g-C3N4/BiVO4复合催化剂的制备及应用于光催化还原CO2的性能

用简单的超声分散法合成了具有可见光响应的类石墨氮化碳(g-C₃N₄)/BiVO₄复合光催化剂. 采用X射线衍射(XRD), X射线光电子能谱(XPS), 扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), 紫外-可见(UV-Vis)分光光谱, 傅里叶红外变换(FTIR)光谱, 荧光发射谱(PL)和光电流响应等技术对所制备催化剂进行相关表征. 通过可见光下(λ> 420 nm)光催化还原CO₂的性能来评价样品的光催化活性, 发现不同复合比的催化剂中, 含40% (w) g-C₃N₄的复合催化剂表现出最高的光催化活性, 其催化活性分别为纯g-C₃N₄纳米片和纯BiVO₄的催化活性的2倍和4倍.光催化活性增加的主要原因是g-C₃N₄和BiVO₄之间形成了异质结, 且相互间能级匹配, 有利于光生电子和空穴的分离.     

基于表面修饰聚丙烯酸合成超顺磁/荧光纳米复合粒子

在聚丙烯酸修饰的Fe₃O₄纳米粒子表面共价结合罗丹明B, 获得分散性和荧光信号均得到改善的超顺磁/荧光复合纳米材料. 分别用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪、荧光光谱仪、X射线衍射仪(XRD) 和振动样品磁强计(VSM) 对合成的粒子进行了表征. 结果表明, 羧基化的Fe₃O₄纳米粒子和Fe₃O₄-荧光纳米复合材料的粒径基本相同, 为6～10 nm. Fe₃O₄-荧光纳米复合材料的饱和磁化强度为39.2 A•m²/kg, 室温下呈现超顺磁性, 具有较强的荧光信号.     

磁性碱木素胺稳定的Ru纳米粒子催化α-蒎烯加氢反应

通过Mannich反应在碱木素结构中引入胺源,再结合共沉淀法制备了包裹Fe₃O₄磁核的稳定金属粒子的碱木素胺载体,并进一步构建了催化可再生资源α-蒎烯加氢反应的Ru纳米粒子催化剂.通过元素分析、粉末X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱、透射电子显微镜、热重分析和X射线光电子能谱等方法对该催化剂进行表征.结果表明,碱木素中的苯环和含氧基团均对金属粒子有稳定作用,但胺源的引入可更加有效地稳定金属粒子.经过对催化剂制备工艺、木质素类型、胺源类型和胺源含量的筛选,得到活性最优的催化剂Fe₃O₄@0.8ALN₁-Ru, Ru负载量为1.92 mmol/g, Ru粒子粒径为(2.1±0.5)nm.该催化剂在n(α-蒎烯)/n(Ru)=65.8, 1 MPa H₂条件下70℃催化1 mLα-蒎烯加氢反应2 h,可获得99.64%的α-蒎烯转化率和96.52%的顺式蒎烷选择性,并表现出良好的重复使用稳定性.     

Ni-Co/TiO2增强CO2加氢反应性能的研究

通过浸渍-沉淀法合成负载型双金属催化剂Ni-Co/TiO₂,采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和氮气吸附-脱附(BET)对其晶型、形貌、组成、表面元素价态和比表面积进行表征.在CO₂加氢反应中,Ni-Co/Ti O₂催化剂在3 h反应时间内生成84.4μmol CH₄,相较于Ni/Ti O₂催化剂,其CH₄产量提高了46.3%.二氧化碳程序升温脱附(CO₂-TPD)和氢气程序升温还原(H₂-TPR)测试结果证实,Co的引入能增强Ni-Co/Ti O₂对CO₂的吸附和活化,从而促进其加氢反应效率的提高.经过5次循环活性测试,Ni/Ti O₂的活性降低了20.5%,而Ni-Co/Ti O₂的活性仅仅降低了10.9%,这表明Co的引...     

