非硅基介孔材料和介孔复合体的合成与特性

非硅基介孔材料和介孔复合体的合成与特性;介孔固体;介孔复合体;二氧化钛薄膜;液晶模板机理     

介孔硅基分子筛研究新进展

M41S、HMS、MSU 和SBA 等具有规则孔道结构的介孔硅基分子筛及其杂原子衍生物在多相催化、吸附分离及材料科学领域有重要的学术研究与工程应用价值。此类物质可以通过长链季铵盐、伯胺、双子胺或聚氧乙烯类表面活性剂胶束的模板作用, 在多种不同的条件下合成, 并可通过SEM、TEM、XRD、N₂ (A r) 等温吸附-脱附技术和FT-IR、激光Ram an、固体MA S NMR、UV-V is 漫反射、XPS、EXA FS、XAN ES 等谱学手段加以表征。本文对介孔硅基分子筛近年来所取得的进展进行了综述。     

钛硅介孔分子筛

综述了钛硅介孔分子筛的合成、表征及其应用研究进展.评述了钛硅介孔分子筛的合成方法与合成条件对分子筛结构性能、钛物种的配位状态和催化性能的影响.介绍了鉴定钛硅介孔分子筛内骨架钛原子的多种波谱学方法以及钛硅介孔分子筛在选择氧化、光催化、酸催化反应中的应用,并指出钛硅介孔分子筛是一种非常有应用前景的环境友好的多相催化剂.     

介孔硅铝材料上合成水杨酸甲酯的研究

与传统合成水杨酸甲酯的工艺不同,采用碳酸二甲酯(DMC)作为酯化试剂与水杨酸反应制备了水杨酸甲酯.反应所使用的催化剂是一系列不同硅铝比的介孔L硅铝化合物.结果表明,碳酸二甲酯是一种很好的酯化试剂,所合成的介孔硅铝化合物对此酯化反应是高效的催化剂.SA转化率可以达到98.6%,MS选择性可以达到77.0%,并且还发现水杨...     

硅铝基微孔/介孔复合分子筛的制备与应用

本文对具有多级孔道和双重酸性的硅铝基微孔/介孔复合分子筛的制备及应用进展进行了评述,重点讨论了微孔沸石晶体结构的存在对产物酸性、结构稳定性的贡献,强调了制备途径对合成微孔/介孔功能复合材料的简捷性、有效性,探讨了此类催化材料的发展前景。     

双模板法制备介孔／大孔复合孔结构硅胶独石

采用双模板法,向正硅酸甲酯的水解体系中同时引入聚乙二醇和三嵌段共聚物,成功制备出具有双连续大孔、同时孔壁中分布着有序介孔的复合孔结构硅胶独石材料. 产物的比表面积高达880 m2/g, 大孔孔径为0.2～5 μm, 介孔高度集中地分布在 5 nm. 结合物理吸附、扫描电镜、粉末X射线衍射和透射电镜等表征手段,发现合成条件如原料组成、反应温度和pH值等对反应体系中凝胶化转变和相分离发生的相对速度有重要影响,进而影响产物复合孔结构的生成. 此外,通过对合成条件的优化,一方面增强了无机骨架的强度,另一方面降低了湿凝胶干燥过程中的毛细管压力降,有效缓和了凝胶结构在干燥过程中的开裂和变形,使复合孔结构硅胶独石在厘米尺度内具有良好的整体性能.     

介孔钛硅新催化材料

本文综述了介孔钛硅新催化材料的制备方法,归纳评述了各类介孔钛硅材料的制备技术和相应的产物的结构特点,介绍了现有的表征介孔钛硅材料孔结构和钛活性位的重要技术手段和特征,概括了含钛介孔材料在有机物液相催化选择氧化方面的应用,讨论了提高钛位的催化活性、结构稳定性、疏水性、钛硅比等的技术方法;提出了介孔钛硅材料研究存在的问题并展望了将来的研究方向。     

介孔结构CeO2对丙酮的敏感响应研究

采用水热法一步合成制备了一种多面体介孔结构CeO₂,并用于有机挥发性气体的检测。利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察形貌、尺寸和结构,X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)分析其晶体结构和化学成分,利用全自动气体吸附分析仪分析其孔径大小。结果表明：制备的CeO₂为多面体介孔结构,孔隙主要孔径小于4 nm。CeO₂传感器在240℃时响应最佳,对100 cm³/m³甲醇、甲醛、乙醇、乙醚、丙酮、乙二醇和二甲苯等气体的检测中,丙酮气体的响应值最高为550%,其对应的响应和恢复时间分别为16 s和4 s。该传感器在60 d内具有较高的稳定性,相对标准偏差值(RSD)为2.0%。     

