磷酸铋纳米棒的可控合成及其光催化性能

采用水热法合成了形貌可控的磷酸铋纳米棒光催化剂,并以亚甲基蓝(MB)为探针研究了其光催化活性.利用粉末X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)对产物进行了表征.研究发现甘油含量、水热时间、水热温度及前驱体浓度会影响磷酸铋纳米棒的形貌及结构.甘油含量和前驱体浓度主要影响产物形貌.随着甘油含量的增加,产物的长径比先增大后减小.前驱体浓度越低,所得BiPO4纳米棒的尺寸越小,长径比越大.水热时间短时,产物结晶度差,且为六方相,时间延长后转化为单斜相.水热温度过低或过高均不利于完美晶体的形成,160°C时产物的结晶度最高.实验结果表明:BiPO4纳米棒在紫外光下具有良好的光催化性能,其光催化活性受长径比和尺寸大小影响的总体趋势是长径比越大,尺寸越小,其光催化活性越强.结晶度对BiPO4的光催化性能影响较大,结晶度越高,其光催化活性越好.单斜相BiPO4的光催化活性较六方相的强.     

纳米材料生物效应及其毒理学研究进展

纳米科学与信息科学和生命科学并列, 已经成为21世纪的三大支柱科学领域. 由于纳米材料独特的物理化学性质, 纳米尺度及纳米结构的材料乃至器件, 已逐渐走出实验室, 进入人们的生活. 这些具有独特物理化学性质的纳米材料, 对人体健康以及环境将带来的潜在影响, 目前已经引起科学界, 乃至政府部门的广泛关注. 文中分析综述了几种纳米材料(纳米TiO₂、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管及超细铁粉)目前已取得的部分生物效应及毒理学的研究结果, 包括纳米材料在生物体内的分布、作用的靶器官、纳米材料引起的细胞毒性、细胞凋亡等. 文中还评价了纳米颗粒的生物毒性. 纳米颗粒的尺寸越小, 显示出生物毒性的倾向越大; 尽管碳纳米管是由石墨层卷成的圆筒, 但是根据石墨的安全剂量来外推碳纳米管的安全剂量是不可行的, 碳纳米管的生物毒性远大于石墨粉; 表观分子量高达60万的水溶性纳米碳管, 在小鼠体内却显示出小分子的生理行为; 一种正在研究的磁性纳米颗粒在动物体内显示出迅速团聚、堵塞血管等现象. 纳米材料在生物体内呈现出的这些生理现象, 仅利用现有的知识尚无法解释. 最后还介绍了纳米物质生物效应(包括毒理学, 安全性)研究的部分实验方法; 展望了该新领域今后的发展方向和亟待研究的重要问题.     

Tm3+掺杂的NaYF4微米颗粒中强烈的单带下转换荧光发射

采用柠檬酸钠辅助的水热方法合成了一系列具有不同长径比的Tm³⁺掺杂的β-NaYF₄ (NaYF:Tm³⁺)微米棒(盘).通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),能量色散X射线荧光光谱(EDX),傅里叶变换红外(FTIR)光谱和激光光谱学等手段对所制备的系列β-NaYF₄微米棒(盘)进行了表征. XRD和SEM分析表明β-NaYF₄微米棒(盘)的长径比依赖于前驱液的pH值,随着前驱液的pH值的增加,从长棒逐渐过渡到六角盘.光谱测量结果表明:一系列NaYF₄:Tm³⁺微米晶体在656 nm脉冲激光选择激发下,均获得了强烈的单带近红外下转换荧光发射.系统研究了激发波长、环境温度和颗粒长径比对NaYF₄:Tm³⁺微米晶体中单带近红外荧光强度的调控.结果表明:颗粒长径比越大,荧光强度越强.进一步探索了颗粒长径比调控的荧光增强机理,并提出了基于长径比控制的缺陷空位机理.     

