在空心聚苯乙烯微球表面电沉积Au-Cu双壳层

PS/Au/Cu双壳层核壳复合微球是在自制的电沉积装置中首先在空心聚苯乙烯微球模板上电沉积金形成PS/Au微球,然后再电沉积Cu。首先,PS/Au微球保持了较好的球形度,其中沉积层Au粗糙度低,且厚度达到5.6 μm。由于Au和铜有相同的面心立方晶体结构,所以Cu沿着Au的晶体结构在PS/Au表面沉积。微球断面Au-Cu结合非常紧致,Cu的厚度为8.62 μm,Au的厚度为4.04 μm。PS/Au/Cu微球和Au-Cu双壳层的形貌、厚度,成分和粗糙度是通过3D体式显微镜,SEM、EDS和XRD表征,其结果显示PS/Au/Cu微球及双壳层Au-Cu均匀细致,粗糙度低。     

在空心聚苯乙烯微球表面电沉积Au-Cu双壳层

PS/Au/Cu双壳层核壳复合微球是在自制的电沉积装置中首先在空心聚苯乙烯微球模板上电沉积金形成PS/Au微球,然后再电沉积Cu。首先,PS/Au微球保持了较好的球形度,其中沉积层Au粗糙度低,且厚度达到5.6 μm。由于Au和铜有相同的面心立方晶体结构,所以Cu沿着Au的晶体结构在PS/Au表面沉积。微球断面Au-Cu结合非常紧致,Cu的厚度为8.62 μm,Au的厚度为4.04 μm。PS/Au/Cu微球和Au-Cu双壳层的形貌、厚度,成分和粗糙度是通过3D体式显微镜,SEM、EDS和XRD表征,其结果显示PS/Au/Cu微球及双壳层Au-Cu均匀细致,粗糙度低。     

单分散聚苯乙烯微球的表面皱纹化

首先制备了不同粒径的未交联的单分散聚苯乙烯(PS)微球;而后通过离子溅射技术在PS微球表面沉积了一层均匀光滑的铂(Pt)壳层,得到了PS-Pt核壳结构的复合微球;最后借用溶剂溶胀法诱导微球表面起皱的发生,从而制备了表面带有皱纹微结构形貌的PS微球.系统考察了微球表面Pt层厚度(t)、微球粒径(D)、溶剂组成(即溶胀度)等因素对球面起皱和皱纹形貌的影响,获得了球面皱纹周期与Pt层厚度的指数关系;结合理论分析了其起皱行为,实验结果与理论分析相吻合.此外,将表面起皱与表面等离子体刻蚀技术相结合,实现了表面带有纳米点状凸起与皱纹复合微结构形貌的PS微球的可控制备.     

单分散PS/SiO_2纳米复合微球的制备与表征

采用一种简单和低成本的方法制备单分散SiO2包覆聚苯乙烯(PS)(PS/SiO2)核-壳型纳米复合微球.首先在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在下制备了PS纳米微球,然后在NH4OH/乙醇溶液中通过溶胶-凝胶过程在PS微球表面包覆SiO2.PS纳米微球的制备在水介质中进行,无需使用共单体,使用的是常用的过硫酸钾自由基引发剂;包覆处理前不用进行溶剂交换或离心处理.研究了PVP,NH4OH和原硅酸乙酯(TEOS)的用量对PS/SiO2纳米复合微球尺寸和形态的影响.随着PVP用量增加,PS微球变小,因此得到较小的PS/SiO2纳米复合微球;NH4OH用量对SiO2包覆层的厚度没有影响,但对SiO2包覆层的表面形态有影响,随着NH4OH用量增加包覆层表面变得粗糙;随着TEOS溶液用量增加,生成的SiO2增加,其包覆层的厚度增加.     

