中空多壳层结构材料的制备及气体传感应用研究进展

先进气体传感器技术在现代社会安全生产生活中扮演着极为重要的角色, 而高效敏感材料的设计与开发是其中的关键. 中空多壳层结构材料因其独特的层层嵌套的多壳层与多腔体结构而表现出特别的物理化学性质, 在气体传感领域显现出巨大的应用潜力. 传统的硬模板法、 软模板法以及基于奥斯特瓦尔德熟化和柯肯德尔效应的无模板法在中空多壳层纳米结构材料的普适制备及壳层结构的精确调控等方面存在诸多限制. 次序模板法的出现突破了上述限制, 促进了该领域的迅速发展. 本文简要回顾了中空多壳层结构材料制备方法的发展历程, 介绍了其在甲醛、 乙醇、 丙酮、 甲苯及二氧化氮等有害气体检测中的具体应用, 分析了其在气体传感领域的独特优势, 最后对该领域面临的挑战和发展前景进行了总结与展望.     

异质中空结构微纳材料的构建

异质中空结构是指壳层由不同成分组成的空心微纳结构. 通过对异质中空结构的表面性质和传质过程进行调控, 可以调控经过中空结构的物质及能量. 目前, 异质中空结构在太阳能转化、 气体传感、 电化学储能和药物运输等领域展示出了优异的性能, 对异质中空结构的设计与构建已成为新型多功能先进材料研究的前沿领域. 本文总结了异质中空结构的种类、 特征和性能优势, 重点描述了各类异质中空结构的制备方法, 并探讨了异质中空结构微纳材料面临的挑战及发展趋势.     

基于金属有机框架中空材料的研究进展

金属有机框架(MOFs)中空材料因其大的比表面积、低密度、较高的负载能力和良好的离子渗透性,如氢氧化物、磷化物、硫化物等纳米材料,在能源储存与转换领域有良好的发展前景。 本文主要总结了基于不同形貌MOFs中空材料的制备途径和形成机理,着重介绍了其在超级电容器、锂离子电池和电催化等方面的应用,最后论述了基于MOFs中空材料的未来发展前景和挑战。     

Thermomagnetic viscoelastic responses in a functionally graded hollow structure

This paper presents an analytical solution for the interaction of electric potentials,electric displacements,elastic deformations,and thermoelasticity,and describes electromagnetoelastic responses and perturbation of the magnetic field vector in hollow structures(cylinder or sphere),subjected to mechanical load and electric potential.The material properties,thermal expansion coefficient and magnetic permeability of the structure are assumed to be graded in the radial direction by a power law distribution.In the present model we consider the solution for the case of a hollow structure made of viscoelastic isotropic material,reinforced by elastic isotropic fibers,this material is considered as structurally anisotropic material.The exact solutions for stresses and perturbations of the magnetic field vector in FGM hollow structures are determined using the infinitesimal theory of magnetothermoelasticity,and then the hollow structure model with viscoelastic material is solved using the correspondence principle and Illyushin’s approximation method.Finally,numerical results are carried out and discussed.     

常温制备形貌可控中空羟基磷灰石的研究

利用锂钙硼玻璃(LCB)微球在磷酸盐溶液中的原位转化反应,在常温下制备中空的羟基磷灰石(HA)微球,研究了玻璃微球的组分、磷酸盐浸泡液的浓度及热处理等工艺参数对微球的形貌影响。研究结果表明,常温下反应得到的产物微球为晶型较好具有中空结构的羟基磷灰石,随着玻璃微球组分中CaO含量的升高,中空微球的球壁逐渐变厚,当CaO含量达到30%时,微球变为实心结构。磷酸盐溶液浓度较低时,中空微球的球壁容易形成层状结构。     

中空纤维膜-液相微萃取-气相色谱/质谱法测定土壤中拟除虫菊酯类农药

采用中空纤维膜-液相微萃取-气相色谱/质谱法测定土壤中3种拟除虫菊酯类农药(联苯菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯)。实验优化的样品制备和萃取条件为:土壤与水的质量比为1∶3,pH=4,超声时间为5 min,萃取剂为环己烷,萃取温度为25℃,搅拌速率为900 r/min,萃取时间为20 min。萃取后取1 mL萃取剂进行色谱分析。在此条件下,当采用SIM模式时,测得土壤中联苯菊酯、氯氰菊酯和溴氰菊酯的线性范围分别为0.01~25 mg/kg,0.5~50 mg/kg和0.5~50 mg/kg;检出限分别为0.003,0.020和0.040 mg/kg;相对标准偏差分别为4.3%,4.7%和8.6%。本方法可用于土壤中拟除虫菊酯类物质的快速测定。     