镁掺杂纳米羟基磷灰石的制备及其在载药方面的应用

通过逐步沉淀反应一锅法制备了一系列不同含量的镁掺杂纳米羟基磷灰石。通过硝酸镁、硝酸钙不同的投料物质的量比调控纳米颗粒的形态和尺寸。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段对镁掺杂纳米羟基磷灰石进行物理化学性能表征,用MTT法评价其体外细胞毒性。研究结果表明:镁掺杂纳米羟基磷灰石呈现束状纳米纤维形态、比表面积大、细胞毒性较低;将其作为载体负载抗癌药物顺铂,具有很好的载药能力,载药量可达54%,该载药纳米颗粒还具备缓释特性(72 h释药量达到41.72%)和很好抑制癌细胞生长的效果。     

微波辐射法合成SAPO-5分子筛中硅铝比对产物结晶度和甲苯吸附性能的影响

采用硅溶胶作硅源, 用微波辐射法在酸性条件下(pH=4.5-5.0)合成了SAPO-5分子筛, 利用X射线衍射(XRD), 傅立叶变换红外光谱(FT-IR), 扫描电镜(SEM)和Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积分析对样品的结晶度、形貌和比表面等进行表征, 考察了晶化原料硅铝比对分子筛结晶度和晶体颗粒长径比(c/a)的影响, 测定了分子筛对甲苯的吸附性能. 结果显示, 采用微波辐射法合成的SAPO-5分子筛, 在硅铝摩尔比为0.50附近生成产物的结晶度最好, 晶体颗粒的长径比最小(约为1.0). 尽管不同硅铝比条件下得到的样品比表面测定结果变化不大, 但对甲苯的吸附实验显示, 在硅铝比为0.50时样品的吸附速率和饱和吸附量均达到了最大值. 这与表征所得的结晶度和长径比的变化一致, 即结晶度好,长径比小的SAPO-5分子筛具有更好的甲苯吸附性能.     

大长径比金纳米棒的合成及其单细胞毒性研究

利用三步晶种生长法合成长径比约为14的大长径比金纳米棒(GNR),利用巯基十一酸(MUDA)对金纳米棒表面进行了生物适应性修饰,并在宏观水平上研究了修饰前后的金纳米棒在对细胞活性的影响。利用单细胞方法分别考察了修饰后的纳米金棒对细胞贴壁过程、增殖速率、细胞内ROS以及骨架排布的影响。虽然MTT细胞活性结果显示内吞后的金纳米棒对细胞无毒,但单细胞毒性分析方法发现,不同浓度纳米金棒对早期贴壁过程有较小的影响,且内吞的纳米金棒在一定程度上促进了细胞的增殖,而高浓度下纳米金棒引起了细胞内ROS含量的升高,并破坏了细胞内骨架纤维排布。本研究建立了用单细胞行为分析纳米颗粒对细胞毒性的方法,证明了以往仅仅利用MTT等宏观手段分析纳米材料生物适应性是不足的。纳米材料在生物医学领域的进一步应用还应考虑单细胞及分子水平上的毒性效应。     

高温煅烧Mo改性的Fe／MgO催化剂用于制备管径分布均一的单壁碳纳米管

研究了在以甲烷化学气相沉积法制备单壁碳纳米管的过程中高温煅烧预处理(900℃煅烧10h)对Mo改性Fe/MgO催化剂的作用.发现这种预处理有利于Fe在催化剂中的稳定和分散,从而制备出管径均一的单壁碳纳米管.采用能谱元素分析、高分辨透射电镜、X射线衍射、比表面积测量、拉曼光谱和热重分析对样品进行了表征.结果表明,在碳纳米管生长的过程中,铁元素在催化剂表面富集,单壁碳纳米管生长于富集铁的纳米颗粒上,并存在碳管直径与铁颗粒尺寸的依赖关系.Mo存在时可煅烧形成FeMoO4复合氧化物,后者比MgFe2O4相更加稳定.Mo/Fe比例对提高单壁碳纳米管的生长密度、纯度与管径均一性等均有明显影响.上述研究对进一步精确控制制备单壁碳纳米管有重要意义.     