共聚物核-银壳复合微球的制备及其结构表征

在银氨溶液中利用原位还原的方法制备出共聚物(PS/PMAA)-银核壳微球。共聚物核平均粒径约为260nm, Ag壳层厚度可通过缓慢滴加不同浓度的银氨溶液控制在15-45 nm.利用TEM、TG、XRD、XPS等分析手段对样品的形貌、结构进行了表征。结果表明银氨溶液滴加速度及溶液浓度为控制复合微球形貌的关键因素。复合微球的形成机理可解释为：Ag纳米微晶首先在共聚物表面形成晶核，随后Ag纳米粒子在晶核表面生长并形成不同厚度的Ag壳层。     

微米级PS-PEDOT核壳型导电微球的合成与拉曼表征

以分散聚合法制备的微米级聚苯乙烯(PS)微球为模板、3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)为单体、过硫酸铵(APS)为引发剂,通过氧化聚合制备了PS-PEDOT核壳型复合导电微球。采用扫描电镜、透射电镜等对导电微球的形貌和结构进行了表征,重点采用拉曼光谱研究了其核壳结构特征。并研究了超声分散、溶液pH以及单体配比对导电微球形貌的影响。实验结果表明:超声的引入可提高导电微球的单分散性,改善微球的形貌。随着pH的降低或单体配比的增加,导电聚合物在PS微球表面的负载量随之增加,当m(EDOT)/m(PS)由0.60增加到1.25时,导电微球的平均粒径由1.76μm增加到1.91μm。     

核壳结构PS/CeO2复合微球的制备及其在化学机械抛光中的应用

以原位化学沉淀的方法制备了不同粒径、包覆结构PS(核)/CeO2(壳)复合微球,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、选区电子衍射、场发射扫描电子显微镜、能谱分析仪、Fourier转换红外光谱仪、热失重分析仪和ζ电位测定仪等手段对所制备样品的微观结构进行了表征。将所制备的复合微球用做磨料,考察其对二氧化硅介质层的抛光性能,用原子力显微镜观察和测量抛光表面的微观形貌、轮廓曲线和粗糙度。结果表明,所制备的PS/CeO2复合微球具有核壳包覆结构,粒径分别约为140,180和220 nm,PS内核被粒径约为5 nm的CeO2颗粒均匀包覆。AFM结果显示,复合磨料的粒径越小,抛光后表面粗糙度越低;且酸性(pH=3)比碱性(pH=10)抛光浆料具有更好的抛光效果。     

单分散PS/PAA聚合物微球的研制

以苯乙烯为单体,采用分散聚合法制备了单分散性的聚苯乙烯(PS)微球,然后以PS微球作为种子、丙烯酸(AA)进行无皂种子乳液聚合制备了PS／PAA微球。考察了单体、引发剂、分散剂用量,反应介质极性和交链剂等因素对微球粒径大小及其分布的影响,探讨了分散聚合的反应机理。结果表明,通过改变反应工艺条件,能够制备粒径为1．0～3．0μm、单分散性很好的PS微球;通过无皂种子乳液聚合得到的核壳结构的PS／PAA微球粒径为2．50μm,多分散系数(PI)为0．0325,酸值为10．27mgNaOH／g,其表面带有羧基的特性能进一步扩大应用范围。     

