基于磁响应光子晶体与量子点的多重变色防伪研究

结合Fe₃O₄@SiO₂ (M)超顺磁胶体粒子动态连续的磁致变色和碲化镉量子点(CdTe QDs)瞬时发射的光致发光特性, 采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性体封装含有M胶体粒子和CdTe QDs的乙二醇(EG)微液滴, 制得了具有多重变色功能的M/QDs/EG/PDMS复合薄膜. 利用光学显微镜、光纤光谱仪、荧光光谱仪、数码相机、拉力试验机对复合薄膜的内部结构、光学性质及力学性能进行表征. 结果表明, 在外界磁场的诱导下, 复合薄膜瞬时呈现明亮的结构色, 且随着磁场强度的降低, 复合薄膜的衍射波长发生连续红移, 移动范围可达145 nm. 此外, 在紫外光的激发下, 复合薄膜可呈现特定波长的荧光发射, 具备良好的光致发光特性. 同时, 复合薄膜断裂伸长率可达132%, 表现出良好的弹性, 这为其附着在不同材料表面实现防伪应用提供了基础. 进一步地, 通过图案化设计, 可制得响应变色迅速、图案隐现可逆、颜色变化多样的防伪薄膜, 这有利于其在信息加密和高级别防伪领域中的应用.     

磁场增强大气压等离子体射流对镍钴合金泡沫的表面改性

用磁场增强大气压等离子体射流（APPJ）限域改性镍钴合金泡沫（NCF）,并在纯水中原位生长镍钴氢氧化物(NiCo（OH）2),探讨等离子体射流对氢氧化物纳米材料电催化性能的影响。结果表明：磁场可有效提高APPJ改性位置的放电强度和活性粒子浓度,提升镍钴氢氧化物纳米晶核的形成密度,加速后续纯水中氢氧化物生长速度。此外,氧化物纳米六方体镶嵌在纳米片边缘,有利于增强电催化稳定性。制备的MOx-M（OH）2/PMNCF电极材料在碱性溶液中(1 mol·L-1 KOH)传递析氢（HER）析氧（OER）电流密度为100 mA·cm-2时,过电位分别为248和385 mV,优于其他化学法制备的同类材料。本文为过渡金属化合物电催化材料的绿色构建提供了一种新方法。     

二维有序磁性Co纳米球阵列膜构筑及其光学性能研究

周期性纳米结构阵列因其独特的光学效应在新型传感技术领域具有巨大的应用潜力,引起人们极大的兴趣。其光学特性依赖于形貌和结构参数,一般可通过调整这些参数来调控其光学性能,而通过外加磁场调节其光学性能鲜有报道。通过气液自组装法制备胶体晶体模板,采用等离子体刻蚀技术实现了对胶体晶体模板结构尺寸的调控。在此基础上,结合磁控溅射技术合成了具有六角周期性排列的亚波长尺寸磁性Co纳米球阵列膜,并研究了其在结构参数和外磁场作用下的光学性质。通过紫外-可见-近红外光反射谱发现,随着刻蚀时间从0 min增加到4.5 min,在可见光波段,光反射峰波长从512 nm蓝移到430 nm,蓝移了82 nm,峰强从10.69%降低到7.96%,减弱了2.73%;在近红外光波段,光反射峰波长从1 929 nm蓝移到1 692 nm,蓝移了237 nm,峰强从10.92%降低到7.91%,减弱了3.01%。通过控制刻蚀的时间,可实现对Co纳米球阵列膜光反射峰峰位和峰强的有效调控。对未刻蚀和刻蚀的Co纳米球阵列膜施加一个垂直的外加磁场,在外磁场作用下,二者的光反射峰峰强均表现出不同程度的增强。随着外加磁场的逐增,未经刻蚀...     

磁性Co/TiB2室温高效催化氨硼烷产氢及串联降解有机污染物

通过熔盐法制备TiB₂载体,并采用简单的沉淀-沉积法制备了Co/TiB₂磁性可回收纳米催化剂,用于室温催化氨硼烷（NH₃BH₃）溶液产氢及串联降解对硝基苯酚（4-NP）及偶氮染料酸性橙7（AO7）、酸性红1（AR1）和甲基橙（MO）等有机污染物。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、振动样品磁强计等表征方法对催化剂的微观形貌和结构等进行分析。结果表明,Co纳米粒子均匀地分布在TiB₂载体表面,晶粒尺寸约为40 nm,并且被TiB₂载体包覆,具有典型的金属-载体强相互作用。Co/TiB₂表现出优异的室温催化NH₃BH₃溶液产氢活性,产氢速率为565.8 mol_H2·mol_cat^-1·h^-1。在串联降解有机污染物反应中,Co/TiB₂在7 min内催化4-NP氨基化的转化率接近100%,反应速率常数高达0.72 min^-1;降解AO7的反应速率常数在3种偶氮染料中最高（0.34 min^-1）。通过EPR-DMPO（EPR=电子顺磁共振,DMPO=5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物）自由基捕获实验检测出Co/TiB₂+NH₃BH₃催化体系中产生大量的氢自由基（·H）。得益于·H的强还原性,Co/TiB₂+NH₃BH₃催化体系能够将4-NP氨基化为具有更高价值的对氨基苯酚（4-AP）,同时能够还原偶氮染料分子中的显色基团偶氮基（—N=N—）。     