多壁碳纳米管诱导A549细胞氧化应激与去极化线粒体膜电位

以人肺上皮细胞系A549为模型细胞, 探讨多壁碳纳米管的细胞毒性效应及其机制. A549细胞暴露于不同浓度(0~300 μg/mL)的多壁碳纳米管后, 用MTT比色法检测细胞活力和Hoechst 33342染色法观察细胞形态; 用活性氧(ROS)敏感探针2',7'-二氯荧光素二乙酸酯(DCFH-DA)结合流式细胞仪检测细胞内ROS水平; 用荧光探针JC-1结合激光共聚焦显微镜检测细胞线粒体膜电位ΔΨm的变化; 用免疫荧光和蛋白印迹法检测细胞氧化应激敏感蛋白血红素氧合酶-1(HO-1)的表达水平. 结果表明, 多壁碳纳米管可引起A549细胞活性降低、细胞内活性氧ROS过量产生以及谷胱甘肽GSH含量下降, 诱导细胞氧化应激效应; 抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)抑制多壁碳纳米管诱导的A549细胞内ROS的产生. 多壁碳纳米管处理A549细胞2 h后, 诱发细胞线粒体膜电位下降; 多壁碳纳米管诱导细胞氧化应激的同时伴有适应性应激蛋白HO-1的上调表达. 结果表明, 细胞氧化应激和线粒体膜电位去极化可能是多壁碳纳米管诱导A549细胞毒性效应的重要机制.     

镁掺杂纳米羟基磷灰石的制备及其在载药方面的应用

通过逐步沉淀反应一锅法制备了一系列不同含量的镁掺杂纳米羟基磷灰石。通过硝酸镁、硝酸钙不同的投料物质的量比调控纳米颗粒的形态和尺寸。通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等分析手段对镁掺杂纳米羟基磷灰石进行物理化学性能表征,用MTT法评价其体外细胞毒性。研究结果表明：镁掺杂纳米羟基磷灰石呈现束状纳米纤维形态、比表面积大、细胞毒性较低;将其作为载体负载抗癌药物顺铂,具有很好的载药能力,载药量可达54%,该载药纳米颗粒还具备缓释特性（72 h释药量达到41.72%）和很好抑制癌细胞生长的效果。     

预还原催化剂LaNiO3, La4Ni3O10, La3Ni2O7和La2NiO4 催化分解CH4制碳纳米管 的研究

通过预还原的LaNiO3,La4Ni3O10,La3Ni2O7和La2NiO4催化分解CH4可以制备大量高度石墨化的碳纳米管。还原前后的催化剂的结构和组分通过X射线衍射(XRD)测定。所制得的碳纳米管由扫描电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)表征。碳纳米管在空气在的热氧化性由热重实验(TG)测定。实验结果表明不同催化剂前驱中的La/Ni比会影响碳纳米管的管径分布和石墨化程度。La/Ni比越小,碳纳米管的管径越大,石墨化程度越高。     

碳纳米管的细胞毒性

随着碳纳米管（CNTs）的大量生产和应用,它们对环境和人类健康可能带来不利的影响．因此,CNTs的生物效应和安全性研究引起科学家和各国政府的高度重视．扼要介绍了CNTs的体外毒性研究的主要结果,重点讨论了影响CNTs细胞毒性的诸多因素,包括CNTs的种类、所含杂质、CNTs的长度、直径和长径比、CNTs水溶性修饰以及细胞存活率的测定方法．然而,迄今CNTs细胞毒性研究取得的实验结果缺少可比性,分歧也屡见不鲜．为了更准确地评估CNTs对人类健康的潜在风险,我们认为细胞毒性检测中应该充分注意CNTs的化学修饰以及CNTs的定量表征等问题,尤为重要的是要加强CNTs细胞毒性的物理化学机制研究,逐步形成具有纳米毒理学自身特点的毒性检测方法和评估标准．     

石墨烯负载镍催化CO_2加氢甲烷化

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),经水合肼还原得到石墨烯(RGO),通过浸渍法制备了石墨烯负载的镍基催化剂(Ni/RGO);对其催化二氧化碳甲烷化反应的性能进行了研究,并与以碳纳米管(CNTs)和活性炭(AC)为载体负载的Ni基催化剂进行了比较.由于催化剂的载体分别为RGO,CNTs和AC,所以Ni将会表现出不同的形态.利用红外光谱(FTIR)、比表面积(BET)测试、程序升温还原(H2-TPR)、X射线衍射(XRD)分析和透射电子显微镜(TEM)等表征手段对其结构及物理性质进行了表征.结果表明,Ni/RGO具有相对较大的比表面积(316 m~2/g),Ni在Ni/RGO上的颗粒尺寸(5.3 nm)小于其在Ni/CNTs(8.9 nm)和Ni/AC(11.6 nm)上的颗粒尺寸;该催化剂在二氧化碳甲烷化反应中具有更高的催化活性和选择性,而且具有良好的使用寿命.     