反应介质pH值和前驱体用量对PSt/TiO_2复合微球结构形态及TiO_2空心微球形貌的影响

首先用聚乙烯亚胺(PEI)对粒径为360 nm的单分散无皂聚苯乙烯(PSt)乳胶粒进行修饰,得到表面荷正电的PSt种子乳液,然后将其滴加到溶有钛酸正丁酯(TBT)的乙醇与水的混合介质中,通过溶胶-凝胶(sol-gel)法制备出了核壳结构PSt/TiO2复合微球,系统研究了体系pH和TBT用量对复合微球结构形态的影响.研究表明,酸性条件不利于核壳结构PSt/TiO2复合微球的形成;当体系pH值为7.2时,可得到包覆完整、TiO2壳层厚度均一的PSt/TiO2复合微球,此后随着体系pH值的升高,包覆厚度逐渐提高;当pH值升高到11.0时,壳层厚度达到最大,但出现了包覆层不完整的复合微球.在固定聚合体系pH为8.5,EtOH/H2O质量比为100/6,表面修饰PSt种子乳液用量为0.5 g(固含量为4%)的条件下,随着TBT用量从0.01 g增加到0.16 g,复合微球壳层厚度从约0 nm逐渐增加到60 nm;当TBT用量增加到0.32 g时,壳层厚度迅速降至12nm,微球表面变得粗糙,并出现大量未包覆微粒;此后随着TBT用量的增加,包覆层厚度逐渐减少,未包覆微球逐渐增多.结果显示,当复合微球中TiO2包覆层达到一定厚度时,经煅烧后才能得到形貌完整的TiO2中空微球.     

N掺杂空心TiO2微球的合成与表征

采用无皂乳液聚合合成的聚苯乙烯(PS)微球为模板、氨水/三乙醇胺为催化体系, 通过溶胶-凝胶方法合成了PS/TiO₂(核/壳)复合微球, 然后通过煅烧制备了N掺杂、锐钛型空心TiO₂微球. 在反应体系中三乙醇胺扮演双重角色, 既是TiO₂生成及包覆过程的抑制剂又是空心TiO₂微球的N掺杂剂. 改变氨水、三乙醇胺和钛酸正丁酯用量可控制TiO₂壳的形态和尺寸. 氨水用量增加, PS/TiO₂复合微球的壳表面变得粗糙|三乙醇胺用量增加, 壳表面变得光滑|钛酸正丁酯用量提高导致壳层变厚. 改变三乙醇胺用量可调节空心TiO₂微球中的N掺杂量|N掺杂空心TiO₂微球具有可见光响应和光催化作用.     

微流控芯片上高电导率介质中聚苯乙烯微球的动电分离

采用三层夹心式、三平行微电极设计制作了聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)/玻璃微流控芯片,通过交流电对在微流控芯片中的高电导率溶液施加电场,达到不同尺寸聚苯乙烯(Polystyrene,PS)微球分离的目的;探讨了微球定向运动的动电学原理。结果表明,在电压为14 V,频率为100 k Hz时,直径为10和25μm的PS微球分离效率最好;在电压为10 V,频率为2 MHz时,直径为5和25μm的PS微球分离效率最好;对于直径分别为5、10和25μm的3种PS微球分离,在电压为11 V,频率为1 MHz时,可以达到大球和另外两种尺寸较小微球的快速有效分离,分离效率均可达90%以上。结果表明,相邻电极中间位置层流区域的形成,对微球分离起到关键作用。     

取向纳米ZnO/Cu_2O异质结阵列的制备及光电特性

以水热合成法制备的一维取向n型ZnO纳米线阵列为衬底,采用电化学沉积法在其上沉积生长一层p型Cu2O半导体包覆层,制备出了新型ZnO/Cu2O异质结纳米线阵列光敏器件.利用XRD、SEM、TEM、XPS、PL及光响应特性等测试方法对样品的形貌、晶体结构、化学成分及光电特性进行了分析表征.研究了生长条件对ZnO/Cu2O异质结纳米线阵列各种特性的影响.研究发现,适宜的沉积电压和沉积时间是保证ZnO/Cu2O异质结光敏器件具有适宜厚度核壳包覆层及较好光响应特性的关键因素.研究结果为ZnO及Cu2O半导体材料在光敏器件中的应用提供了实验基础.     