Schiff碱改性法制备Ag/TiO2纳米粒子催化剂及其催化性能

通过引入水杨醛衍生的Schiff 碱功能单体与钛酸正丁酯发生水解共缩聚反应,制备了二氧化钛负载的银纳米粒子催化剂。采用红外光谱分析仪(FTIR)、广角X射线衍射仪(Wide Angle XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis) 等技术手段对制得的样品进行了表征,并考察了样品催化CO氧化反应的活性。结果表明,通过改变Schiff碱功能单体的用量和样品焙烧温度可以调控Ag纳米粒子的粒径和TiO₂载体的结构,从而可以调控Ag/TiO₂纳米催化剂的活性。当Schiff碱功能单体用量为20%,焙烧温度为873 K时,Ag/TiO₂纳米催化剂活性最好,CO转化率达到99.9%。     

Ru/氧化物催化剂在甲苯部分加氢反应中的载体效应

采用浸渍-化学还原法制备了一系列负载型Ru催化剂,考察了一些常见的氧化物载体（SiO₂、m-ZrO₂、t-ZrO₂、γ-Al₂O₃和P25）对甲苯部分加氢制甲基环己烯催化性能的影响。采用N₂物理吸附、X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）等手段对催化剂进行了系统的表征。研究表明,载体通过影响Ru的粒径,进而影响甲苯部分加氢催化性能。当Ru纳米粒子的粒径由2.6 nm增大到17.3 nm时,甲苯的转换频率（TOF）以及甲基环己烯初始选择性（S₀）先增加,然后降低,呈火山型变化趋势,二者的最大值均在Ru粒径为3.0 nm时出现。在催化性能最优的Ru/P25催化剂上,进一步考察了修饰剂的种类和浓度、反应温度、反应压力等条件的影响。当反应温度为423 K、H₂压力为5.0 MPa,以0.25 g七水合硫酸锌为修饰剂时,Ru/P25催化剂上的初始加氢速率（r₀）为26 mmol·g^-1·min^-1,S₀为57%,甲基环己烯得率可达36%。     

NiO@SnO2@Zn2TiO4@TiO2同轴四层纳米电缆的制备、表征及形成机理研究

采用静电纺丝技术, 通过改进实验装置, 在最佳的纺丝条件下制备了[Ni(CH₃COO)₂＋PVP]@[SnCl₄＋PVP]@[Zn(CH₃COO)₂＋PVP]@[Ti(OC₄H₉)₄＋CH₃COOH＋PVP]前驱体复合电缆, 将其进行热处理, 制备出NiO@ SnO₂@Zn₂TiO₄@TiO₂同轴四层纳米电缆. 采用热重-差热(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析技术对样品进行了表征. 结果表明, 所得产物为同轴四层纳米电缆, 芯层为NiO, 直径为35～55 nm|第二层为SnO₂, 厚度为30～50 nm|第三层为Zn₂TiO₄, 厚度为25～40 nm|壳层为TiO₂, 厚度为40～90 nm. 对同轴四层纳米电缆的形成机理进行了探讨.     

CO2重整CH4纳米ZrO2负载Ni催化剂的研究(Ⅱ)──催化剂组成与反应条件对催化剂性能的影响

研究了粒径为15～18nm的纳米ZrO₂-AS负载Ni催化剂对CO₂重整CH₄制合成气的催化性能,结果表明,Ni/ZrO₂-AS催化剂对重整反应的超常稳定催化作用不受Ni含量的影响,但当Ni质量分数低于10%时,催化剂活性随Ni含量增加而显著上升,此后,CH₄和CO₂的转化逐渐接近其热力学平衡值.高空速虽然降低了反应物的转化率,但可得到更高的时空产率.各种表征数据揭示,Ni/ZrO₂在结构上有别于传统的负载型催化剂,可看成是由尺寸相当(10～20nm)的纳米金属Ni和纳米ZrO₂形成的纳米复合物催化剂.     

嵌埋式纳米钌基催化剂的制备及其催化水煤气变换反应的性能

 采用溶胶法制备了平均粒径为4.9 nm的RuO2溶胶,然后以镁铝尖晶石为载体,用一步沉淀法制备了嵌埋式纳米Ru基水煤气变换反应催化剂. 利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜和粉末X射线衍射等技术对样品进行了表征. 结果表明, Ru纳米粒子均匀分散在载体内部,催化反应活性中心通过载体上形成的细微孔道与反应物接触. 向催化剂中添加适量的K2O和La2O3助剂可以有效地提高其催化活性.     