多元醇法合成具有不同长径比的棒状LiFePO_4/C材料(英文)

以三价铁盐为铁源,采用多元醇还原法在低温下制备出了具有不同长径比的棒状LiFePO4材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)、交流阻抗谱(EIS)和恒电流充放电测试等手段分析了不同回流反应时间下制备出的前驱体和最终的LiFePO4/C样品.结果表明:回流反应时间对LiFePO4的形貌和特性有明显的影响.通过把回流反应时间从4 h延长至16 h,材料的形貌由不规则的短棒状颗粒变为规则的长棒状颗粒,且棒的直径明显变小.当回流反应时间为10 h时,样品复合了多种形貌,有利于电子的传输,在低倍率下具有优秀的性能,0.1C放电比容量为163 mAh g-1;当回流反应时间为16 h时,样品具有最大的长径比,有利于锂离子的扩散,在高倍率下具有良好的性能,1C、3C、5C、10C、20C倍率下放电比容量分别为135、125、118、110、98 mAh g-1,循环性能良好,几乎无衰减.     

碳纳米管上原位沉积钯-钴-镍纳米颗粒及其对乙醇氧化的电活性

以水合肼为还原剂,在水和乙醇的混合溶液中制备多壁碳纳米管(MWCNT)负载的纳米镍(Ni/MWCNT)和纳米镍钴(Ni-Co/MWCNT)颗粒,然后将它们分别与氯化钯溶液反应,形成的钯纳米颗粒原位沉积在MWCNT表面,从而得到MWCNT负载的PdNi/MWCNT和Pd-Ni-Co/MWCNT催化剂。SEM和TEM图像显示,MWCNT上的催化剂颗粒是由5~10 nm的小颗粒团聚而成的30~100 nm的大颗粒,三金属催化剂的粒径比双金属的粒径小,在MWCNT上的分散度更高。ICP和EDS分析显示,Pd直接还原并包覆在纳米镍和纳米镍钴表面;采用循环伏安和计时电流技术,研究了催化剂在碱性溶液中对乙醇氧化的电催化活性,结果表明,Pd-Ni-Co/MWCNT催化剂对乙醇氧化具有强的电催化活性,乙醇氧化对应的峰电流密度达101.8 m A·cm~(-2),并且催化剂催化活性稳定。     

珊瑚状表面形貌聚苯胺亚微米颗粒的制备与表征

采用与传统制备方法不同的加料顺序,即将苯胺单体溶液滴加到过硫酸铵氧化剂溶液中,制备了具有珊瑚状表面形貌的聚苯胺亚微米级颗粒.扫描电子显微镜(SEM)表征表明这种聚苯胺颗粒的表面形貌非常的粗糙,并有大量纳米级的小凸起.使用3种不同的聚乙烯醇(PVA),即1799、1788和CP-1000,为稳定剂,得到的聚苯胺颗粒分别为PANI-1、PANI-2和PANI-3,均具有珊瑚状表面形貌.颗粒的平均尺寸分别为250,215和140 nm.颗粒的尺寸分布也随尺寸的降低而明显变窄.可见,稳定剂PVA在水中溶解性的好坏和分子量大小对聚苯胺颗粒的聚集程度和尺寸大小有很大的影响.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR),热失重分析(TGA),粉末X-射线衍射(XRD),四探针电导率测试仪和N2吸脱附表征对得到的聚苯胺颗粒的化学结构、热稳定性、结晶结构、电性能和比表面积进行了全面的表征.聚苯胺颗粒的电导率可以达到2.7 S·cm-1.对珊瑚状表面形貌的形成机理进行了探讨.     

