介孔固体及介孔复合体

介绍了介孔固体和介孔复合体的基本概念及基制备方法，结构，性能特点，应用情况，简要综述了这一新学科的研究状况，并展望了它的发展前景。     

介孔二氧化硅双重孔隙的导热特性研究

介孔二氧化硅颗粒的双重孔隙分布特征对材料的导热性能具有显著影响。本文通过微观形态表征分析了介孔二氧化硅的复合孔道,并基于受限空间内的气体分子动力学理论,构建了双重孔隙结构的热导率关联模型。为了验证理论模型的合理性与准确性,采用瞬态热带法测量了介孔二氧化硅材料(MCM-41和SBA-15)在0～30 MPa和20～550℃的环境压力及温度变化下的有效热导率。实验测量结果表明,本文理论模型可以有效预测介孔二氧化硅颗粒热导率的变化规律。进一步根据模型分析可知,材料热导率随着环境温度及压力的升高而增长,表现出明显的正相关性,同时其微观结构的差异也是热导率变化的决定性因素。     

介孔碳材料对蛋白质的吸附行为

用紫外分光光度法,找出介孔碳材料对蛋白质的最佳吸附条件,并测定出该介孔碳材料对溶菌酶的最大吸附量.主要从3方面研究介孔碳材料对蛋白质吸附行为的影响.分别是介孔碳材料对蛋白质吸附行为随接触时间的变化产生的影响,pH值的改变对介孔碳材料吸附蛋白质行为的影响,以及介孔碳材料的量的改变对蛋白质吸附行为随接触时间的变化产生的影响.结果表明,当溶菌酶溶液的初始浓度为210μmol/L,pH值为11.0,接触时间为96h时介孔碳材料对蛋白质即可达到吸附饱和.该介孔碳材料在最佳条件下对溶菌酶的最大吸附量为27.32μmol/g,表现出优越的溶菌酶吸附性能.     

介孔二氧化硅基导电聚合物复合材料热导率的实验研究

本文首先制备并表征了介孔二氧化硅SBA-15、 填充导电聚合物的复合材料PANI/SBA-15和复合材料PPy/SBA-15, 并建立双流计实验台开展了材料压片情况下的热导率研究. 在测量得到复合材料热导率的基础上, 引入当量孔径, 结合测量孔径对 PANI/SBA-15和PPy/SBA-15复合材料热导率随填充量的变化进行了定性分析. 分析表明: PANI/SBA-15和PPy/SBA-15复合材料的热导率比基材SBA-15的热导率大得多; 在相同的测量孔径和当量孔径情况下, PANI/SBA-15复合材料的热导率比PPy/SBA-15复合材料的热导率大; 导电聚合物填充到复合材料孔道内和孔道外都有助于热导率的提高, 填充到孔道内比填充到孔道外对热导率提高的贡献更大.     

介孔材料MCM-41的导热研究

文章根据二氧化硅介孔材料MCM-41纳米孔结构特点,首先建立和验证了纳米结构单元模型,然后使用平衡分子动力学方法模拟了孔壁热导率;接着耦合孔隙内气体导热,开展了一维传热分析,最终提炼出MCM-41的有效热导率表达式;并对壁厚、孔径和孔隙率对热导率的影响进行了分析.研究结果表明,MCM-41具有良好的绝热性能,其有效热导率随孔隙率增大近似呈线性减小,且表现出各向异性;导热性能沿孔道长度方向表现出准一维特性.关键词：有效热导率介孔材料MCM-41平衡分子动力学     

聚乙烯亚胺改性介孔氧化硅载体孔结构的调控机理

以三嵌段共聚物聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(P123)为模板,硅酸四乙酯(TEOS,C₈H₂₀O₄Si)为硅源合成了比表面积高达712.5 m²/g,孔体积为2.44 cm³/g的新型介孔氧化硅载体(MCF).通过正电子湮没寿命谱(PALS)以及常规表征手段;例如N₂吸附脱附、透射电子显微镜、热重分析、傅里叶变换红外光谱等系统研究了聚乙烯亚胺(PEI)改性MCF对纳米尺度孔结构的影响.结果表明,合成的MCF具有明显的无序介孔结构,孔与孔之间通过窗口相互连接形成了一个连续的、具有良好热稳定性的多孔通道网络,同时可以直观看到有机胺PEI已被成功引入到MCF通道中.为了更全面地评估材料孔径的变化情况,通过高灵敏度、可探测亚纳米量级的正电子湮没技术研究正电子在PEI负载MCF中的湮没机制,发现存在τ₃和τ₄个长寿命分量,表明样品中存在微孔和介孔.同时由于PEI分子的引入,导致τ₃和τ_...     