海藻酸改性的中空SiO2微球的简易制备及应用

以CaCO3为模板,正硅酸四乙酯（TEOS）为硅源,用比较简单的方法制备了中空SiO2;然后将海藻酸钠嫁接在氨基化的中空SiO2表面;再利用海藻酸盐与钙离子的作用,在中空SiO2表面形成一个凝胶化层,制得海藻酸盐凝胶化的中空SiO2微球,粒径为1~2 μm。 采用FTIR、XRD、SEM、TEM和TGA等测试技术对微球进行表征。 此微球成功地用于柔红霉素的载负和缓释,最大载负率和载药量分别为55.6%和27.8%;缓释结果表明,海藻酸盐凝胶化层的存在,能更有效控制柔红霉素缓慢的释放,这种凝胶化载体对药效强、毒性较大的药物有潜在的临床应用前景。     

中空纤维三相液相微萃取-高效液相色谱法测定环境水样中7种苯氧羧酸类除草剂

建立了利用中空纤维三相液相微萃取-高效液相色谱联用技术(HF-LPME-HPLC)同时测定环境水中痕量麦草畏(dicamba)、氟草烟(fluroxypyr)、4-氯苯氧乙酸(4-CPA)、2甲4氯(MCPA)、2,4-滴(2,4-D)、2,4-滴苯氧丁酸(2,4-DB)和2甲4氯苯氧丁酸(MCPB)等7种苯氧羧酸类除草剂的分析方法。考察了萃取剂﹑接受相和给出相pH值、萃取时间﹑搅拌速度和盐效应等对检测的影响,通过正交试验优化萃取条件,得到的最佳萃取条件为正辛醇作萃取剂,给出相pH为3,接受相pH为12,萃取30 min,搅拌速度400 r/min。结果表明7种除草剂在较宽的线性范围内线性良好,相关系数为0.9953～0.9988,检出限(信噪比为3)为0.2～1.0 μg/L,富集倍数为76.7～121,加标回收率为68%～104%,相对标准偏差为3.2%～8.1%。该法灵敏度高、操作简单、检测快速、有机溶剂消耗少,为环境水样中痕量苯氧羧酸类除草剂残留的分析提供了有益的参考。     

中空纤维膜固定化甲酸脱氢酶催化CO_2合成甲酸

以紫外光表面接枝改性的聚乙烯(PE)中空纤维膜为载体,采用共价结合的方式固定化甲酸脱氢酶(FDH),考察了CO2通入方式、溶液pH值、缓冲液种类和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的浓度对酶催化CO2合成甲酸反应的影响.结果表明,与加压法相比,CO2鼓泡法更有利于甲酸的生成;磷酸盐缓冲液优于Tris-HCl和盐酸三乙醇胺缓冲液;体系pH值对反应的影响较大,固定化FDH的最佳pH值仍为6.0,但pH耐受性增强;随着辅酶NADH浓度的增加,反应初速度加快,收率下降;游离酶和固定化酶的最大酶活分别为0.246和0.138mmol/(L.h);固定化FDH在4℃贮存两周后活性仅下降4%,而游离酶活性下降50%.FDH催化膜重复利用10次后,活性没有明显降低.     

静电纺丝制备中空纤维原位固定化碳酸酐酶用于二氧化碳的吸收

考察了游离碳酸酐酶吸收CO₂水合体系反应条件, 并通过同轴共纺静电纺丝技术制备出中空结构纤维, 实现了碳酸酐酶在中空纤维中的原位包埋, 提高了酶的稳定性并便于回收和重复利用. 实验结果表明, 固定化碳酸酐酶的热稳定性显著增强, 受Cu²⁺和Fe³⁺等金属离子的抑制作用大幅度降低. 连续使用11次后所生成的CaCO₃沉淀量仍能达到首次使用的81.9%. 固定化酶体系生成的CaCO₃沉淀包括方解石型和球文石型2种晶形, 而无酶和加入游离碳酸酐酶的反应体系则主要生成方解石型CaCO₃沉淀.