Ta2O5/Si薄膜界面结构及光催化活性

利用溶胶-凝胶法和旋转镀膜法在单晶Si(110)基底上制备了Ta2O5光催化剂薄膜. 薄膜颗粒的晶粒度和大小随着热处理温度的升高而增加. 利用扫描俄歇电子能谱(AES)的表面成分分析、深度剖析和线形分析技术研究了热处理温度对Ta2O5/Si 样品膜层和基底的界面化学状态和相互作用的影响规律. 研究表明, 在700 ℃以下热处理时, Ta2O5/Si薄膜界面处以扩散作用为主;在800 ℃高温热处理时,在界面扩散的同时也引发界面反应, 生成了SiO2物种, 界面扩散和界面反应会对薄膜和基底元素的化学价态发生影响. 在紫外光下降解水杨酸的光催化活性的研究表明, 在600 ℃下焙烧制备的Ta2O5/Si薄膜具有与TiO2/Si薄膜相当的光催化活性.     

Fe~(3 )/TiO_2/SiO_2复合纳米微粒的合成及光催化降解NO_2~-

采用溶胶 -凝胶法制备了 Ti O2 / Si O2 和不同浓度 Fe3 掺杂的 Fe3 / Ti O2 / Si O2 复合纳米粉末 ,并利用XRD、BET、UV-vis等手段研究了 Ti O2 / Si O2 及掺铁形成的 Fe3 / Ti O2 / Si O2 复合微粒的表面结构形态变化 ,以及对污染物 NO- 2 光催化降解的影响 .结果表明 ,Fe3 / Ti O2 / Si O2 (ω( Fe3 ) =1 .5 % ,m( Ti)∶ m( Si) =2∶ 1 )具有最佳活性 ,样品呈晶化度较低的锐钛矿结构 .Fe3 掺杂导致晶粒的增大 ,稳定性降低 ,大大提高了半导体的光催化活性 ,有利于对低浓度 NO- 2 的光催化降解     

微乳液中单分散银纳米颗粒的制备及抗磨性能

采用水/液体石蜡/Span 80-Tween 80/正丁醇微乳液体系, 制备了具有良好单分散性的Ag纳米颗粒. 通过X射线粉末衍射仪、透射电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪和热分析仪表征了Ag纳米颗粒的结构、形貌、粒径大小及分布、表面键合性质和热性能. 结果表明, 所制备的Ag纳米颗粒具有立方晶型结构, m(Span 80)∶m(Tween 80)=7∶3时, 粒径分布呈单分散性, 平均粒径约为6 nm. 在四球长时抗磨损试验机上考察了分散于液体石蜡中Ag纳米颗粒的抗磨性能. 实验结果表明, Ag纳米颗粒具有良好的抗磨性, 且能显著提高基础油的承载能力.     

超疏水磁性Fe3O4/聚多巴胺复合纳米颗粒及其油/水分离

借助于多巴胺在Fe3O4纳米颗粒表面自聚合形成聚多巴胺薄膜制备出Fe3O4/聚多巴胺(Fe3O4/PD)复合纳米颗粒,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪对样品的形貌、结构及成分进行分析.所制备的颗粒经1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷化学修饰后表现出超疏水性.有趣的是,超疏水性的Fe3O4/PD纳米颗粒包裹在水滴表面能形成磁性液珠,该液珠(4μL)在亲水性玻璃表面上的接触角高达164°、滚动角为8°.这些磁性液珠具有良好的机械稳定性和强度,同时研究了外部磁场驱动液珠在平面、曲面、油相中运动.结果表明,磁性液珠能够有效应用于操作微流体装置中的液体输送.水滴在Fe3O4/PD纳米颗粒构成表面的接触角超过150°,而油滴则接近0°,因此,在磁场存在下,这些颗粒能用于吸收油水混合物中的油滴而实现油水分离.此外,回收的Fe3O4/PD纳米颗粒保持着超疏水性且能再次利用.     

