核壳结构纳米粒子

纳米粒子由于具有大量的潜在应用,近年来已引起人们极大的关注。通过表面改性(如制备核壳结构的纳米粒子)可以使其获得更多特殊的性质。本文就最近几年制备壳核结构纳米粒子的方法进行了总结,根据其核、壳的不同材料进行了分类,并对其中某些方法进行了比较。     

Ag@Ag2S核壳结构纳米粒子的合成及光热转换性能研究

由于核壳结构的硫化银纳米材料不仅具有特殊的光学、电学性质而且还具有生物相容性,因此Ag@Ag_2S纳米材料的研究受到了国内外学者的高度关注。本课题以硫酸银或硝酸银为银源,以CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)或聚乙烯吡咯烷酮为分散保护剂,以葡萄糖、聚乙烯吡咯烷酮或甲酸为还原剂,用硫代硫酸钠对所得的银纳米粒子进行硫化,将产物用SEM和EDS进行分析,证明得到了具有核壳结构的Ag@Ag_2S纳米粒子。最后对所得的Ag@Ag_2S纳米粒子进行光热转换性能研究,表明了用聚乙烯吡咯烷酮做还原剂得到的Ag@Ag_2S纳米粒子光热转换性能最好。     

铝纳米粒子表面引发聚合制备核壳纳米结构

利用硅烷偶联剂引发法制备核壳结构金属铝纳米粒子(Al NPs)@聚合物, 并研究了聚合反应时间和单体浓度对核壳结构尺寸的影响. 首先合成了硅烷偶联引发剂{2-溴-2-甲基-[3-(三甲氧基硅基)丙基]丙酰胺}, 并通过在甲苯中回流的方法, 将其锚定在金属铝纳米粒子表面. 然后, 在粒子表面引发甲基丙烯酸甲酯的原子转移自由基聚合, 形成聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)壳层. 通过核磁共振波谱仪(NMR)和傅里叶变换红外光谱仪 (FTIR)证明了引发剂和PMMA的成功接枝. 透射电子显微镜(TEM)图像表明, PMMA改性后的金属铝纳米粒子的尺寸和形貌基本不变, 且被厚度约为15 nm聚合物壳层完整均匀地包覆. 此外, 利用动态光散射(DLS)进一步揭示了聚合时间和单体浓度对核壳结构水合直径(D_h)的影响, 发现延长聚合时间或增加单体浓度均可显著提高核壳结构尺寸.     

以胶体粒子为模板制备核壳纳米复合粒子

核壳纳米复合粒子具有许多不同于单组分胶体粒子的独特的光、电、磁、催化等物理与化学性质,是构筑新型功能复合材料的重要组元,在光子带隙材料、微波吸收材料、电磁流变液、催化剂和生物等领域有重要应用.本文从控制核壳复合粒子的微观结构及壳层均匀性与厚度的角度,详细评述了目前以胶体粒子为模板制备粒径从纳米到微米尺度的核壳复合粒子的方法.指出利用胶体粒子模板表面与壳层物质或其前驱物间的特殊相互作用(包括静电和化学相互作用),是完善现有制备方法和发展新方法来制备具有设定组成、结构和性能的核壳复合粒子的关键,同时也是将来的粒子表面纳米工程和获取有序的、先进纳米复合材料的主要方向。     

聚合物负载金属纳米粒子型核壳结构催化剂的研究

核壳结构聚合物负载型催化剂因其载体材料独特的结构、形貌和性质而具有优异的催化活性,成为了催化化学领域研究的热点。本文综述了聚合物负载金属纳米粒子型核壳结构催化剂,包括球形聚合物刷负载金属纳米粒子、聚合物中空微球负载金属纳米粒子、聚合物实心微球表面包覆金属纳米粒子等类型催化剂的制备及其相应的催化性能,强调了各类载体的组成和结构特点对催化活性及其稳定性的影响。最后总结了该类催化材料的优势和不足,并对其性能和应用进行了展望。     