纳米Ni/SiO2介孔复合体的制备与超顺磁性

采用溶胶－凝胶法制备了Ni^2+的SiO2干凝胶,再通过化学还原得到了纳米Ni/SiO2介孔复合体。从样品的透射电子显微镜观测结果可估算出,介孔复合体中Ni粒子的尺寸约为11－12nm。样品的磁性测量结果表明,与通常的Ni纳米颗粒相比,纳米Ni/SiO2介孔复合体中纳米Ni粒子的粒径在大于理论计算的纳米Ni粒子的临界尺寸时,仍能够保持超顺磁状态。在一定温度范围内,提高还原温度有利于复合体中纳米Ni粒子向超顺磁状态转变。     

Er3+在二氧化硅介孔分子筛中的高效率发光及其分析

研究了一种新型的负载Er3 的二氧化硅介孔分子筛纳米材料,分析了其在有无功能化试剂全氟甲基磺酰(bis(perfluoromethylsulfonyl)amine)修饰作用下的吸收和荧光光谱特性,获得了高强度的荧光发射.应用Judd-OfelI理论计算了强度参数(Ω2=1.88×10-20,Ω4=5.45×10-20 cm2,Ω6=3.11×1O-20cm2)、跃迁振子强度、自发跃迁概率、能级辐射寿命等重要的光谱参数,讨论了吸收和发射跃迁截面(Ωem=10.9×10-21 cm2),研究了在介孔分子筛纳米材料中的Er3 在不同的抽运功率条件下的荧光强度变化情况.比较了Er3 在不同基质材料中的带宽特性.研究表明二氧化硅介孔分子筛有利于实现高效率的激光输出或具有较宽带宽的高增益光放大,能够成为掺铒激光器或光放大器的新型基质材料.     

α-Al_2O_3介孔材料导热特性的模拟

本文针对α-Al2O3有序介孔材料的导热特性开展分子动力学模拟分析.提出了一种保证电中性的孔道结构构造方法;采用逆非平衡分子动力学方法(muller-plathe法),选取Matsui势为作用势,模拟计算了Al2O3介孔晶体材料在不同环境温度下沿孔道轴向方向的热导率;并借助全面实验分析法,设计了模拟条件,以考察孔径和孔隙率对热导率的影响.模拟结果显示:介孔Al2O3热导率先随温度的升高呈上升趋势,并在200—400 K之间取得极值;而后在400—1400 K范围内,热导率随温度的升高几乎呈线性下降.孔隙率一定时,随孔径增大,介孔Al2O3材料比表面积降低,界面散射的抑制作用减弱,使材料热导率略有上升;孔径一定时,随孔隙率上升,孔道壁面声子数减少,材料热导率下降明显;相对于孔径因素,材料孔隙率对声子导热影响更大.     

纳米介孔ZrO2及其表面修饰的发光性质

水热合成法制备的高度有序多孔ZrO2具有规则六角排列、均匀纳米孔洞(约1．8nm)，并且其蓝、(近)紫外光发射强度比纳米微晶材料高2个数量级。本文研究了纳米介孔ZrO2这种不同于常规体材料与纳米晶材料的特殊发光性质。通过化学方法对纳米介孔ZrO2进行表面修饰后，能进一步提高其光发射聋度约3倍。通过这些发光性质的研究，以期增进对ZrO2发光机理的认识。     

Delayed fluorescence of porphyrins in different media

Lifetimes of TPPS₄ (meso-tetraphenylporphine tetrasulfonate) triplet states were measured for liquid solutions of different acidity and viscosity and as a function of acceptor concentration for different acceptors (bovine serum albumin, tryptophan and furfuryl alcohol). Triplet lifetimes were estimated by monitoring the decay of TPPS₄ delayed fluorescence of E-type. The lifetime of delayed fluorencence depends on the concentration of O₂, since the latter is an effective quencher of the triplet state. The lifetime is shown to be influenced mainly by degree of aggregation state of TPPS₄ and, therefore, by the pH of the solution, decreasing with pH and for each pH remaining constant over a wide range of acceptor concentrations. The monomeric species is found to have the longest triplet lifetime in aqueous phosphate-buffered saline solution at neutral pH, especially when bound to albumin, despite of the low viscosity and protonated nature of the medium.     