硅磁微粒/聚苯胺复合物的制备及其对染料废水的吸附-降解性能

通过水热法制备碳微球、共沉淀法制备空心Zn Fe2O4和原位聚合法制备Zn Fe2O4/Si O2/PANI复合物,并表征其结构、形貌、组成和性质.结果表明,Si O2对铁氧体的包覆能提高二元复合物对染料废水的降解性能;铁氧体与二氧化硅物质的量比(nZn Fe2O4/nSi O2)为1:3的Zn Fe2O4/Si O2复合物对染料废水具有较好的降解作用;Zn Fe2O4/Si O2/PANI复合物对染料废水的光催化降解活性随苯胺质量分数(wAn)的增加而增大,当wAn为50%时,Zn Fe2O4/Si O2/PANI复合物对染料废水去除率高达98%.样品因具有磁性而回收方便,重复使用性能良好.     

高分子单链键接Fe_3O_4制备Janus复合纳米颗粒

采用溶剂热法制备油酸保护的Fe_3O_4纳米颗粒,通过硅烷配体交换在颗粒表面引入氨基.基于氨基快速淬灭阳离子活性种,将阳离子聚合制备的活性高分子链如聚(4-氯甲基苯乙烯)键接到氨基改性的Fe_3O_4纳米颗粒表面,制备高分子链/Fe_3O_4复合纳米颗粒.分子量决定键接活性高分子链数目.当高分子流体力学尺寸大于纳米颗粒直径时,空间排斥效应保证单根高分子链键接到Fe_3O_4纳米颗粒(10 nm),得到呈降落伞结构的复合Janus纳米颗粒,高分子链分布在Fe_3O_4颗粒一侧.当高分子链尺寸较小时,多根高分子链键接到纳米颗粒表面.研究了该复合Janus纳米颗粒双亲特性.作为固体乳化剂可容易乳化水/油体系得到稳定乳液.该Janus纳米颗粒在油水界面通过自组装可得到单层薄膜.     

聚吡咯/纳米SiO_2复合材料的制备及氧化性能

采用化学氧化法制备聚吡咯/纳米Si O2(PPy/n Si O2)复合材料,通过扫描电子显微镜和红外光谱对其进行表征,并将其应用到对苯二酚的氧化反应中.结果表明,PPy/n Si O2复合材料中,PPy较均匀地负载在纳米Si O2表面.在弱酸性介质中,PPy/n Si O2对对苯二酚具有很好的氧化性能.反应2 h内,对苯二酚的氧化过程符合表观一级反应动力学.结合紫外-可见光谱法分析表明,聚吡咯通过与对苯二酚之间的氢键相互作用形成聚吡咯活性中间体,将对苯二酚氧化为对苯醌,聚吡咯具有氧化剂和催化剂的双重功能.     

多功能Fe3O4@SiO2 Janus颗粒

采用溶剂热法和溶胶-凝胶法制备了顺磁性Fe₃O₄@SiO₂颗粒,以Pickering乳液界面保护法实现颗粒表面分区获得Fe₃O₄@SiO₂ Janus颗粒,进一步选区复合生长Pt或Ag纳米颗粒制备Fe₃O₄@SiO₂-Pt和Fe₃O₄@SiO₂-Ag Janus颗粒.Fe₃O₄@SiO₂-Pt Janus颗粒的Pt一侧进行催化过氧化氢的反应,具有自驱动功能.因其顺磁性和两亲性,Fe₃O₄@SiO₂-Ag Janus颗粒能够作为磁响应颗粒乳化剂稳定油水乳液,并将Ag的催化功能引入界面.     

高容量锂离子电池核壳型硅/碳复合电极材料的制备与性能

通过自组装方式采用一步法制备了锂离子电池硅碳复合电极材料.使用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)等对样品结构进行表征.结果表明,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)包覆的纳米硅颗粒(Si@PVP)均匀嵌入到具有三维网络纳米孔结构的导电石墨化炭黑(GCB)骨架中,形成核壳复合型(Si@PVP-GCB)纳米颗粒,既提高了该复合电极材料的导电性能,又改善了材料的机械强度.在纳米级GCB颗粒内部存在的中空石墨环结构和包覆在纳米Si颗粒外面的PVP包覆层都有效缓冲了纳米Si颗粒在充放电过程中较大的体积变化,从而使纳米Si颗粒更加稳定.电化学测试结果表明,Si@PVP-GCB电极材料在电流密度为50 m A/g时,经过100次循环后其可逆容量仍达到545 m A·h/g时,远高于商品化的石墨微球(GMs)电极材料的容量(理论容量为372 m A·h/g).     