原子级壳层厚度Ru@Pt核壳结构纳米粒子的制备与表征

采用连续多元醇法,以RuCl₃·xH₂O和PtCl₂为前驱体,乙二醇为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂的反应体系,并通过调节PtCl₂用量和还原温度成功制备了壳层厚度约为1.5个Pt原子层的单分散Ru@Pt核壳结构纳米粒子,利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等分析方法对其微观结构、粒径分布、晶型结构、物相组成进行了表征。 结果表明,该纳米粒子分布均匀且基本为球形,平均粒径约为3.57 nm,其中内核直径约为2.49 nm,外壳厚度约为0.55 nm,壳层金属Pt具有很好的晶型,Pt原子主要为{111}晶面,内核金属Ru与外壳金属Pt互相产生了电子效应使Pt的衍射峰和Ru、Pt的电子结合能产生了一定偏移,并初步研究了有效控制该核壳结构纳米粒子壳层厚度和增强核与壳两种金属之间电子效应的因素,使其有望在催化等领域发挥潜在的应用价值。     

种子生长法制备Au@Ag核壳纳米粒子

Au@Ag核壳纳米粒子由于具有优异的局部等离子共振性质 (LSPR),近年来引起人们极大的关注,目前,在成像、催化、信息存储、生化传感等领域已经得到了广泛的应用。在制备Au@Ag核壳纳米粒子的方法中,种子生长法的应用最为广泛,因为它可以实现对Ag壳尺寸及形貌的有效控制。本文综述了影响Au@Ag核壳纳米粒子核壳结构尺寸、形貌、Ag壳厚度以及覆盖均匀程度的一些主要因素,包括Au种子的形貌和浓度、AgNO₃浓度、封端剂、还原剂以及其他一些影响因素。研究发现,Au@Ag核壳纳米粒子在表面增强拉曼光谱 (SERS) 方面具有广泛的应用前景。     

核壳型纳米粒子合成方法及其性能的研究进展

核壳纳米粒子作为复合纳米粒子一个重要的分支,由于其光、磁和催化等方面的优异性能,近年来引起了人们广泛的关注.本文主要介绍了核壳纳米粒子的制备方法及诸多性能,并对核壳纳米粒子的发展进行了展望.     

二氧化硅-聚丙烯腈核-壳结构复合纳米粒子的制备与表征

以甲基丙烯酸-3-(三甲氧基硅基)丙酯改性的SiO2纳米粒子为种子,采用乳液聚合法制备了粒径分布较窄的SiO2-聚丙烯腈(SiO2-PAN)核-壳结构复合纳米粒子。采用动态光散射、傅里叶红外光谱、透射电镜和扫描电镜表征了复合纳米粒子的粒径及分布、组成、形态和结构,并研究了表面活性剂的加入方式、反应温度及交联剂的引入对制备SiO2-PAN复合纳米粒子的影响。结果表明:SiO2-PAN复合纳米粒子为核-壳结构。采用半连续加入表面活性剂的方法,可以成功抑制乳液聚合中次级粒子的生成。通过增加表面活性剂的初始加入量、加快表面活性剂的补加速率,或降低反应温度,可使SiO2-PAN复合纳米粒子的粒径变小。反应温度的降低以及交联剂的引入使SiO2-PAN复合纳米粒子的表面变得平滑。     

透明纳米CeO2的合成与表征

采用胶溶法合成了表面修饰十二烷基苯磺酸钠（DBS）的CeO2纳米粒子有机溶胶，探讨了制轩CeO2纳米有机溶胶的最佳实验条件TEM分析表明，CeO2（DBS）纳米粒子呈球形，约3nm，粒径分布均匀，无团聚现象。ED分析表明，CeO2（DBS）纳米粒子为多晶结构。     