不同孪晶界密度银纳米线拉伸形变行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了不同孪晶界密度银纳米线的拉伸形变行为, 分析了孪晶界密度对多晶银纳米线屈服强度、弹性模量和塑性变形机理的影响. 在弹性形变区域, 孪晶界的存在对杨氏模量变化的作用不明显. 在塑性形变阶段, 首先从表面边缘开始产生位错成核, 然后延伸并受阻于孪晶界. 在进一步拉伸载荷作用下, 孪晶界将作为位错源产生新的位错. 模拟结果表明, 银纳米线的强度与孪晶界和晶粒的尺寸有关. 孪晶界密度较小(即晶粒的长径比大于1)时, 此纳米线的屈服应力比单晶纳米线还要小, 只有当孪晶界密度较大时(即晶粒的长径比小于1), 孪晶界使得纳米线得到强化. 综合分析了孪晶界和晶粒尺寸对银纳米线的影响, 为构建高强度金属纳米线打下基础. 最后讨论了温度和拉伸速度对孪晶纳米线屈服应力所产生的影响, 随着温度的升高, 孪晶纳米线与单晶纳米线的屈服应力差先升高后趋于稳定; 当拉伸速度逐渐增大, 孪晶纳米线与单晶纳米线的屈服应力差先稳定后增大.     

不同孪晶界密度银纳米线拉伸形变行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了不同孪晶界密度银纳米线的拉伸形变行为,分析了孪晶界密度对多晶银纳米线屈服强度、弹性模量和塑性变形机理的影响.在弹性形变区域,孪晶界的存在对杨氏模量变化的作用不明显.在塑性形变阶段,首先从表面边缘开始产生位错成核,然后延伸并受阻于孪晶界.在进一步拉伸载荷作用下,孪晶界将作为位错源产生新的位错.模拟结果表明,银纳米线的强度与孪晶界和晶粒的尺寸有关.孪晶界密度较小(即晶粒的长径比大于1)时,此纳米线的屈服应力比单晶纳米线还要小,只有当孪晶界密度较大时(即晶粒的长径比小于1),孪晶界使得纳米线得到强化.综合分析了孪晶界和晶粒尺寸对银纳米线的影响,为构建高强度金属纳米线打下基础.最后讨论了温度和拉伸速度对孪晶纳米线屈服应力所产生的影响,随着温度的升高,孪晶纳米线与单晶纳米线的屈服应力差先升高后趋于稳定;当拉伸速度逐渐增大,孪晶纳米线与单晶纳米线的屈服应力差先稳定后增大.     

增容剂SB对LDPE/PS共混物形态的影响

研究了不同温度和转速下苯乙烯 -丁二烯二嵌段共聚物 (SB)低密度聚乙烯 聚苯乙烯共混物形态和分散相颗粒尺寸的影响。结果表明 ,未加入SB的共混物在 1 50℃时的分散相颗粒尺寸比 2 0 0℃粗大 ,形态极不规则 :加入SB的共混物在 1 50℃时颗粒尺寸比 2 0 0℃时稍小 ,但形态变化不大。在 1 50℃ ,转速从 3 0r min至 1 0 0r min时 ,未加入SB的共混物的分散相颗粒尺寸迅速减小 ,而加入SB的共混物在 3 0r min时达到平衡颗粒尺寸 ,继续增加转速 ,形态和颗粒尺寸没有明显变化。     

尼龙/碳纳米管复合材料研究进展

碳纳米管(CNTs)由于其独特的结构,较高的长径比,较大的比表面积,且具有超强的力学性能和良好的导热性,已经证明是塑料的非常优异的导电填料,聚合物基碳纳米管复合材料可望应用于材料领域的多个方面,尤其在汽车、飞机及其它飞行器的制造等军事和商业应用上带来革命性的突破。本文介绍了碳纳米管的结构形态和碳纳米管的制备、纯化、修饰方法及聚合物基碳纳米管复合材料的制备、性能,并综述了近几年来尼龙/碳纳米管复合材料的研究进展及应用前景。     

碳纳米管尺寸对电化学反应活性的影响

制备不同尺寸的多壁碳纳米管(MWNT)修饰电极,应用循环伏安法研究了相同管径、不同管长和相同管长、不同管径的多壁碳纳米管修饰电极在K3Fe(CN)6溶液中的电化学行为及其对尿酸、多巴胺等生物分子的电催化作用,以及尺寸效应对碳纳米管修饰电极电化学活性的影响规律.结果显示,在同一条件下,短管的MWNT比长管的更能有效促进K3Fe(CN)6的电子传递,更有利于对生物分子的电催化;管径对它的电化学行为及生物电催化活性影响较小,无明显规律.主要原因在于碳纳米管管端、管壁的不同电化学活性.