金属改性硅基介孔材料及其加氢脱硫研究进展

硅基介孔材料具有孔径分布均一、孔道结构独特、比表面积高等优点,其在石油产品加氢脱硫(HDS)催化剂载体中的应用成为近年来研究的热点。但在实际应用过程中硅基介孔材料的耐硫性差、路径选择性低等局限性也逐渐显现出来,针对此类问题,近年来的研究集中在硅基材料的改性工作上。本文综述了近年来金属改性的硅基介孔材料应用于油品加氢脱硫的研究现状,重点讨论了铝、钛、锆等金属的引入对硅基介孔材料基本结构(比表面积、孔容和孔径)、酸性和HDS催化活性的影响。分析总结了经金属改性的硅基介孔材料作为HDS催化剂载体的优点和不足,并展望了其未来的应用前景。     

多巴胺有序介孔硅表面分子印迹传感器的研制

以多巴胺(DA)为模板,氨基修饰的介孔硅为载体,制得对多巴胺具有特异选择性的表面分子印迹聚合物(MIP)。将所得的MIP制成碳糊电极,用循环伏安法对多巴胺进行检测。在优化实验条件下,传感器的氧化峰电流与多巴胺浓度在1.0×10-7～2.0×10-6mol/L和2.0×10-6～1.0×10-4mol/L范围内呈良好的线性关系,相关系数分别为0.992 5和0.996 9,检出限为1.3×10-9mol/L。该传感器对DA具有较高的灵敏度和选择性,将其用于实际样品检测,结果满意。     

Sn掺杂MoO_3的制备、表征及气敏性能

以仲钼酸铵和四氯化锡为原料,采用水热法制备了不同Sn掺杂比例的MoO_3;利用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和Brunauer-Emmett Teller(BET)测试等手段对材料进行了物相、形貌结构和孔径表征;测试了其对乙醇、二氯甲烷、甲醇、甲醛、甲酸、四氯化碳、氨气和丙酮等气体的传感性能.结果表明,Sn掺杂未改变MoO_3的结构;290℃为气体传感测试的最佳测试温度;掺杂后的MoO_3对乙醇气体的灵敏度和响应时间均优于纯相MoO_3,Sn掺杂摩尔比为5%时效果最好,500 mg/m~3测试条件下对乙醇的灵敏度为19.64,响应时间为1.1 s.     

ZnO/PPy异质纳米复合材料的制备、表征及其气敏特性

室温下, 采用原位聚合法, 以吡咯(PY)为单体, 氯化铁(FeCl₃·6H₂O)为氧化剂, 在塑料基片上聚合生长了聚吡咯(PPy)纳米微球. 然后在聚吡咯基片上生长ZnO种子, 将表面种有ZnO种子的PPy元件置于六次甲基四胺与硝酸锌的混合溶液中, 90 ℃水浴中, 在PPy微球上生长了ZnO纳米棒, 合成了PPy/ZnO异质纳米复合材料. 分别通过X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对PPy/ZnO异质纳米复合材料的结构和形貌进行了表征. 制备了塑料基的PPy/ZnO异质纳米复合材料气体传感器, 在室温下, 对10×10^-6-150×10^-6 (体积分数)浓度范围的氨气进行了气敏测试, PPy/ZnO气敏元件对氨气响应的灵敏度基本呈线性关系, 且对甲醇、丙酮、甲苯等有机气体表现出很好的选择性. 最后, 对PPy/ZnO异质纳米复合材料的形成机理进行了简要分析.     