中空树枝状三氧化钨载铂催化剂对甲醇的电催化氧化性能研究

采用水热法和牺牲模板法相结合制备具有中空树枝结构的三氧化钨载体(d-WO₃),在其表面进一步负载活性成分Pt,得到纳米Pt/d-WO₃复合催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和比表面积和孔结构分析(BET)等对催化剂的形貌和结构进行了表征。结果表明,三氧化钨具有长6 μm和宽2 μm的中空树枝状结构,孔径分布主要集中在20~120 nm,比表面积为24 m²/g,平均粒径为7.2 nm的Pt纳米粒子均匀分布在其表面。采用循环伏安和计时电流法研究了Pt/d-WO₃催化剂在酸性溶液中对甲醇的电催化氧化性能。结果表明,Pt/d-WO₃催化剂比Pt/C和Pt/WO₃催化剂对甲醇有更高的电催化氧化活性和稳定性。d-WO₃所具有的中空介孔结构和双功能作用机理有利于甲醇在铂表面的直接脱氢氧化过程。     

一步法制备二氧化钛-金复合材料及其光解水制氢性能

以钛粉为还原剂,氯金酸为氧化剂,将二者在180 ℃水热反应釜中发生氧化还原反应,最终生成直径800 nm左右的TiO₂,比表面积为3.5 m²/g左右,其表面均匀担载了直径20 nm左右的金纳米颗粒。 采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外可见漫反射光谱、光电流密度、光催化制氢性能等测试表征了该复合催化剂的结构及性能。 结果表明,一步法制备的复合催化剂形貌规整,TiO₂为锐钛矿晶型,金纳米颗粒的局域表面等离子体共振(LSPR)作用促进了催化剂对可见光有较强的吸收,催化剂催化产氢性能伴随金含量增大存在先增后减规律,可见光下最大产氢速率为0.1 μmol/(g·h),光催化活性表现稳定。     

Spherical Cu2O Assembled by Small Nanoparticles and Its High Efficiency in Photodegradations of Methylene Blue Under Different Light Sources

Well-dispersed mesoporous spherical Cu₂O assembled by small nanoparticles was synthesized by a green and rapid solution route at room temperature under assistance of ultrasonic, using eco-friendly ascorbic acid(AA) as the main reducing agent and glucose as a weak reducing agent and soft template. The Cu₂O spheres were characterized by XRD, SEM, HRTEM, XPS and N₂ adsorption-desorption isotherm. Its optical property was studied by UV-Vis diffuse reflectance absorption spectrum and the photocatalytic activities were evaluted by photodegradations of me-thylene blue(MB) under different light sources. The results show that each spherical Cu₂O(ca. 200 nm in diameter) was accumulated by numerous small nanoparticles of 8-10 nm and mesopores exist between the nanoparticles, which result in a high BET surface area. The spherical Cu₂O exhibits good light-harvesting ability in both UV and visible light region and excellent photodegradation activities to high concentrations of MB solutions under both UV-visible light and visible light.     

α-Fe2O3/石墨烯水凝胶复合材料的自组装制备及电化学性能

采用水热法自组装合成超薄α-Fe₂O₃/还原氧化石墨烯水凝胶（3DGH）复合材料.复合材料的物性表征和电化学测试结果表明,α-Fe₂O₃/3DGH材料呈三维多孔结构,直径约100 nm的α-Fe₂O₃颗粒均匀生长在还原氧化石墨烯片层上;通过调节复合材料中Fe³⁺的负载量,可实现α-Fe₂O₃颗粒的可控生长,粒径为200~30 nm;作为超级电容器的电极材料,α-Fe₂O₃粒径为100 nm左右时,铁负载量为40%的α-Fe₂O₃/3DGH复合材料具有最大的比电容（750.8 F/g,1 A/g）和循环稳定性（在10 A/g电流密度下,充放电5000次后比电容保持率为81.9%）,高于纯α-Fe₂O₃材料的比电容（251.6 F/g,1 A/g）和循环稳定性（充放电5000次后比电容保持率为43.8%）.     

