以催化应用为纽带链接基础化学2课程与多学科的交叉融合

“基础化学2”是面向“基础学科拔尖学生培养计划”大一本科生开设的一门理科专业基础课。针对学生因专业选择余地大容易觉得课程与专业联系不够紧密而学习积极性不高的问题，提出以元素及其化合物的催化应用为纽带，寻找合适的切入点，将化学基础知识与各相关学科研究前沿及工业应用相联系，建设具有学科交叉特色的基础化学教学体系的建议，突出培养学生的学科创新思维能力，体现理论与实践相结合的教学特色。     

网状多级孔结构氧化铁的制备、合成机理及其光催化性质

以九水合硝酸铁为原料, 利用改进的聚合诱导胶体聚集(PICA)的方法制备出三维网络状多级孔结构氧化铁(HPH). 此结构的制备关键是在合成过程中尿素和甲醛聚合生成脲醛树脂(UF). 脲醛树脂一方面在铁的羟基氧化物生长过程中与之杂化形成杂化产物Fe-UF, 另一方面则进一步聚合, 形成脲醛树脂微球(UFM). 脲醛树脂微球作为模板诱导杂化产物Fe-UF在其表面的聚集. 微球与微球之间则由于表面存在的脲醛树脂间的聚合会相互交联形成网络状结构. 经过煅烧处理后, 脲醛树脂及脲醛树脂微球的分解导致不同尺寸孔结构的生成. 光催化研究结果表明, 产物对罗丹明B的降解效率是商用纳米氧化铁的4倍.     

分级结构纳米材料的液相合成策略

由于具有多层次、多维度、多组分的耦合和协同效应,分级结构纳米材料的设计合成近年来吸引了广泛的关注.本文从分级结构的三种实现方式,即核壳结构、节型结构和分支结构,分别介绍其液相合成方法进展,并侧重从晶体成核生长和反应动力学等角度对分级结构的形成原理和影响因素进行阐述.总的来说,分级结构材料的构筑主要涉及次级结构材料在初级结构材料上的异质成核生长或两种材料之间的成分交换.其中,材料之间的晶格匹配度、次级结构材料的过饱和度及化学成键情况等是影响二次相成核位点及方式的重要因素,而对晶面能的调控是调节二次相材料生长行为的重要途径.对基于成分交换的合成策略来讲,一个重要的前提条件是两种材料具有相同的阴离子或阳离子.     

α-ZnS纳米粒子的制备及其光致发光和拉曼特性

以湿化学法合成了直径约35 nm的蓬松的α-ZnS球形纳米粒子. XRD与TEM结果表明, 硫化锌球形纳米粒子由粒径约6 nm的二次晶粒组成. 光致发光光谱表明, 所得样品分别在约430 nm及360 nm处各有一个发射谱带, 前者源于ZnS的表面缺陷发射, 后者可被指认为六方相ZnS的近带边发射. 拉曼表征结果表明, 在较高激光功率的照射下, 没有观察到样品的光氧化现象, 表明所制备的硫化锌纳米粒子结构较为稳定.     

过生长法制备准凹面体状Pt-Ni纳米合金及其甲醇氧化电催化性能(英文)

通过溶剂热法,成功制备了准凹面体状Pt-Ni合金纳米结构.不同角度的透射电镜照片和三维模型图表明,准凹面体与以立方八面体为基底,在其十二个顶点进行外延生长所形成的结构相对应.高分辨电镜(HRTEM),选区电子衍射(SAED)和X射线粉末衍射(XRD)表征结果表明,外延部分与内核部分组成成分不同.在进行系统对照实验的基础上提出了同步刻蚀-过生长机理来解释准凹面体的形成过程.电化学测试表明,准凹面体对甲醇氧化具有很高的催化活性,按质量归一的催化活性是相同条件下制备所得纯Pt颗粒的3倍,是商用Pt/C的13.6倍.X射线光电子能谱数据表明,Ni的引入有效降低了Pt的原子结合能,这可能对催化活性的提高起到了关键作用.     