光交联自支撑丝素蛋白水凝胶的三维快速成型

将丝素蛋白(SF)光诱导自交联原理与挤出式三维(3D)打印相结合, 开发了光交联自支撑SF水凝胶的原位成型加工技术. 采用旋转流变仪、 光流变测试系统和改装的挤出式3D打印设备等对SF溶液的流变性能、 光交联性能和成型加工性能等进行研究. 结果表明, SF溶液主要表现为黏性特征, 结构强度和稳定性均较差. 利用SF的光诱导自交联特性, 以三联吡啶氯化钌[Ru(Ⅱ)]和过硫酸钾(KPS)为蓝光引发体系, 可实现SF水凝胶的快速光交联成型. SF光交联行为符合指数函数增长模型, 因“滤镜效应”, 当Ru(Ⅱ)的浓度为0.05 mmol/L时, SF具有最佳的光交联性能. 通过调节气压、 针头孔径、 移动速度及固化速率等参数, 采用3D打印设备可实现从单层几何结构到多层三维网络构型SF凝胶材料的高效、 精准构建, 为SF的生物3D打印提供了新思路.     

Cu3N自支撑电极制备及其电催化氮气还原性能研究

利用可再生能源衍生电力电催化氮气（N₂）还原制氨（NH₃）为实现绿色可持续发展提供了新思路,但该过程需要高效率、高选择性和高稳定性的廉价电催化剂。过渡金属氮化物（TMNs）由于其独特的电子结构和催化机理近年来被广泛研究应用于电催化氮气还原反应（NRR）,但是目前关于氮化铜材料的电催化NRR研究报道较少。本研究采用简单一步氮化法将泡沫铜（CF）高温氮化制备了三维自支撑型氮化铜电极（Cu₃N/CF）,通过各种表征手段对该电极进行了系统的结构分析和形貌表征,并研究了其在中性条件下的电催化NRR性能和稳定性。结果表明,在0.1 mol/L Na2SO4溶液中,Cu₃N/CF电极在-0.2 V的电位下具有最佳的电催化NRR性能,其NH₃速率为1.12×10^-10 mol/（s·cm²）,法拉第效率为1.5%,并且表现出优异的电催化循环稳定性和结构稳定性。     

可降解塑料特征分析与快速鉴别方法研究进展

塑料污染是一个重大的全球环境问题。可降解塑料替代传统塑料制品成为缓解塑料污染的重要手段,但市场中可降解塑料虚假宣传等现象频发。综述了近年来塑料分析的几种常见方法以及它们的优点和局限性,旨在为可降解塑料的特征分析和快速鉴别提供一定的理论依据和技术支持,为市场监管提供有力的帮助。随着可降解塑料的快速发展和普及,其检测分析技术需要向更快速、更准确的方向不断发展进步。     

Ag/MgO串联协同催化降解偶氮染料

以纳米氧化镁为载体，采用浸渍法制备过渡金属负载型催化剂。测试其对染料的降解性能后筛选出了效果最优的催化剂Ag/MgO，并采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）、扩展X射线吸收精细结构谱（EXAFS）以及X射线吸收近边结构（XANES）等表征方法对该催化材料的结构特征、微观形貌进行分析。通过表征分析发现Ag是以纳米簇的形式均匀地分散在MgO表面，Ag和Mg之间形成了双金属位点，且催化剂中Ag的电子密度较高，从而具有较高的催化活性。在甲醛溶液中，在室温、无需光热等条件下即可高效降解偶氮染料AR1。该反应体系中影响降解效果的因素主要是温度和甲醛浓度，温度升高，降解效率增大，但甲醛浓度有最优值（1 mol·L^-1）。通过自由基捕获实验测得反应中有2种自由基在发挥作用，即具有还原性的氢自由基和具有氧化性的超氧自由基，它们的协同作用可以将染料分子中的显色基团（—N=N—）轻易地破坏，这种“还原-氧化”的协同作用机制提高了反应效率。此外，醛类也是常见污染物之一，将其作为助剂的同时达到了“以污治污”的效果。     

CuPd/MgO室温高效催化甲醛溶液产氢

采用浸渍还原法制备了MgO负载纳米CuPd合金的复合催化剂(CuPd/MgO)。该催化剂在室温催化甲醛溶液重整产氢过程中表现出优异的催化性能,转换频率(TOF)高达812.6 h^-1,分别是相同条件下Cu/MgO (TOF=356.7 h^-1)和Pd/MgO (TOF=34.8 h^-1)的2.3倍和23倍。基于实验测试和表征结果,发现CuPd/MgO催化剂中纳米CuPd合金与表面富集缺陷的MgO载体之间存在金属-载体强相互作用。这种相互作用能够促进氧气在催化剂表面吸附活化并生成活性氧物种(超氧阴离子自由基,·O₂^-),·O₂^-先后促进甲醛中的C—H键断裂和水分子的解离,随后与反应体系中生成的质子及氢自由基(·H)依次结合,最终实现氢气的析出与氧气的再生。