二茂铁在高温热解乙二胺制备CN_x纳米管过程中的催化性能研究

采用高温热解法 ,以二茂铁 乙二胺有机溶剂为前驱液制备CNx 纳米管过程中 ,改变前驱液配比 ,对 86 0℃ ,不同二茂铁含量条件下制备出的CNx 纳米管进行了产量统计、形貌结构观察和拉曼光谱研究。结果显示 :随着前躯液中二茂铁含量的相对增大 ,不但CNx 纳米管产量随之增加 ,而且产物中“竹节状”结构纳米管相对“中空”结构纳米管的比重也增大 ;拉曼光谱结果进一步证实了由于“竹节状”结构CNx 纳米管的含量或比重增加所带来的纳米管样品整体或平均含氮量的升高而导致的样品结晶有序程度的降低。对单独钴粉和二茂铁催化条件下生成CNx 纳米管的形貌观察进一步证实 :二茂铁在热解法制备“竹节状”结构CNx 纳米管过程中的浮动催化作用显著 ,有利于实现含氮量较高、结构均匀的CNx 纳米管的可控制生长。     

CNx纳米管的制备、结构观察及低场致电子发射性能研究

采用高温热解法 ,以乙二胺为前驱液 ,在沉积有铁催化剂的p型硅 (1 1 1 )基底上制备出了定向生长的CNx 纳米管 .利用扫描电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜和拉曼光谱对CNx 纳米管进行了形貌观察和表征 .CNx 纳米管的高度在 2 0 μm左右 ,直径在 5 0— 1 0 0nm之间 ,具有明显的“竹节状”结构 ,结晶有序度较差 .对CNx 纳米管薄膜进行低场致发射性能测试 :外加电场为 1 4V μm ,观察到 2 0 μA cm2 发射电流 ,外电场升至 2 5 4V μm时发射电流达到1 2 80mA cm2 ,在较高外电场下 ,没有发现电流“饱和” .这比相同实验条件下改变前驱液制备出的碳纳米管和硼碳氮纳米管的场发射性能优越 .还在“竹节状”结构的基础上对CNx 纳米管的场致电子发射机理进行了讨论     

SiOx纳米管的制备及其发光特性

以液态金属镓为媒介,利用热蒸发法合成大量非晶SiOx纳米管,这些纳米管管径均匀分布,平均约80 nm,长度大于10μm,且管内外径比例较小．分析发现,在实验过程中,熔入金属镓液滴中的硅元素和氧元素结合并从液滴的表面饱和析出,形成以镓为中心的非晶SiOx纳米管状结构．在室温中,利用260 nm的激发光源激发SiOx纳米管,发现在蓝光波段附近发出强而稳定的PL谱线,这可能与样品中的氧缺陷和空位有关．     

羟基硅酸镁纳米管负载非晶态Co-B催化环己烯氢甲酰化

采用浸渍化学还原法制备羟基硅酸镁纳米管(MgSNTs)负载非晶态钴硼催化剂(Co-B/MgSNTs)。应用X衍射技术(XRD),透射电子显微镜(TEM),X射线光电子能谱仪(XPS),元素分析(ICP)和比表面积(BET)分析等手段对催化剂进行了表征。研究了催化剂对于环己烯氢甲酰化反应的催化活性及循环使用。研究结果表明,具有高比表面积(250 m2·g-1)、较强耐受性和稳定性的MgSNTs可以有效的分散金属粒子,防止活性中心团聚和流失,催化环己烯的转化率为75.8%,醛的选择性为65.8%,实验重复3次以上,催化剂依然保持良好的催化活性和选择性。     

氯过氧化物酶修饰电极对一氯二甲酮的催化氯化

通过将氯过氧化物酶溶液(Chloroperoxidase, CPO)与Nafion分散的单壁碳纳米管分散液混合后直接滴涂到玻碳电极表面制得修饰电极. 这个固定了氯过氧化物酶的碳纳米管修饰玻碳电极, 在pH=5.0的磷酸缓冲溶液中测得的循环伏安曲线上有一对准可逆的氧化还原电流峰, 经过与裸电极和没有固定氯过氧化物酶的碳纳米管修饰电极上测得的循环伏安行为对比后确认, 碳纳米管对氯过氧化物酶与电极之间的电子传递反应具有很好的促进作用. 利用该修饰电极能催化一氯二甲酮氯化为二氯二甲酮, 无需添加过氧化氢作为反应启动剂, 紫外光谱的测试结果表明, 每摩尔氯过氧化物酶可催化氯化4.0×105 mol 的一氯二甲酮, 表现出很高的催化效率.     