磁性介孔纳米粒子的制备及对抗癌药紫杉醇的传输

以十六烷基溴化铵(CTAB)为结构导向剂, 正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 在碱性环境下经过自组装过程对单分散性磁性Fe₃O₄纳米粒子进行包覆, 制备出磁性硅基介孔纳米粒子Fe₃O₄@SiO₂. 结合X射线衍射、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 透射电子显微镜(TEM)以及氮气吸附-脱附等技术对Fe₃O₄@SiO₂粒子进行表征. 结果表明Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子具有球形形貌, 平均直径约为150 nm, 蠕虫状介孔结构, 比表面积为932 m²/g, 孔径为2.5 nm且分布较均匀, 包覆后Fe₃O₄的结构得以保持, 同时材料具有很好的磁响应能力. 以抗癌药紫杉醇(Paelitaxel, TXL)为模型药物进行负载, 实验结果表明, Fe₃O₄@SiO₂对TXL的负载能力为80 mg/g, TXL-Fe₃O₄@SiO₂对TXL的缓释时间持续120 h以上, 累积释放量达到30 mg/g. 通过噻唑蓝比色(MTT)法测量了TXL-Fe₃O₄@SiO₂粒子对体外培养的HeLa细胞的细胞毒性, 与相同浓度的TXL相比, TXL-Fe₃O₄@SiO₂对HeLa细胞的抑制率明显增高.     

原位限域合成介孔碳负载四氧化三铁纳米颗粒

利用废弃蟹壳做模板制备的具有均一孔道结构的介孔碳材料做载体,在孔道内限域原位合成四氧化三铁氧化物纳米颗粒。 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)表征了材料的结构和性能。 结果表明,孔道结构呈整体式结构,孔直径在40~50 nm,长50~200 μm。 纳米颗粒为四氧化三铁,粒径在10 nm左右,尺寸单分散性好,可均匀分散在介孔孔道内。 该方法工艺路线简单,绿色环保。     

Pt@Au/Al2O3核壳纳米粒子的制备和表征及其在催化氧化甲苯中的应用

Customizing core-shell nanostructures is considered to be an efficient approach to improve the catalytic activity of metal nanoparticles. Various physiochemical and green methods have been developed for the synthesis of core-shell structures. In this study, a novel liquid-phase hydrogen reduction method was employed to form core-shell Pt@Au nanoparticles with intimate contact between the Pt and Au particles, without the use of any protective or structure-directing agents. The Pt@Au core-shell nanoparticles were prepared by depositing Au metal onto the Pt core; AuCl⁴⁻ was reduced to Au(0) by H₂ in the presence of Pt nanoparticles. The obtained Pt@Au core-shell structured nanoparticles were characterized by transmission electron microscopy (TEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), high-resolution TEM, fast Fourier transform, powder X-ray diffraction (PXRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and H₂-temperature programmed reduction (H₂-TPR) analyses. The EDX mapping results for the nanoparticles, as obtained from their scanning transmission electron microscopy images in the high-angle annular dark-field mode, revealed a Pt core with Au particles grown on its surface. Fourier transform measurements were carried out on the high-resolution structure to characterize the Pt@Au nanoparticles. The lattice plane at the center of the nanoparticles corresponded to Pt, while the edge of the particles corresponded to Au. With an increase in the Au content, the intensity of the peak corresponding to Pt in the FTIR spectrum decreased slowly, indicating that the Pt nanoparticles were surrounded by Au nanoparticles, and thus confirming the core-shell structure of the nanoparticles. The XRD results showed that the peak corresponding to Pt shifted gradually toward the Au peak with an increase in the Au content, indicating that the Au particles grew on the Pt seeds; this trend was consistent with the FTIR results. Hence, it can be stated that the Pt@Au core-shell structure was successfully prepared using the liquid-phase hydrogen reduction method. The catalytic activity of the nanoparticles for the oxidation of toluene was evaluated using a fixed-bed reactor under atmospheric pressure. The XPS and H₂-TPR results showed that the Pt₁@Au₁/Al₂O₃ catalyst had the best toluene oxidation activity owing to its lowest reduction temperature, lowest Au 4d & 4f and Pt 4d & 4f binding energies, and highest Au⁰/Au^δ+ and Pt⁰/Pt²⁺ proportions. The Pt₁@Au₂Al₂O₃ catalyst showed high stability under dry and humid conditions. The good catalytic performance and high selectivity of Pt@Au/Al₂O₃ for toluene oxidation could be attributed to the high concentration of adsorbed oxygen species, good low-temperature reducibility, and strong interaction.     