Electrochemical Ammonia Gas Sensing in Nonaqueous Systems: A Comparison of Propylene Carbonate with Room Temperature Ionic Liquids

First, the direct and indirect electrochemical oxidation of ammonia has been studied by cyclic voltammetry at glassy carbon electrodes in propylene carbonate. In the case of the indirect oxidation of ammonia, its analytical utility of indirect for ammonia sensing was examined in the range from 10 and 100 ppm by measuring the peak current of new wave resulting from reaction between ammonia and hydroquinone, as function of ammonia concentration, giving a sensitivity 1.29×10^?7 A ppm^?1 (r²=0.999) and limit‐of‐detection 5 ppm ammonia. Further, the direct oxidation of ammonia has been investigated in several room temperature ionic liquids (RTILs), namely 1‐butyl‐3‐methylimidazolium tetrafluoroborate ([C₄mim] [BF₄]), 1‐butyl‐3‐methylimidazolium trifluoromethylsulfonate ([C₄mim] [OTf]), 1‐Ethyl‐3‐methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([C₂mim] [NTf₂]), 1‐butyl‐3‐methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([C₄mim] [NTf₂]) and 1‐butyl‐3‐methylimidazolium hexafluorophosphate ([C₄mim] [PF₆]) on a 10 μm diameter Pt microdisk electrode. In four of the RTILs studied, the cyclic voltammetric analysis suggests that ammonia is initially oxidized to nitrogen, N₂, and protons, which are transferred to an ammonia molecule, forming NH via the protonation of the anion(s) (A^?). However, in [C₄mim] [PF₆], the protonated anion was formed first, followed by NH . In all five RTILs, both HA and NH are reduced at the electrode surface, forming hydrogen gas, which is then oxidized. The analytical ability of this work has also been explored further, giving a limit‐of‐detection close to 50 ppm in [C₂mim] [NTf₂], [C₄mim] [OTf], [C₄mim] [BF₄], with a sensitivity of ca. 6×10^?7 A ppm^?1 (r²=0.999) for all three ionic liquids, showing that the limit of detection was ca. ten times larger than that in propylene carbonate since ammonia in propylene carbonate might be more soluble in comparison with RTILs when considering the higher viscosity of RTILs.     

PdO,Au, CdO修饰SnO2纳米纤维的制备及其气敏特性

采用静电纺丝的方法制备了SnO₂纳米纤维,并分别用PdO、Au、CdO对该纳米纤维材料进行表面修饰.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)分析、Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积测试对材料进行表征.修饰前后, SnO₂纳米纤维都是由约15 nm的纳米颗粒构成的直径约为200 nm的多级结构材料.采用静态测试系统对纯SnO₂及不同物质修饰的SnO₂的气敏特性进行测试,结果表明,未修饰的SnO₂纳米纤维气敏元件对甲醛具有较好的响应.修饰后的SnO₂材料的气敏特性都有明显的改善. CdO修饰的SnO₂气敏元件对甲醛的响应值最高,且响应恢复时间短,选择性好. Au修饰的SnO₂气敏元件对甲醛响应的最佳工作温度从300 ℃降到了200 ℃.经PdO修饰后, SnO₂纳米纤维对甲苯的响应值变得最高.初步分析了经过修饰的SnO₂气敏材料的敏感机理.     

新型甲醛多孔硅复合传感器的制备

构建了一种简便、快速检测甲醛的新型钯-多孔硅(Pd-PS)复合传感器.采用水热腐蚀法制备多孔硅,通过扫描电镜表征其表面微结构.对多孔硅腐蚀条件进行了优化,得出多孔硅的最佳制备条件.多孔硅经化学浸渍法在其表面掺杂金属钯,进而制成了钯-多孔硅复合传感器.当此传感器被置于含甲醛的混合气体中时,可高选择性结合甲醛气体分子,并产生电信号,其强度与甲醛浓度相关,通过万用表检测其电信号,进而分析其气敏性能.检测结果表明,此传感器对甲醛气体敏感,且表现出良好的选择性,对乙醇、氨气、甲醇和丙酮不敏感.此传感器对甲醛浓度的检测范围在0.1～ 6.0 mg/m3之间,检出限为0.1 mg/m3,检测时间为3 min.     