负载型无铬超细铁基变换催化剂的制备和催化性能

 以镁铝尖晶石为载体，以过渡金属氧化物为助剂，用吸附γ－Fe2O3胶体法制备了负载型无铬铁基变换催化剂．TEM，XRD，BET和活性测试结果表明，采用胶体负载法制备的变换催化剂，其活性组分Fe3O4以分立的超细微颗粒分布在镁铝尖晶石载体表面上，颗粒之间存在一定的间隔．过渡金属氧化物NiO或V2O5能够进入Fe3O4晶格形成固溶体，起到代替氧化铬的作用，提高催化活性．负载型催化剂FeNi／MgAl2O4（m（NiO）／m（Fe2O3）＝3％）在汽／气比为1和空速为2000h－1的反应条件下，CO转化率在400和350℃时分别为95％和80％；在高空速和低汽／气比条件下也具有很好的催化性能．稳定性实验结果表明，该催化剂 具有良好的热稳定性和一定的抗硫能力．与非负载型催化剂相比，负载型催化剂具有更为优越的催化性能．     

高性能锂离子电池隔膜的结构设计及其制备与表征

设计并采用高压静电纺丝法制备了单层结构的聚偏氟乙烯(PVDF)/偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)纳米纤维膜及三层结构、二层结构的PVDF/PVDF-HFP/Al2O3复合纳米纤维膜.复合膜的表面形貌、热物理性质和电化学性能通过扫描电子显微镜(SEM)、示差扫描量热法(DSC)、高温尺寸收缩率、交流阻抗法进行了表征.单层结构的PVDF/PVDF-HFP纳米纤维膜的纤维表面光滑,平均纤维直径2μm,纤维分布较均匀,而PVDF与Al2O3复合后的纤维表面粗糙,平均纤维直径变小,结晶度降低,吸液率增大.二层结构的PVDF/PVDF-HFP/Al2O3复合隔膜在170℃下受热1 h收缩率为3%.将3种结构的复合膜在1 mol/L Li PF6/(EC+DMC+DEC,1∶1∶1,W/W/W)电解质溶液中活化得到聚合物电解质.25℃时,二层结构的PVDF/PVDF-HFP/Al2O3复合隔膜吸液率高达497 wt%,离子电导率可达5.04×10-3S/cm,电化学稳定窗口达到4.62 V(Li/Li+).组装成Li Fe PO4/Li电池测试其电池性能,结果表明,二层结构的PVDF/PVDF-HFP/Al2O3复合膜朝向锂负极时,电池的循环性能更好,且与锂金属负极具有更好的相容性和界面稳定性.     

颗粒聚集体对两性SiO2颗粒无水泡沫表面性质的影响

基于Pickering乳液模板法, 合成了2种用于制备非水泡沫的不同相对两亲面积的Janus颗粒, 并合成了表面均匀修饰的颗粒作为对比. 通过调整油混合物的性质, 对颗粒在油气表面上的行为进行了测量和对比, 对颗粒团聚体在颗粒吸附中的作用进行了研究. 结果表明, 受颗粒表面接触角的影响, Janus颗粒的表面活性(表面张力降低能力与产生泡沫的体积)不总是大于均匀改性颗粒. 均匀改性颗粒和Janus颗粒均不是以单个颗粒形式从体相吸附至表面上, 而是以颗粒团聚体状态向表面移动, 并且需要颗粒团聚体的Cassie-Baxter复合表面的接触角约为90°, 而颗粒的本征接触角小于70.1°.     

表面活性剂疏水链长对高温下泡沫稳定性的影响

选用不同疏水链长的α-烯烃磺酸盐(AOS)形成泡沫, 分别用泡沫衰减法和泡沫岩芯封堵法测定不同温度下的泡沫稳定性, 并采用动态表面张力、界面流变、分子模拟等方法研究了表面活性剂在气/液界面的吸附行为和界面吸附层的性质, 分析了高温下泡沫的稳定机制. 实验结果表明, 在高温下, 极性头的“锚定作用”减弱, 表面活性剂疏水链难以在气液界面保持以直立状态吸附, 疏水链碳数大于20的表面活性剂分子难以分立吸附, 其疏水链相互交叉缠绕, 增强了泡沫膜的强度, 减缓了气体通过液膜的扩散, 形成的泡沫在高温下具有较好的稳定性.     