低胶体浓度条件下合成二氧化硅纳米管

在低胶体浓度条件下合成了单手螺旋二氧化硅纳米管,该纳米管可以吸收水及有机溶剂。     

TiO2-B纳米管负载过渡金属氧化物的电化学嵌锂性能

采用碱性条件下的水热法合成了质子钛酸盐纳米管,在此基础上采用化学沉淀方法制备了负载过渡金属(Co,Ni和Cu)氢氧化物的纳米管材料,然后在300 ℃氩气氛下烧结后得到负载过渡金属(Co,Ni和Cu)氧化物TiO₂-B纳米管。采用XRD和TEM等对其结构与形态进行了表征,采用恒电流充放电、循环伏安以及交流阻抗测试研究了其电化学嵌/脱锂性能。结果表明,TiO₂-B纳米管通过负载过渡金属(Co,Ni和Cu)氧化物纳米颗粒之后,改善了TiO₂-B纳米管的高倍率放电性能和循环稳定性。其中,负载NiO和CuO的TiO₂-B纳米管的高倍率放电性能和循环稳定性较为突出。研究还表明,负载过渡金属氧化物纳米颗粒后,有助于保持TiO₂-B纳米管在动态反应条件下的拟电容反应控制特征,并不同程度地减小了TiO₂-B纳米管的表面电荷转移电阻,这是TiO₂-B纳米管的电化学性能改善的主要原因。     

模板合成法制备TiO2:Eu3+纳米管及其发光特性研究

以碳纳米管做模板,在不利用任何表面活性剂或催化剂情况下,通过溶剂热法成功合成均匀的TiO2:Eu3+纳米管。X射线衍射结果表明,该产物是TiO2的一种纯锐钛矿相。扫描电子显微镜及透射电子显微镜图像显示,所得到的TiO2:Eu3+纳米管在大小及分布上是均匀的,管壁的厚度约为8nm。提出了该纳米管可能的形成机制。发光光谱表明,由于5D0→7F2间的转换,TiO2:Eu3+纳米管会在612nm发出红光。此外,因为制备容易而且成本较低,这种合成路径还有望用来制备其他的一维无机纳米材料。     

5d过渡金属原子掺杂氮化铝纳米管电子结构、磁性性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法, 研究了5d过渡金属原子(Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg)取代AlN纳米管(AlNNTs)中的铝原子或氮原子时体系的几何结构、电子结构和磁性性质; 并且以理想AlN纳米管(AlNNTs)、Al缺陷体系(VAl)和N缺陷体系(VN)的结果作为对比. 研究发现: 5d 原子取代Al(Al5d)时体系的局域对称性接近于C3v, 但是取代N(N5d)时体系的局域对称性偏离C3v对称性较大; 当掺杂的5d元素相同时, Al5d的成键能比N5d的成键能大; 当掺杂体系相同时(Al5d或N5d), 其成键能基本上随着5d原子的原子序数的增大而降低; 掺杂体系中出现了明显的杂质能级, 给出了态密度等结果; 不同掺杂情况的磁矩不同, 总磁矩呈现出较强的规律性. 利用C3v对称性和分子轨道理论解释了过渡金属原子取代Al时杂质能级的产生和体系磁性的变化规律.     

PATP在Ag/TiO_2纳米管基底上的表面增强拉曼散射和光催化过程研究

表面增强拉曼散射(SERS)是一种超灵敏、高选择性的分析方法,越来越受到人们的关注。对巯基苯胺(PATP)由于其易吸附在大多数SERS基底表面,并可以产生极强的SERS信号,因此常被用作SERS的探针分子。二氧化钛(TiO_2)是一种目前常用的光催化剂,但是其催化效率仍有待提高。将贵金属与TiO_2复合是提高其催化效率的有效手段。本文采用电化学阳极氧化法制备了二氧化钛纳米管(TiO_2NTs),并采用光化学还原方法在表面沉积了贵金属银,制备了一种同时具有SERS和催化性能的双功能基底,即银纳米粒子修饰的二氧化钛纳米管(Ag/TiO_2NTs),研究了PATP分子在该基底上的光催化过程,并与在银镜基底上的光催化过程进行了比较。我们发现,Ag/TiO_2NTs基底上的PATP在催化过程中峰强度逐渐减弱,但没有新峰的出现;而在银镜基底上PATP的峰强度随光照时间却几乎没有变化,证明了PATP分子在Ag/TiO_2 NTs上的光催化降解过程。本文还对Ag/TiO_2NTs上PATP的催化过程进行了动力学分析,结果表明PATP在该基底表面的催化反应为一级反应。