聚丙烯酸功能化高效发光的La1-xEuxF3纳米晶合成及细胞成像

Monodisperse La_1-xEu_xF₃ nanoparticles (NPs) were functionalized by poly(acrylic acid) (PAA) via a one-pot modified hydrothermal method. The morphology, crystal structure, surface groups, and luminescence properties of the as-produced La_1-xEu_xF₃@PAA NPs were characterized by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and photoluminescence (PL) spectroscopy. The produced nanoparticles were (7±3) nm in size, water soluble, and buffer stable, with good photostability and biocompatibility. In vitro imaging revealed the low cytotoxicity of the as-synthesized NPs incubated with HeLa cancer cells. Thus, the colloidal La_1-xEu_xF₃@PAA NPs exhibit great potential for use as optical imaging probes in biological applications.     

紫外光辐射山茱萸水提液制备纳米银及生物活性

利用254 nm紫外光照射山茱萸水提液在室温下制备了纳米银,并通过UV-Vis光谱检测其在410 nm附近的等离子体共振峰;研究了溶液p H值、料液比以及反应时间对还原反应的影响,确定了纳米银的最优合成条件:p H=7. 0,料液比1∶1,反应时间1 h.通过X射线晶体衍射、透射电子显微镜和激光粒度仪对纳米银的晶体结构、粒径、表面性质和形貌等进行表征发现,在最优反应条件下制得的纳米银为面心立方结构,呈近球形,平均粒径(55. 4±0. 9) nm,分散均匀,表面带负电(-10. 2 m V),具有较高的稳定性.生物活性研究结果表明,制得的纳米银具有良好的抗氧化、抗菌及抗癌活性.当纳米银浓度为62. 5μg/m L时,对DPPH自由基的清除率为70. 0%;对S. aureus和E. coli最低抑菌浓度分别为3. 9和7. 8μg/m L;对结直肠癌细胞HCT116和SW620的IC₅₀值分别为23. 1和35. 1μg/m L.     

碱性介质中制备纳米四氧化三锰及其超级电容特性

比较了不同碱溶液中纳米Mn₃O₄的制备及其超级电容性能。用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜等技术手段分别测试了晶体结构和表面形貌。用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试了材料的电化学性能。结果表明,在氢氧化钠、氨水中Mn²⁺沉淀氧化可以直接制备纳米Mn₃O₄;碳酸钠中先生成MnCO₃,加氢氧化钠可转化为纳米Mn₃O₄。NaOH、NH₃和Na₂CO₃ 3种介质中制备的Mn₃O₄晶粒尺寸分别为29.5、20.2和36.3 nm。纳米Mn₃O₄经连续充放电循环后可活化为Birnessite-type MnO₂。氨水中制备的Mn₃O₄活化后比容量最大,达到239 F/g,是一种具有应用前景的超级电容器材料。     

纳米Fe2O3和Fe3O4的制备及其催化高氯酸铵热分解性能的研究——一个仪器分析综合实验

介绍一个仪器分析综合实验——纳米Fe_2O_3和Fe_3O_4的制备及其催化高氯酸铵热分解性能的研究。采用水热法合成纳米Fe_3O_4,进而煅烧得到纳米Fe_2O_3。使用X射线粉末衍射(XRD)对制得的样品结构进行表征,通过透射电镜(TEM)可以发现其为球形颗粒,粒径在10–20 nm范围内。将制得的纳米Fe_2O_3和纳米Fe_3O_4按不同比例加入高氯酸铵(AP)中,通过对混合物进行热分析(TG-DSC),发现纳米Fe_2O_3和纳米Fe_3O_4可以明显促进AP的分解,且Fe_2O_3的催化效果优于Fe_3O_4的催化效果,并对催化机理进行了简单讨论。通过该实验,可以让学生学习水热反应的方法,掌握利用XRD、热分析等多种手段对化合物结构及性能进行表征的技能。