膨胀蛭石包覆聚苯乙烯发泡颗粒/水泥复合泡沫材料的制备及性能

利用环氧树脂将膨胀蛭石黏附在聚苯乙烯发泡(EPS)颗粒表面上,制备表面无机化包覆的EPS颗粒(CEPS),将其与水泥胶凝材料混合,制备CEPS/水泥复合泡沫材料.探讨膨胀蛭石的包覆量及CEPS颗粒用量等对复合泡沫材料的力学性能和保温性能的影响,并采用锥形量热法和喷枪火焰燃烧法研究了复合泡沫材料的防火性能.研究结果表明,复合泡沫的抗折强度、抗压强度、干密度和导热系数均随包覆量的增大而增加;当CEPS颗粒用量为1000 m L时,复合泡沫材料的干密度和导热系数较低,分别为269.3 kg/m~3和0.0544 W/(m·K),抗折强度和抗压强度相对较高.锥形量热实验结果表明,随着包覆量的增加,复合泡沫的最大热释放速率、总放热量和烟释放量都逐渐降低,着火时间逐渐延长.喷枪火焰燃烧法实验结果表明,除了复合泡沫断面上与火焰接触的表面裸露的EPS颗粒燃尽外,燃烧后断面结构都能够保持比较完整.     

轻质高强度C/Al2O3复合气凝胶的制备及表征

采用溶胶-凝胶法和CO2超临界干燥工艺制备RF/Al2O3复合气凝胶,再经高温热处理过程得到轻质高强度C/Al2O3复合气凝胶,研究了不同热处理温度对气凝胶结构的影响,利用氮气吸附、X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段对气凝胶的结构和性能进行了分析并且测试了不同热处理温度样品的压缩强度。实验结果表明:C/Al2O3复合气凝胶具有均匀的三维网络结构且成块性好,随着热处理温度的升高,气凝胶比表面积和强度均先增大后减小,当1 400℃时,C/Al2O3复合气凝胶比表面积最高,为831 m2.g-1,压缩强度最大,为9.5 MPa。     

Pd-CeO2/Al2O3结构对其催化加氢脱硫反应性能的影响

分步浸渍法制备了不同Pd含量的Pd-CeO2/Al2O3催化剂,以噻吩加氢脱硫为探针反应,考察了Pd-CeO2/Al2O3催化剂的加氢脱硫性能,并应用XRD、H2-TPR、NH3-TPD、H2吸附和CO吸附等手段对催化剂结构进行了表征.结果表明,Pd在制备过程巾优先沉积在CeO2表面,Pd-Ce结合作用导致了界面效应和新的酸性位产生,Pd-Ce之间的界面效应是Pd-CeO2/Al2O3催化剂加氢脱硫活性提高的原因.2%Pd的Pd-CeO2/Al2O3催化剂拥有最高的单位质量Pd上的界面酸量,改性效果最为明显.Pd颗粒的优势面是Pd(111)面,这导致了强的Pd-Ce结合作用和界面效应,而1%和4%Pd的Pd-CeO2/Al2O3催化剂由于Pd-ce结合的空间结构使界面效应削弱,活性提高不明显.     

n-型多孔Si/TiO2纳米线异质结构的制备及光电化学性能

采用光辅助电化学腐蚀法制备了n-型多孔硅衬底, 再采用水热法在其表面生长TiO₂纳米线制得了三维n-型多孔Si/TiO₂纳米线异质结构. 通过X射线衍射、 扫描电子显微镜和X射线能量散射等表征证实了n-型多孔Si/TiO₂纳米线异质结构的形成. 紫外-可见漫反射光谱测试结果表明, n-型多孔硅与TiO₂纳米线的复合提高了紫外-可见波段的光吸收. 光电性能测试结果表明, 3个样品中n-型多孔Si/TiO₂纳米线异质结作为光电极的光电流最高, 这说明n-型多孔Si/TiO₂纳米线作为光电极具有更高的光电化学分解水性能.     

