NO₂^- 的检测. 由于复合膜中P₈W₄₈, CNTs和Ni纳米颗粒3种活性成分的协同作用, 所制备的传感器表现出低的检出限、 宽的线性范围和较高的选择性. 将该传感器用于检测果汁中的NO₂^- , 所得到的回收率在允许的误差范围内. 这种复合膜电极传感器有望在实际应用中高度灵敏地检测NO₂^- .     

钒取代的Dawson型磷钼酸对酪氨酸酶的抑制作用

采用酶动力学方法研究了5种钒取代的Dawson型磷钼酸H₇[P₂Mo₁₇VO₆₂]、H₈[P₂Mo₁₆V₂O₆₂]、H₉[P₂Mo₁₅V₃O₆₂]、H₈[P₂Mo₁₄V₄O₆₂H₂]和H₉[P₂Mo₁₃V₅O₆₂H₂](分别简写为P₂Mo₁₇V、P₂Mo₁₆V₂、P₂Mo₁₅V₃、P₂Mo₁₄V₄和P₂Mo₁₃V₅)对蘑菇酪氨酸酶二酚酶的抑制作用,结果表明,效应物P₂Mo₁₇V、P₂Mo₁₆V₂和P₂Mo₁₅V₃能够明显地抑制酪氨酸酶的活性,其半抑制浓度(IC₅₀)值分别为0.409、0.386和0.386 mmol/L,且均表现为可逆的竞争型抑制,效应物P₂Mo₁₇V、P₂Mo₁₆V₂和P₂Mo₁₅V₃对游离酶的抑制常数K_I分别为0.234、0.391和0.249 mmol/L。 而效应物P₂Mo₁₄V₄在0~1.0 mmol/L浓度范围内,对酪氨酸酶二酚酶无明显抑制作用,效应物P₂Mo₁₃V₅对酪氨酸酶二酚酶表现为激活作用。     

磷钨酸盐修饰的氧化钨薄膜的制备与电致变色性质研究

为了提高WO_3纳米粒子薄膜的光学对比度,利用层接层自组装方法,将Keggin型结构的磷钨酸盐H_3[α-PW_(12)O_(40)]与WO_3纳米粒子复合,制备[PEI/PW_(12)/PEI/WO_3]_(20)复合膜.采用扫描电镜、紫外光谱和电化学工作站对复合膜的形貌及电致变色性能进行研究,结果表明:该复合膜与单纯的WO_3纳米粒子薄膜相比,光学对比度提高了117.28%,且这种复合膜提供了较大的H~+扩散系数,可以获得更好的电致变色性能.     

Ag/WO3纳米复合膜的制备及其电致变色性质和器件的研究

通过真空镀膜方法制备的纳米Ag薄膜均匀致密, 表面光滑. 然后通过电化学方法在Ag纳米薄膜上沉积一层三氧化钨(WO3), 制备纳米Ag/WO3复合膜. 并在此基础上构筑五层式玻璃/ITO/纳米Ag-WO3复合膜/固态电解质/聚(3-甲基噻吩)/ITO/玻璃电致变色器件. 实验结果表明, 与传统的WO3膜相比, 纳米Ag/WO3复合膜具有更好的电化学活性、更高的对比度、更短的响应时间, 以及更好的稳定性. 由该复合膜组装的电致变色器件工艺简单, 电致变色性能良好.     

层状钒青铜纳米片的制备及其锂离子电池阳极材料性能

室温下, 在水溶液中将铵根离子和水分子插入到商用V₂O₅纳米颗粒的层间, 制得了层状的钒青 铜[(NH₄)₂V₆O₁₆·H₂O]纳米片. 该纳米片的尺寸为2~10 μm, 厚度为50~250 nm. 与商用V₂O₅纳米颗粒相比, (NH₄)₂V₆O₁₆·H₂O纳米片用作锂离子电池(LIBs)的阳极材料时, 其性能得到较大提升, 包括大的可逆放电容量 (0.1 A/g时为1148 mA·h/g)、 出色的循环性能(循环70圈后在0.1 A/g时具有1002 mA·h/g的高容量)和高倍率性能(在0.1 A/g时具有1070 mA·h/g的可逆性能). 研究结果表明, (NH₄)₂V₆O₁₆·H₂O纳米片可以作为锂离子电池优良的阳极材料, 也有望应用于其它(如钠离子电池和锌离子电池等)可再充电电池.     