发光多孔硅的化学传感特征

发光多孔是一种新型的光电器件材料。其荧光的猝灭或增敏，以及其电学特性的变化可作为化学伟感信息用于电化学传感技术。本文评述了自发光多孔硅首次报道以来在化学传感领域的应用研究进展。     

金修饰ZnO纳米棒阵列制备及对甲醛气敏性能

通过两步溶液法在氧化铝陶瓷管上先制备出ZnO纳米棒阵列,再用真空蒸镀法在ZnO纳米棒表面形成一层均匀Au膜,于500℃下热处理得到Au纳米颗粒修饰的ZnO(Au-ZnO)纳米棒阵列体系。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)对ZnO纳米棒阵列和Au-ZnO纳米复合体系进行表面形貌表征和结构分析。气敏性能测试结果表明,Au-ZnO纳米复合体系在300℃下对1000μL·L-1甲醛的灵敏度为41.5,而在200℃下灵敏度仍能达到10.3,表明可以制备低工作温度下气敏性能良好的甲醛气敏传感器。     

气体容量法测定单质硅的改进

对测定单质硅的气体容量法进行了改进,在测量装置中增加了恒温系统、柱形称样器,并扩大了量气管的量程。最佳反应碱度为200g·L-1氢氧化钠溶液65mL,反应时间为1h。对不同含量单质硅样品进行测定,测定值的相对标准偏差(n=6)在0.32%~0.47%之间,偏差在-0.45%~0.40%之间。     

桥连氧化钨纳米线的可控合成及气敏性质

The rapid development of industrialization has resulted in severe environmental problems. A comprehensive assessment of air quality is urgently required all around the world. Among various technologies used in gas molecule detection, including Raman spectroscopy, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, mass spectroscopy (MS), electrochemical sensors, and metal oxide semiconductor (MOS) gas sensors, MOS gas sensors possess the advantages of small dimension, low power consumption, high sensitivity, low production cost, and excellent silicon chip compatibility. MOS sensors hold great promise for future Internet of Things (IoT) sensors, which will have a profound impact on indoor and outdoor air quality monitoring. The development of nanotechnology has significantly enhanced the development of MOS gas sensors. Among various nanostructures like nanoparticles, nanosheets and nanowires, the emergence of quasi-one-dimensional (q1D) nanowires/nanorods/nanofibers, with unique q1D geometry (facilitating fast carrier transport) and large surface-to-volume ratio, potentially act as ideal sensing channels for MOS sensors with extremely small dimension, and good stability and sensitivity. These structures have thus been the focus of extensive research. Among the various MOS nanomaterials available, tungsten oxide (WO_3-x, 0 ≤ x < 1) nanowires feature the characteristic properties (multiple oxidation states, rich substoichiometric oxides with distinct properties, photo/electrochromism, (photo)catalytic properties, etc.), and unique q1D geometry (single-crystalline pathway for fast carrier transport, large surface-to-volume ratio, etc.). WO_3-x nanowires have broad applications in smart windows, energy conversation & storage, and gas sensing devices, and have thus become a focus of attention. In this paper, the fundamental properties of tungsten oxide, synthesis methods and growth mechanism of tungsten oxide nanowires are reviewed. Among various (vapor-liquid-solid (VLS), vapor-solid (VS) and thermal oxidation) growth methods, the thermal oxidation method enables an in situ integration of WO_3-x nanowires on predefined electrodes (so-called bridged nanowire devices) via the oxidation of lithographically patterned W film at relatively low growth temperature (~500 ℃) because of interfacial strain, defects and oxygen on the surface of the W film. The novel bridged nanowire-based sensor devices outperform traditional lateral nanowire devices in terms of larger exposure area, low power consumption via self-heating, and greater convenience in device processing. Recent progress in bridged WO_3-x nanowire devices and sensitive NO_x molecule detection under low power consumption have also been reviewed. Power consumption of as low as a few milliwatts was achieved, and the detection limit of NO₂ was reduced to 0.3 ppb (1 ppb = 1 × 10^-9, volume fraction). In situ formed bridged WO_3-x nanowire devices potentially satisfy the strict requirements of IoT sensors (small dimension, low power consumption, high integration, low cost, high sensitivity, and selectivity), and hold great promises for future IoT sensors.     

金属氧化物室温气敏材料的结构调控及传感机理

室温气敏材料能耗低、稳定性好、安全性高,并且有助于简化传感器的器件结构,具有很好的实际应用前景。开发具有优异室温传感性能的气敏材料成为近年来传感领域的研究热点。金属氧化物半导体材料来源广泛、环境友好、结构调控灵活,在室温气体传感性能方面取得一定的进展。本文介绍了金属氧化物气敏材料的发展历程及气体传感机理,详述了各种具有室温气敏性能的金属氧化物纳米结构,重点讨论构建金属氧化物室温传感性能的有效策略和传感机制,并对室温传感材料的未来发展进行了展望。