SiC/Pt/CdS纳米棒Z型异质结的制备及其高效光催化产氢性能（英文）

本文采用简单的化学还原辅助水热法制备了一种新型Si C/Pt/Cd SZ型异质结纳米棒,并将Pt纳米粒子锚定在Si C纳米棒与Cd S纳米粒子的界面间,诱导电子-空穴对沿着Z型迁移路径进行转移。进行一系列的表征来分析该催化体系的结构,形貌和性能。X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)结果表明,成功合成了具有较好晶体结构的光催化剂。通过透射电子显微镜证明,Pt纳米颗粒生长在Si C纳米棒和Cd S纳米颗粒的界面间。UV-Vis漫反射光谱显示,所制备的Z-型异质结样品具有比原始Cd S材料更宽的光吸收范围。光致发光光谱和瞬态光电流响应进一步证明具有最佳摩尔比的Si C/Pt/Cd S纳米棒样品具有最高的电子-空穴对分离效率。通过控制Si C和Cd S的摩尔比,可以有效地调节Si C/Pt纳米棒表面Cd S的负载量,从而使得Si C/Pt/Cd S纳米棒光催化剂达到最佳性能。当Si C:Cd S=5:1 (摩尔比)时可以达到最佳产氢性能,其最大析氢速率达到122.3μmol·h~(-1)。此外,从扫描电子显微镜、XRD和XPS分析可以看出,经过三次循环测试后,Si C/Pt/Cd S光催化剂的形貌和晶体结构均基本保持不变,表明Si C/Pt/Cd S纳米复合材料在可见光下产氢时具有稳定的结构。通过选择性光沉积技术在光反应中同时进行Au纳米粒子的光还原沉积和Mn3O4纳米粒子光氧化沉积以证明电子-空穴对的Z-型转移机制。实验结果表明,Cd S导带上的电子主要参与光催化过程中的还原反应,Si C价带上的空穴更容易发生氧化反应,其中,Si C的导带上的电子将与Cd S价带上的空穴复合形成Z型传输路径。因此,提出了在光催化产氢过程中Si C/Pt/Cd S纳米棒催化体系可能的Z-型电荷迁移路径来解释产氢活性的提高。该研究为基于Si C纳米棒的Z-型光催化体系的合成提供了新的策略。基于以上分析,Si C/Pt/Cd S纳米复合材料具有高效、廉价、易于制备、结构稳定等优势,具有突出的商业应用前景。     

仿贝壳结构的自组装有机-无机纳米复合薄膜的制备及结构表征

利用超分子自组装法在玻璃表面制备了聚合前后 DMTB/Si O2 和 DMCB/Si O2 复合薄膜 .在所制备的复合薄膜中 ,表面活性剂 DMTB和 DMCB既作结构导向剂 ,又作聚合单体 .用 FTIR,XRD和 TEM等表征了薄膜的结构 .结果表明 ,所制备的薄膜具有有机 -无机有序交替的层状结构 .DMCB/Si O2 和 DMTB/Si O2复合薄膜有机层与无机层间的距离分别为聚合前 3 .48和 3 .44nm,聚合后 2 .84和 2 .92 nm.     

ITO表面Pt颗粒的电化学沉积制备及其电催化氧化氨研究

以氧化铟锡(ITO)透明导电玻璃为导电基体, 采用恒电位电化学沉积方法, 在其表面制备Pt颗粒. 使用扫描电子显微镜(SEM), 能量色散X射线荧光光谱(EDS)与X射线衍射(XRD)表征了ITO表面沉积的Pt颗粒的形貌, 成分和结构. 采用循环伏安(CV)和电化学活性面积(EASA)表征Pt/ITO电极在碱性介质中对氨的电催化氧化性能及其有效电化学表面积. 结果表明, 采用电化学沉积方法, 可在ITO表面获得具有较好分散度的亚微米尺寸的Pt颗粒. 制备的Pt/ITO电极在较低Pt担载量(约0.12 mg•cm^－2)的条件下, 即可获得远高于纯Pt电极的电催化氧化氨活性. 这主要归因于电化学沉积制备的Pt颗粒尺寸较小且在ITO表面呈良好分散, 具有很高的电化学活性面积.