一维纳米材料Cs0.2WO3和W18O49长度与红外吸收关联性的Mie散射理论推导及实验验证

研究表明二元、三元钨基氧化物的红外吸收性能具有尺寸和形貌依赖性,但还没有普适性的物理学机理及计算方法。本工作基于Mie散射理论,推导了一维材料的长度与光吸收性能之间的关系,通过理论推导计算和实验验证,探究了纳米钨基氧化物的红外吸收性能与颗粒长度的关联性。首先,基于Mie散射理论的推演和计算,揭示了增加纳米Cs_(0.2)WO_3和W_(18)O_(49)材料长度可适度提高其近红外吸收性能的规律。其次,测试了合成的不同长度Cs_(0.2)WO_3纳米棒和W_(18)O_(49)纳米线的红外吸收性能,结果与理论计算及模拟相吻合。其中在2 500～20 000 nm波长范围内Cs_(0.2)WO_3纳米棒和W_(18)O_(49)纳米线随长度的变化趋势不同,Cs_(0.2)WO_3纳米棒的红外吸收性能随长度的增加而增加,而W_(18)O_(49)纳米线的红外吸收性能随长度的增加而减弱。Cs_(0.2)WO_3纳米棒和W_(18)0O_9纳米线的光热效应均随长度的增加而增加,增幅分别达18.5%和12.7%,再次验证了长度效应。     

锂硫电池正极用硫/介孔碳复合材料的制备及电化学性能

制备了以十二烷基硫酸钠(SDS)为模板的介孔碳,并将介孔碳和单质硫采用熔融渗透法复合制得硫/介孔碳复合材料。SEM、TEM和BET结果显示介孔碳成直径约为500 nm的大小均一的球体,存在孔径为2 nm的微孔;单质硫充分填充在介孔碳的微孔中。以硫/介孔碳复合物作为锂硫电池正极材料时显示出高的电化学性能。初始放电容量高达1519 mAh·g^-1,在200 mA·g^-1的电流密度下充放电200个循环后依然能保持在835 mAh·g^-1。硫/介孔碳复合材料的高倍率性能和优异的循环稳定性,源于介孔碳良好的导电性及其孔结构的固硫作用。     

湿化学法合成纳米ZrB2粉末

本文利用ZrO2-B2O3-C体系中碳热还原的基本原理,分别使用正丙醇锆(Zr(OC3H7)4)、硼酸(H3BO3)和蔗糖(C12H22O11)为原料,采用溶胶-凝胶法合成了ZrB2纳米粉末。在实验设计过程中,首先使用化学修饰剂乙酰丙酮(acac)修饰Zr(OC3H7)4,目的是防止Zr(OC3H7)4的快速水解;其次,选用蔗糖作为碳源,是考虑到蔗糖热解时可以完全分解为碳,这样可以准确计算热解过程碳的生成量。结果表明:当起始原料nB/nZr=2.3、热解温度为1550℃时,通过溶胶-凝胶法可以成功合成单相ZrB2纳米粉末。分布均匀的颗粒形貌呈等轴状,平均尺寸约50 nm。     

苯胺四聚体-聚乙二醇-苯胺四聚体嵌段共聚物薄膜的自组装

以氨基封端的苯胺四聚体为基础,以甲苯2,4-二异氰酸酯(TDI)为中间体制备了苯胺四聚体-聚乙二醇-苯胺四聚体(ANI₄-PEG-ANI₄,PEG600,M_n＝600)嵌段共聚物,并溶于乙醇/N,N-二甲基甲酰胺(DMF)混合溶剂后,涂覆于导电玻璃(ITO)表面制备成薄膜,利用原子力显微镜(AFM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和循环伏安(CV)等研究了薄膜的自组装及电化学行为等,讨论了诱导溶剂对嵌段共聚物薄膜形态和性能的影响. 研究发现,通过改变混合溶剂比和诱导溶剂种类,ANI₄-PEG-ANI₄嵌段共聚物薄膜可以实现多种形态的转变.     

电沉积法制备铂纳米粒子过程中卤素阴离子对粒子形貌及电催化性质的影响

在电化学沉积铂纳米粒子的过程中, 通过添加卤素阴离子, 可以显著地改变纳米粒子的形貌. 通过添加氯离子、溴离子和碘离子, 可以在导电基底上分别获得球形、片状及立方结构的铂纳米粒子. 对卤素阴离子影响电沉积铂纳米粒子形貌的原因进行了探讨. 研究了铂纳米粒子的电催化活性, 发现通过添加卤素阴离子制备得到的铂纳米粒子对于甲醇的电化学催化氧化表现出较低的电化学催化活性. 通过电化学氧化法全部或部分除去铂表面吸附的卤素阴离子后, 纳米粒子对甲醇的电化学催化氧化活性显著提高.     