附载CeO2的纳米γ-Al2O3合成及其悬浮液的分散稳定研究

以异丙醇铝和六水硝酸亚铈为铈源和铝源,采用溶胶-凝胶法制备了前驱体,并将前驱体在800℃下空气中焙烧2 h得到附载CeO2的高纯纳米γ-Al2O3.样品经X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、比表面积(BET)、化学成分和杂质含量分析,结果表明:合成的粉末为由γ-Al2O3和CeO2组成的混合物相,两者均属立方晶系,其中γ-Al2O3空间群为O7H-FD3M,CeO2空间群为Fm3m;晶粒平均粒径为15.7 nm,颗粒平均粒径约60～80 nm,粒子呈类球形,比表面积为159.01 m2·g-1;粒子纯度不低于99.97%,CeO2含量为24.22%.红外光谱(IR)测试结果显示,有Al-O-Ce键生成,表明CeO2与Al2O3并非简单混合.进一步通过对其悬浮液体系Zeta电位和吸光度的测定,研究了不同pH值条件、分散剂种类和用量以及氧化剂对其悬浮液分散稳定性的影响;采用超声波分散法,选择硝酸、氢氧化钾溶液作为pH调节剂,异丙醇胺作为分散剂,过氧化氢作为氧化剂,成功制备了长期存放不沉降的附载CeO2的纳米γ-Al2O3CMP浆料,确定了配制的优化工艺条件.     

影响纳米CeO2沉淀法合成的工艺因素研究

以Ce(NO3)3·6H2O为铈源, (NH4)2CO3·H2O为沉淀剂, 加入少量表面活性剂作分散剂, 采用液相沉淀法成功合成了纳米CeO2. 研究了反应温度、反应时间、搅拌速率、表面活性剂种类及用量、焙烧温度和焙烧时间等因素对纳米CeO2晶粒尺寸和相对密度的影响, 得出优化工艺条件, 通过XRD, DTA/TG, TEM, BET比表面积、 N2等温吸附与脱附、 BJH脱附孔径分布及杂质含量分析等方法对合成产品性能进行了表征. 结果表明 采用浓度为0.1 mol·L-1的(NH4)2CO3·H2O溶液快速倒入浓度为0.1 mol·L-1 的Ce(NO3)3·6H2O溶液中以化学计量比进行反应, 同时加入0.4% (质量分数) PEG4000, 反应时间为10 min, 反应温度为40 ℃, 搅拌速率为800 r·min-1, 经水洗、醇洗、脱水和真空干燥后所得的前驱体于300 ℃的空气中焙烧1 h, 该条件下合成的CeO2属于立方晶系, 空间群为Fm3m, 原生晶粒粒径为5 nm左右, 颗粒粒径为20 nm以下, 比表面积达140.61 m2·g-1, 孔径分布为5～15 nm, 孔径峰值为9.3 nm, 纯度≥99.97%.     

CeO2含量对Ni-Mn-K/Al2O3多元体水煤气变换催化剂催化性能的影响

以γ-Al2O3为载体，采用二步漫渍法，制备一系列不同CeO2含量的Ni-Mn-K／Al2O3多元体水煤气变换催化剂。采用BET，XRD，TPD和TPR等方法，考察了CeO2含量对催化剂催化性能和结构的影响。结果表明：CeO2的掺杂能显著提高催化剂的水煤气变换活性，其中以掺杂7．5％CeO2提高活性最为显著。CeO2的加入使催化剂的还原温度有所提高，使催化剂捕获H2O分子并使其解离成O和-OH的能力增强，提高了CO的吸附量。此外，CeO2的加入使催化剂的活性中心和活性中心数变化不明显，催化剂的比表面积和孔的分布微小变化并不是改变催化剂活性的主要因素。     

Eu3+掺杂的Sr2CeO4荧光材料的燃烧法合成及其性能研究

以尿素作燃料,Sr,Ce和Eu的硝酸盐作反应物,采用燃烧法得到了稀土Eu3 掺杂的Sr2CeO4前驱体粉末.将前驱体在一定温度下烧结3 h,合成了红色荧光材料.经过对材料进行X射线衍射(XRD)分析,确定了烧结温度在1050～1200℃时,能够得到纯度较高的产品.用扫描电镜(SEM)观察到样品烧结后的形貌为不规则的椭圆形,粒径范围在1～3 μm之间.样品的发射光谱和激发光谱表明,Eu3 在Sr2CeO4基质中有很高的猝灭浓度(10%,摩尔分数),随着Eu3 掺杂浓度的增加,可以使蓝白光调整到红白光,进而到红光.     