制备方法对模板法制备SiO_2中空微球形貌的影响

模板法是制备无机中空微球的重要方法之一.首先通过苯乙烯和甲基丙烯酸的无皂乳液聚合法制得表面含羧基、粒径为360nm的单分散聚苯乙烯(PSt)乳胶粒,并以此为模板,分别采用表面改性-前驱体水解法(PHC)和SiO2纳米颗粒层层自组装法(LBL),制备出了不同壳层厚度的PSt/SiO2核壳结构复合微球,然后经500℃煅烧4h,得到SiO2中空微球.利用透射电镜和扫描电镜对微球结构形态进行了表征.研究表明,首先利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对PSt模板微球进行表面改性、然后再在乙醇-水混合介质中进行原硅酸乙酯(TEOS)水解与缩合反应的PHC法,是制备PSt/SiO2核壳结构复合微球的简便方法,复合微球经煅烧可制得表面均匀、结构致密、壳层厚度和形貌可控的SiO2中空微球;而LBL法制备PSt/SiO2核壳结构复合微球的工艺复杂,煅烧后所得SiO2中空微球结构疏松,易于破碎.     

ZnO纳米管有序阵列与Cu2O纳米晶核壳结构的光电化学性能及全固态纳米结构太阳电池研究简

采用电化学方法在铟锡氧化物(ITO)导电玻璃基底上制备了高度有序的ZnO纳米管阵列,然后在ZnO纳米管阵列上电化学沉积Cu2O纳米晶颗粒,获得了一维有序Cu2O/ZnO核壳式纳米阵列结构,通过控制Cu2O纳米晶的沉积电量得到不同厚度的Cu2O壳层,并对该核壳式纳米阵列的形貌和结构进行了分析. 以Cu2O/ZnO一维核壳式纳米阵列结构为光电极组装全固态纳米结构太阳电池,研究了Cu2O壳层厚度对光电极光吸收性能、光电性能以及组装电池光伏性能的影响,优化了电池中对电极材料的喷金厚度. 结果表明,以Cu2O沉积电量为1.5 C的Cu2O/ZnO为光活性层,以4 mA电流下真空镀金20~25 min的铜基底为对电极组装的简易太阳电池最高可获得0.013%的光电转换效率.     

ZnO纳米管有序阵列与Cu_2O纳米晶核壳结构的光电化学性能及全固态纳米结构太阳电池研究

采用电化学方法在铟锡氧化物(ITO)导电玻璃基底上制备了高度有序的ZnO纳米管阵列,然后在ZnO纳米管阵列上电化学沉积Cu2O纳米晶颗粒,获得了一维有序Cu2O/ZnO核壳式纳米阵列结构,通过控制Cu2O纳米晶的沉积电量得到不同厚度的Cu2O壳层,并对该核壳式纳米阵列的形貌和结构进行了分析.以Cu2O/ZnO一维核壳式纳米阵列结构为光电极组装全固态纳米结构太阳电池,研究了Cu2O壳层厚度对光电极光吸收性能、光电性能以及组装电池光伏性能的影响,优化了电池中对电极材料的喷金厚度.结果表明,以Cu2O沉积电量为1.5 C的Cu2O/ZnO为光活性层,以4 mA电流下真空镀金20~25 min的铜基底为对电极组装的简易太阳电池最高可获得0.013%的光电转换效率.     

交联核壳结构PBA/PS和PBA/PMMA纳米微球的制备与应用

考察了聚丙烯酸丁酯/聚苯乙烯(PBA/PS)以及聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯(PBA/PMMA)交联核壳结构纳米高分子微球的制备方法,并对其在尼龙复合材料中的应用进行了初步研究.结果表明,通过交联剂的引入使粒子核层和壳层内部均形成了高度交联的结构,可以限制亲水性较小的聚苯乙烯(PS)壳层向粒子内部迁移的趋势;制备出的微球平均粒径为40~50 nm,粒径分布很窄.采用饥饿态加料方式加入第二单体不仅可以使微球具有较高的产率和凝胶率,而且可以使其具有更理想的核壳结构和更窄的粒径分布.此外,将合成出的PBA/PMMA核壳粒子对尼龙6基体进行复合的结果表明,由于该微球表面与尼龙6基体之间具有较强的界面相互作用且微球具有较大的形变能力,可以在基体中形成良好的分散,在保持材料强度的同时有效地提高了其刚性和韧性.     