镧系元素Dawson结构钨钒磷四元杂多配合物的合成、表征以及对H2O2分解的催化活性

合成了通式为K₁₅H₃[Ce(P₂W₁₆VO₆₁)₂]·61H₂O、K₁₅H₄[Ln(P₂W₁₆VO₆₁)₂]·xH₂O(Ln=La³⁺,Pr³⁺,Nd³⁺,Sm³⁺,Eu³⁺,Gd³⁺,Dy³⁺,Yb³⁺)的9种镧系元素Dawson结构的钨钒磷四元杂多配合物,并用IR、UV、NMR、ESR、XRD、TG-DTA等对其结构和性质进行了研究。该类配合物具有与K₁₆[Ce(P₂W₁₇VO₆₁)₂]·50H₂O类似的结构,对H₂O₂分解有较高的催化活性。     

壳聚糖辅助制备WO_3薄膜材料及其电致变色性能

以壳聚糖(CS)为辅助材料,利用层层自组装方法(LbL)制备了WO3复合薄膜材料(CS/WO3).采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)和循环伏安扫描(CV)等手段对CS/WO3纳米复合材料的形貌和电化学性能进行了表征.利用电化学和UV-Vis联机技术研究了复合材料的电致变色性能.结果表明,该复合材料呈现出从无色到蓝色的颜色调变,其光反差可达48.0%,着色效率为58.5cm2/C,着色与褪色时间分别为9.5和1.8s.     

盘状多酸P_5W_(30)/阳离子聚电解质/氧化石墨烯杂化多层膜的电致变色性能

为了提高薄膜[PEI/P_5W_(30)]_(30)的电致变色性能,将具有大的二维尺寸和良好导电性的氧化石墨烯引入该薄膜中。通过层层自组装(LBL)技术构筑了基于盘状多酸K12.5Nal.5[Na P_5W_(30)O_(110)]·15H_2O(P_5W_(30))、氧化石墨烯(GO)的复合薄膜[PEI/P_5W_(30)/PEI/GO]_(30)(PEI:聚乙烯亚胺),并利用UV-Vis光谱对薄膜的组成及增长进行监测;通过原子力显微镜对薄膜的表面形貌进行考察,利用循环伏安法对薄膜电化学氧化还原性质进行研究;薄膜在外加氧化还原电位下呈现出无色/蓝色的可逆变化,电致变色响应时间在10 s以内;此外,薄膜在阶跃电位0.75 V/-0.75 V下循环150次,电致变色性能没有明显减弱,体现了薄膜良好的电致变色可逆性。氧化石墨烯的引入使薄膜[PEI/P_5W_(30)/PEI/GO]_(30)呈现出响应速度快、抗电疲劳强的电致变色性能,将在电致变色器件领域有广阔的应用前景。     

过渡金属-联咪唑-Dawson型钨磷酸盐杂化化合物的酶固定化性能

利用水热法和直接沉淀法, 设计合成了5例由过渡金属(TM)-联咪唑配阳离子与Dawson型钨磷酸阴离子构成的多金属氧酸盐(POM)基有机-无机杂化化合物[Ni(H₂biim)₃]₄[Ni(H₂biim)₂(P₂W₁₈O₆₂)₂]·2H₂O(1), [Co^III(H₂biim)₃]₂[P₂W₁₈O₆₂]·8H₂O(2), [Cu(H₂biim)₂]₃[P₂W₁₈O₆₂]·4H₂O(3), [Co^II(H₂biim)₃]₂H₂[P₂W₁₈O₆₂]·9H₂O(4)和 [Ni(H₂biim)₃]₃[P₂W₁₈O₆₂]·2H₂O(5); 并利用X射线单晶衍射分析(SC-XRD)、 红外光谱(IR)和热重-差热分析 (TG-DTA)等对其进行了表征. 化合物1~5作为载体用于固定辣根过氧化物酶(HRP)时, 显示出了较高的酶固定化能力. 另外, 利用圆二色光谱(CD)和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)等方法评价了固定化酶HRP/1~HRP/5的重复使用性、 储存稳定性和检测过氧化氢(H₂O₂)的性能. 由于该类POMs与HRP间存在强的相互作用, 利用简单的物理吸附法即可实现POMs对HRP的固载. POMs对酶的固定不但提高了HRP对使用及储存环境的耐受性, 同时也拓展了POMs在酶固定化领域的应用.     