模板法制备三维有序大孔CeO2

以聚苯乙烯微球(polystyrene microsphere)高速离心组装的胶体晶体为模板,以Ce(NO3)3·6H2O与柠檬酸的螯合物填充模板,经热转化后合成了3DOM CeO2.TG-DTA分析表明加入柠檬酸可提高硝酸铈的热稳定性,规避其低熔点对形成3DOM结构的不利因素.通过SEM观察,制备的3DOM材料大孔六方有序,排列紧凑,孔径250 nm,收缩率约16%.大孔之间由小窗口连通,构成三维交联的孔道体系.XRD测试显示,材料由CeO2的立方晶粒组成,粒径11 nm.     

以环糊精为模板剂制备不同粒径CeO2纳米粒子

稀土化合物由于具有许多特殊的性质而引起了世界各国科学家的高度重视.CeO2是一种廉价而用途很广的材料,如用于发光材料、催化剂、电子陶瓷、玻璃的抛光等.尤其,CeO2因具有特殊的储氧和释氧能力而作为重要的助催化剂在汽车尾气催化净化中得到广泛应用[1,2].大量文献研究表明,制     

Al2O3掺杂对CeO2基固体电解质性能的影响

利用四探针电阻测量法、 SEM等手段研究了CeO2基固体电解质材料中掺杂Al2O3后的性能变化. 实验发现, 加入的Al2O3分布在晶界处, 将会导致裂纹偏转, 可以显著增加CeO2基材料的强度, 最大弯曲强度对应的Al2O3添加剂量为3 mol%. 另外, 掺杂Al2O3后由于热膨胀系数的差异, 在CeO2中引入压缩性应力, 可以抑制裂纹的进一步扩展. 加入Al2O3还具有显著的促进烧结作用, 但使电导率降低.     

微波辐射下纳米CeO2催化合成氯乙酸乙酯

微波辐射下,纳米CeO2催化氯乙酸和无水乙醇反应合成了氯乙酸乙酯.经正交试验优选出的最佳反应条件为:氯乙酸200 mmol,n(元水乙醇):n(氯乙酸)=2:1,w(CeO2)=1.0%,500 W微波辐射下反应8 min,酯化率98%.     

Sr2CeO4:Eu,Gd的微波合成与荧光性质

用微波法合成了Gd3 和Eu3 共掺杂的Sr2CeO4荧光体.Gd3 对Sr2CeO4:Eu的发光起不同的作用:当Eu3 浓度较低(掺杂浓度为1 mol%)时,Gd3 离子起猝灭作用;当Eu3 浓度较高(掺杂浓度为8 mol%)时,Gd3 离子起敏化作用,尤其是Gd3 离子掺杂浓度为3 mol%时,Eu3 的5D0→7F2(614 nm)跃迁发射增强为Sr2CeO4:Eu荧光强度的145%.     

CeO2对低氟连铸保护渣转折温度和结晶性能的影响

研究了低氟条件下,稀土氧化物CeO2对连铸保护渣转折温度和结晶性能的影响,同时与常规的高氟连铸保护渣性能进行了对比分析。结果表明：在碱度R较低的条件下,随着CeO2含量的升高,转折温度和结晶温度均有先下降后上升的趋势;在碱度较高的情况下,CeO2的加入将明显提高连铸保护渣的转折温度和凝固温度。