基于溶液配位化学过程调控的中空单晶氧化铁纳米材料

本文简要综述了本课题组近年来在单晶氧化铁空心纳米结构制备与生长机理研究方面的相关工作.通过采用磷酸根与硫酸根的双阴离子调节,结合反应时间、反应温度等条件的改变,实现了对α-Fe2O3单晶空心纳米结构形貌、尺寸和表面结构的良好调控,并提出一种针对非层状结构纳米环/纳米管新颖生长机理,即"配位辅助的定向溶解机理".以所制备的α-Fe2O3为前驱体,采用气相还原方法,成功制备得到了系列单晶Fe3O4和γ-Fe2O3管状及环状纳米结构,并对单个Fe3O4纳米环的磁学行为进行了考察.     

金/氧化亚铜异质球的制备及其可见光催化性能

使用L-半胱氨酸作为连接剂, 利用硼氢化钠原位还原预先吸附在介孔氧化亚铜表面的氯金酸根离子,得到了Au/Cu₂O异质结构. 应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)光谱和N₂物理吸附等手段对催化剂进行表征, 并以λ>400 nm的可见光作为光源, 评价了该催化剂光催化降解亚甲基蓝(MB)的活性. 实验结果表明, 直径为4 nm的金颗粒完好地负载在介孔氧化亚铜的表面, 并且介孔氧化亚铜的细微结构与孔径均未发生变化. 研究表明, 以乙醇作为反应溶剂有效抑制了AuCl₄^-与Cu₂O之间的氧化还原反应, 从而有利于氧化亚铜介孔结构的保持及金颗粒的原位还原. 光催化降解亚甲基蓝的结果表明, Au/Cu₂O异质结构的光催化活性比纯氧化亚铜光催化活性有明显提高. 推测其光催化性能提高的主要原因如下: 一方面, 金颗粒良好的导电性有利于氧化亚铜表面电子的快速转移, 实现电子-空穴分离; 另一方面, 金颗粒可能存在的表面等离子共振现象加速了光生电子的产生.     

孔隙结构可调的Cu2O球状纳米结构及其NO2气体传感性质

报道在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的协助作用下,通过简单调节OH^-离子的浓度及Cu²⁺的释放速度,将Cu₂O调节为具有不同空腔特征(介孔、空心及实心)结构的纳米球.研究表明, OH^-根离子的扩散动力学是决定产物结构的关键因素.当[OH^-] > 0.05 mol·L^-1时,高的化学势使其迅速扩散到PVP胶团内部,与吸附在PVP链上的Cu²⁺反应形成Cu(OH)₂,在抗坏血酸(Vc)的还原作用下经过重结晶得到Cu₂O实心球纳米结构;当[OH^-] < 0.025 mol·L^-1时,其扩散速度下降,首先与吸附在PVP胶团外部的Cu²⁺反应形成Cu(OH)₂, Cu(OH)₂的形成阻碍了OH^-离子的向内扩散,形成具有较大空腔(~220 nm)的空心球;当0.025 mol·L^-1 < [OH^-] < 0.05 mol·L^-1时,形成较小空腔(30-60 nm)的空心球.以NH₃水为OH^-缓释源时,虽然OH^-浓度较低,但同时Cu²⁺的浓度也低,胶团外部形成的Cu(OH)₂不足以阻碍OH^-离子的向内扩散,反应过程中NH₃的释放及较低的OH^-浓度阻碍了重结晶的发生,从而形成Cu₂O介孔纳米球.对三种典型结构特征的产物进行了NO₂气体传感性质研究,结果表明, Cu₂O介孔纳米球相比空心结构和实心结构具有更为优异的响应性.结合比表面积数据,我们认为介孔纳米球疏散的结构有利于NO₂气体的扩散和O₂的吸附,从而表现出了更灵敏的气体传感性.     

氯化稀土与苯基羧甲基亚砜配合物的合成、表征及Eu(Ⅲ)配合物的发光

稀土配合物;荧光;氯化稀土与苯基羧甲基亚砜配合物的合成、表征及Eu(Ⅲ)配合物的发光