TiO2-PTPAT纳米核/壳结构复合膜的制备及电致变色性能

通过水热法在氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃基底上制备了垂直生长的二氧化钛(TiO₂)纳米棒阵列, 以TiO₂纳米棒阵列为模板采用电化学聚合法, 原位制备了TiO₂-聚三[2-(4-噻吩)苯]胺(PTPAT)纳米核/壳结构的复合薄膜, 相比于纯PTPAT薄膜, TiO₂-PTPAT复合薄膜显示出更好的电致变色(EC)性能. PTPAT薄膜在600 nm波长下的对比度为28%, 在1100 nm波长下的对比度为60%, 其褪色时间为3.86 s, 着色时间为5.52 s; TiO₂- PTPAT复合薄膜在600 nm波长下的对比度为43%, 在1100 nm波长下的对比度为79%, 其褪色时间为3.35 s, 着色时间为4.43 s, 表明核/壳复合结构薄膜的光学对比度和响应时间性能更加优异. 将PTPAT薄膜和TiO₂-PTPAT复合薄膜作为电致变色层组装成固态EC器件, 基于复合薄膜的器件具有更好的循环稳定性和更高的耐受电压. 复合薄膜在保持PTPAT薄膜原有的EC性能的基础上, 由于有序生长的纳米阵列结构的引入增加了薄膜的比表面积, 为电致变色过程中离子的掺杂和脱掺杂提供了更多有序通道, 从而加快了离子扩散速度. TiO₂阵列的引入也改善了聚合物薄膜与透明导电电极之间的界面结合情况, 从而提升了器件的稳定性.     

Hybrid Electrochromic Multilayer Films Based on Fe(II)-Metalloviologens and TiO2 Nanoparticles

Metallosupramolecular coordination polyelectrolyte, Fe(II)-metalloviologen(FEN), was prepared by the reaction of Fe(II) with a novel bisterpyridine ligand. As active components, FENs could be assembled into electrochromic multilayer films with negative charged polystyrene sulfate(PSS) by the sequential deposition layer-by-layer technique. Numerous analytical instruments, such as UV-Vis spectroscopy, atomic force microscopy(AFM), tunneling electron microscopy(TEM), zeta-potential measurement and electrochemical measurement have been utilized to characterize their morphology, optical and electrochromic properties. It has been observed that as-prepared films exhibited multi-colour changes by triggering with different potentials. However, the low optical contrast of multilayer films would limit their further applications. In order to overcome this problem, semiconductor TiO₂ nanoparticles(TiO₂) were incorporated into FEN multilayers by layer-by-layer approach. By carefully optimizing the film structure, as-resulted hybrid films containing FEN, TiO₂ and PSS exhibited high optical contrast, suitable response time and long-term stability. Such hybrid films should be promising candidates to meet the requirements for deve- loping flexible displays and electrochromic devices.     

Inhibition of α/β-K6P2W18O62·10H2O on the Activity of Mushroom Tyrosinase and Its Antimicrobial Effects

Dawson-type phosphotungstic polyoxometalate α/β-K₆P₂W₁₈O₆₂·10H₂O(P₂W₁₈) was synthesized and its inhibitory effect on the mushroom tyrosinase was investigated. It could inhibit diphenolase activity of mushroom tyrosinase as an irreversible inhibitor. When the concentration of the enzyme reached 0.0176 mg/mL, the concentration of P₂W₁₈ leading to 50% activity lost(IC₅₀) was 0.05 mmol/L for monophenolase and 0.64 mmol/L for diphenolase. In addition, the antimicrobial activity of P₂W₁₈ was evaluated by zone of inhibition test. The results show that P₂W₁₈ possesses effective antimicrobial ability against Escherichia coli, Bacillus subtilis, yeast, especially Escherichia coli and yeast.     

磷酸钒锂/石墨烯复合正极材料的制备及表征

通过三聚氰胺甲醛树脂(MR)中的羟基与石墨烯氧化物(GO)中的羧基发生的沉淀反应来制备功能化的氧化石墨烯前驱体,然后利用溶胶-凝胶及高温热处理方法制备磷酸钒锂/石墨烯复合材料,利用此材料制备了电池电极,并对电极材料进行了结构和电化学表征。结果表明,所得磷酸钒锂为单斜晶系结构,石墨烯堆叠程度显著降低,也有效避免了磷酸钒锂颗粒的团聚,提高了材料的电化学性能。电池的充放电曲线极化较小,在3.0~4.3 V的区间内20 C倍率仍有86 mA·h/g的可逆容量。0.1 C循环100次后容量为119.7 mA·h/g,容量保持率94%。在3.0~4.8 V的高电压区间,10 C倍率下可逆容量80 mA·h/g,0.1 C循环100次后仍有145.6 mA·h/g的可逆容量。优异的循环和倍率性能以及较低的碳含量符合锂离子正极材料实用的要求。