双槽法电沉积Cu/Ni多层纳米线有序阵列

以多孔阳极氧化铝（AAO）为模板，采用双槽法电沉积工艺制得高度有序的Cu/Ni多层纳米线阵列。利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对Cu/Ni多层纳米线进行了表征，观察到纳米线表面平滑，多层结构清晰，各子层厚度均匀，直径约为 100 nm，与AAO模板孔径基本一致。由选区电子衍射（SAED）照片可知，多层纳米线中Cu层和Ni层均为单晶结构。振动样品磁强计（VSM）测试结果表明，Cu/Ni多层纳米线阵列具有明显的垂直磁各向异性，外加磁场垂直和平行于AAO模板表面时，磁滞回线的矩形比分别为 0.701 和 0.101 ，矫顽力分别为 589 Oe和 202 Oe。通过控制铝阳极氧化工艺及电沉积时间，可获得不同直径、不同子层厚度的Cu/Ni多层纳米线阵列。     

纳米金属多层膜与多层纳米线的电化学制备及其表征

分别采用单槽法和双槽法电沉积Cu/Co多层膜.研究了两种电沉积方法制备多层膜的工艺条件,利用电化学方法、XRD和SEM对多层膜进行表征,并对Cu/Co多层膜的巨磁阻性能进行了测试. 采用电沉积多层膜的方法，以多孔铝阳极氧化膜（AAO）为模板,在纳米孔内沉积Cu/Co多层线,采用TEM对多层纳米线进行了表征.     

聚合物模板微球表面电性对中空二氧化硅微球形貌的影响

分别以过硫酸钾和偶氮二异丁基脒盐酸盐为引发剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂,在水中引发苯乙烯聚合制备了2种表面分别带负电性和正电性基团的聚苯乙烯(PS)模板微球.在氨水催化下,利用正硅酸乙酯的水解缩合,形成PS/SiO_2复合微球,去除模板后得到中空SiO_2微球,并对其进行FTIR、电子显微镜、TGA以及氮气吸附等分析表征.结果表明,PS模板微球表面的电性决定了OH-的分布,从而导致PS模板微球表面SiO_2壳层不同的形成机制.当以表面带负电的PS微球为模板时,可得到树莓状的中空SiO_2微球;而以表面带正电的PS微球为模板时,得到是表面光滑的,具有介孔结构的中空SiO_2微球.     

单原子分散的Au/Cu(111)表面合金的表面结构与吸附性质

Au-Cu双金属合金纳米颗粒对包括CO氧化和CO2还原等在内的多个反应有较好的催化活性,然而关于其表面性质的研究却相当匮乏。在此工作中,我们通过对低覆盖度的Au/Cu(111)和Cu/Au(111)双金属薄膜退火,制备出了单原子级分散的Au/Cu(111)和Cu/Au(111)合金化表面,并利用高分辨扫描隧道显微镜(STM)和扫描隧道谱(STS)进一步研究了掺杂原子的电子性质及其对CO吸附行为的影响。研究发现,分散在Cu(111)表面的表层和次表层Au单原子在STM上表现出不同衬度。在-0.5 e V附近,前者表现出相较于Cu(111)明显增强的电子态密度,而后者则明显减弱。吸附实验表明表层Au单原子对CO的吸附能力并没有得到增强,甚至会减弱其周围Cu原子的吸附能力。与Au在Cu(111)表面较好的分散相反,Cu原子倾向于钻入Au(111)的次表层,并且形成多原子聚集体。且Cu原子受Au(111)衬底吸电子作用的影响,其对CO的吸附能力明显减弱。这个研究结果揭示了合金表面的微观结构与性质的关联,为进一步阐明Au-Cu双金属催化剂的表面反应机理提供参考。