介孔C/SiO2粉体的制备及对阳离子型染料的吸附

采用吸附法处理染料废水需要合适的吸附剂。利用溶剂蒸发自组装法,以甲阶酚醛树脂为碳源、介孔SiO2粉体为载体制备介孔C/SiO2粉体,表征所制C/SiO2粉体的结构,研究C/SiO2粉体对阳离子型染料亚甲基蓝和阳离子红X-GRL的吸附性能,并与相同条件下制备的非负载的多孔C粉体以及介孔SiO2载体进行比较。结果表明,介孔C/SiO2粉体的孔窗口为11~18 nm,比表面积为303 m2.g-1,比孔容为1.11 cm3.g-1;C/SiO2粉体对这两种染料吸附量均高于C粉体和SiO2载体;在pH≤10的范围内,吸附量随pH值增大而显著提高。     

活化/去活化过程对高密度表面引发聚合反应动力学的影响

利用粗粒化分子动力学方法提出了一个包含活化/去活化可逆过程的表面引发聚合反应模型,用以研究高引发密度表面引发聚合反应过程中不同聚合速率和不同转化几率(活化/去活化)对产物聚合物刷性质的影响.可通过调节聚合反应几率和活化/去活化过程发生的比率,在相对短的时间内制备高引发密度下低分散性的聚合物刷.     

结构对称齐聚(3-甲基噻吩)的电子结构和分子堆积

研究了一类结构对称的新型齐聚(3-甲基噻吩)(二聚体Br2MT和四聚体Br4MT)的电子结构和分子堆积形式.结果表明,随着链的增长,新合成的Br4MT溶液比Br2MT溶液(溶剂CHCl3)的最大紫外吸收波长红移约60 nm,Br2MT和Br4MT的π电子轨道重叠度及斯托克斯位移均较大;广角XRD晶体结构分析表明,该类齐聚(3-甲基噻吩)的π-π堆积晶面间距比聚(3-烷基噻吩)减小了约0.08 nm,分子堆积形式主要为π-共轭平面的堆积,其分子结构趋向于紧密堆积.该结构对称齐聚(3-甲基噻吩)的电子结构和分子堆积形式有利于提高其电荷传输能力.     

基于微芯片的透射电子显微镜的低温纳米精度电子束刻蚀与原位电学输运性质测量

利用微芯片制备技术制备了带有电极的原位电学薄膜芯片,并结合自制的原位透射电镜样品台,实现了低温下透射电子显微镜聚焦电子束对InAs纳米线的精细刻蚀以及不同温度下的原位电学性能测量.研究发现,随着刻蚀区域截面积的减小,纳米线的电导率也随之减小.当纳米线的截面积从大于10000 nm2刻蚀至约800 nm2时,纳米线电导的减小速率与截面积的减小具有线性关系.同时利用低温聚焦电子束刻蚀,在InAs纳米线上原位制备了一个10 nm的纳米点,并在77与300 K下对该纳米点进行了电学性能测量.通过测量发现在77 K时出现库仑阻塞效应,发生了电子隧穿现象;而300 K时,热扰动提供的能量使这种现象消失.     

(苯胺齐聚物-b-聚乙二醇)_3星型刚柔嵌段共聚物的合成

采用3种合成策略来制备(苯胺齐聚物-b-聚乙二醇)3三臂星型刚柔嵌段共聚物,获得了预期的目标产物.对每一种合成策略中各阶段的产物进行了结构表征,分析讨论了氧化偶联策略A和"先臂后核"缩合策略B的优点以及存在的问题,最终发展了简单、高效的"先核后臂"缩合策略C,即从均苯三甲酰氯和氨基/羧基封端苯胺四聚体出发,通过酰基化反应得到单分散的苯胺四聚体星型中间体M03,然后以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDCI)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂,使星型中间体M03与聚乙二醇单甲醚(m-PEG 550)经过脱水缩合反应得到(苯胺四聚体-b-聚乙二醇)3星型刚柔嵌段共聚物,并用红外光谱、质谱、核磁氢谱等进行了表征,表明所获得的产物与预期结构一致.