红光/近红外光响应碳点在肿瘤治疗中的应用进展

碳点作为一种新型碳纳米材料,具有优异的光学特性、良好的生物相容性以及催化活性,在生物医学、能源、环境等领域展现出巨大的应用潜力。红光/近红外光响应碳点具有组织穿透深度大、生物体自发光干扰较小、对组织损伤小等优点,在生物医学研究领域倍受关注。本文首先介绍了影响碳点吸收/发光的因素,随后评述了近几年红光/近红外光响应碳点在肿瘤治疗中的新进展,主要包括光动力治疗、光热治疗、光动力/光热协同治疗等。同时,针对肿瘤微环境的特点,介绍了微环境响应型碳点及其在肿瘤治疗中的应用研究进展。最后,对碳点在肿瘤治疗领域存在的挑战进行了展望。     

发光二极管应用于光动力学疗法的可行性分析

讨论了发光二极管(Light-emitting-diode,LED)在航天医学中作为激光器的替代光源用于光动力学疗法(Photodynamic therapy,PDT)的可行性。分析了发光二极管用于光动力学疗法的优势,介绍了LED用于不同类型光敏剂进行PDT治疗的实验研究,概括了LED-PDT治疗系统在国内外的研制现状。说明了LED替代激光器作为PDT的激发光源是可行的。LED作为我国航天医学领域中的一种重要光源,为维护航天员的健康将会发挥重要作用。     

Luminescence Study of Singlet Oxygen Production by Meso-Tetraphenylporphine

The research in the field of the photodynamic therapy of cancer (PDT) is focused on a development of photosensitizers exhibiting high quantum yield of singlet oxygen production. Direct time-resolved spectroscopic observation of singlet oxygen phosphorescence can provide time constants of its population and depopulation as well as photosensitizer phosphorescence lifetime and relative quantum yields. In our contribution, a study of time and spectral resolved phosphorescence of singlet oxygen photosensitized by meso-tetraphenylporphine in acetone together with the photosensitizer phosphorescence is presented. Time constants of singlet oxygen population and depopulation were determined at wide range of photosensitizer concentrations. The time constant of singlet oxygen generation (0.28 ± 0.01) s is slightly shorter then the lifetime of photosensitizer's triplet state (0.32 ± 0.01) s. It is caused by lower ability of TPP aggregates to transfer excitation energy to oxygen. The lifetime of singlet oxygen (50 s) decreases with increasing photosensitizer concentration. Therefore, the photosensitizer acts also as a quencher of oxygen singlet state, similarly to the effects observed in [A. A. Krasnovsky, P. Cheng, R. E. Blankenship, T. A. Moore, and D. Gust (1993). Photochem. Photobiol. 57, 324–330; H. Küpper, R. Ddic, A. Svoboda, J. Hála, and P. M. H. Kroneck (2002). Biochim. Biophys. Acta Gen. Subj. 1572, 107–113]. Moreover, the increasing concentraion of the photosensitizer causes a slight hypsochromic shift of the singlet oxygen luminescence maximum.     

The Efficiency of the Formation of Singlet Oxygen by a Sensitizer Based on Zinc Phthalocyanine

Using zinc octa(diethoxyphosphenylmethyl)phthalocyanine as an example, we determined experimentally the quantum yield of generation of singlet oxygen () which makes it possible to evaluate quantitatively the efficiency of photogeneration of ¹O₂ and the influence of biomolecules on this parameter. It is shown that the efficiency of generation of singlet oxygen by the sensitizers used in photodynamic therapy depends on their state in a solution and increases with disaggregation of the dye and its interaction with biomolecules. It is established that phthalocyanine in an aqueous buffer solution sensitizes the formation of ¹O₂ with the quantum yield = 0.16 ± 0.02. On introduction of the detergent Triton X100 into the buffer solution of phthalocyanine, increases up to 0.48 ± 0.07. In a microheterogeneous medium (buffer + albumin) = 0.42.