ZnO/Ag微米球的合成与光催化性能

用微波辅助多元醇法对预先制备的ZnO微米球进行修饰,合成了载银氧化锌微米球（ZnO/Ag）. 利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见双光束分光光度计和光致发光光谱仪等对样品的结构、形貌和光学性能进行了表征. 在紫外光照射下,通过亚甲基蓝的降解反应研究了样品的光催化活性. 结果表明,所制备的ZnO/Ag微米球是由面心立方的Ag纳米颗粒附着在纤锌矿结构的ZnO球表面形成;与ZnO相比,ZnO/Ag的紫外-可见光吸收光谱发生明显红移,在紫外和可见光范围均有较强的吸收;随着Ag含量的增加,ZnO/Ag荧光光谱强度先减弱后增强;与ZnO相比,ZnO/Ag的光催化活性明显提高,AgNO₃ 浓度为0.05 mol/L时制得的ZnO/Ag光催化活性最高.     

卷曲管状微马达的调控和应用

通过纳米薄膜自卷曲技术制备而成的微马达因其简便的制备方法、优秀的物理化学性能而在材料科学、化学、生物学等领域有广阔的应用前景.这种微马达从外界获取能量,实现了在低雷诺数环境下模仿自然界中的生物运动.本文详细介绍了自卷曲微米管的制备工艺和运动控制(包括速度控制和方向控制),并综述了近几年微马达应用于化学、生物医药、环境科学等领域的研究成果.     

ZnO纳米柱状阵列表面AgX等离子基元修饰及其可见光光催化活性

采用浸渍法制备了表面AgX（X=I,Br）等离子基元修饰的ZnO纳米柱状阵列,研究了浸渍浓度和时间以及紫外光光照预处理对ZnO纳米柱状阵列可见光光催化活性的影响.采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见漫反射吸收光谱以及X射线光电子能谱仪等手段对ZnO纳米柱状阵列的形貌、相组成、禁带宽度及其表面特性进行了表征.结果显示,AgBr颗粒分布于ZnO纳米柱状阵列的顶端及顶端侧面,同时AgBr颗粒之间相互接触而形成网状结构.通过紫外光光照预处理,AgBr表面出现细小颗粒,形成Ag/AgBr/ZnO纳米复合结构.可见光光催化降解甲基橙结果表明,在相同工艺条件下所制AgBr/ZnO的可见光光催化活性明显优于AgI/ZnO,且与浸渍浓度及时间有关.由于ZnO纳米柱状阵列的比表面积大,AgBr的可见光响应特性以及Ag/AgBr纳米结构的表面等离子效应,经过紫外光光照预处理形成的Ag/AgBr/ZnO纳米复合结构表现出最好的可见光光催化活性.     

微纳米马达在药物递送中的应用

受到自然界中高效生物马达的启发,研究人员提出了人工微纳米马达的概念,即人工微纳米动力装置。目前,通过结合化学与其他交叉学科的先进技术,研究人员已制备出具有不同结构、驱动方式以及控制方式的人工微纳米马达。这些微纳米马达在传感、环境治理、生物医用等方面展现出广阔的应用前景。其中,药物递送是生物医用领域的重要方向。在这一方面,利用微纳米马达可以实现药物的有效递送,给癌症等疾病的治疗带来新的可能。本文将针对用于药物递送的微纳米马达的驱动机理、基本结构、运动控制这几个方面进行综述,首先介绍了马达的运动机理,其驱动机理可分为自场驱动和外场驱动;其次,分别介绍了可用于药物递送的微纳米马达的结构,主要包括聚合物囊泡、空心管、纳米线等;为了实现精准有效的药物递送,微纳米马达的可控运动非常重要,本文将具体阐述微纳米马达的开-关控制、方向控制和速度控制。最后,分析了药物递送微纳米马达的研究现状,并对本领域的未来方向进行了展望。     

纳米片构建的花状ZnO和CdS/ZnO复合物的制备及其光催化性能测试

在乙二醇(EG)和水组成的二元溶剂热体系中,通过Zn(NO_3)_2·6H_2O和尿素的水热反应及其后续的退火处理,制备了纳米片组装的花状ZnO。以花状ZnO为基底,采用直接沉淀法,制备了CdS/ZnO复合物。在可见光照射下,研究了所制备的ZnO和CdS/ZnO复合物降解结晶紫水溶液的光催化性能。结果表明,相对于ZnO,CdS/ZnO复合物在400～700 nm区间产生了新的吸收,对结晶紫可见光降解具有好的催化效果,此外,CdS/ZnO复合物作为光催化剂具有较好的稳定性和重复使用性,可望用于污水处理。     

纳米Ag/ZnO光催化剂及其催化降解壬基酚聚氧乙烯醚性能

采用氨浸法制备了不同Ag负载量的纳米Ag/ZnO光催化剂,并用X射线衍射、比表面积测定、X射线光电子能谱和漫反射紫外-可见光谱测定了Ag/ZnO的晶型结构、比表面积、表面组成和光谱特征.以壬基酚聚氧乙烯醚(NPE-10)为模型污染物,分别在紫外光和可见光照射下考察了纳米Ag/ZnO的光催化活性.结果表明,Ag能成功地负载到ZnO表面,且随着Ag负载量的增加,ZnO的粒径逐渐增大,比表面积逐渐减小.与纳米ZnO样品相比,Ag/ZnO中Ag 3d5/2结合能减小,而Zn 2p和O 1s结合能增大,ZnO表面的羟基氧和吸附氧含量增加.当Ag负载量大于0.5%时,Ag/ZnO样品的吸收光谱发生红移,在可见光区出现吸收.光催化降解结果表明,0.5%Ag/ZnO样品的光催化活性最高,在紫外光和可见光照射3 h后NPE-10降解率分别约为77%和56%,而ZnO样品的光催化活性仅约为61%和40%.     

基于ZnO-Au纳米复合物修饰的SPR传感器

Au纳米粒子具有容易制备,水溶性好,很高的化学稳定性和易发生生物偶联等特点~([1]).因此Au纳米粒子已广泛应用在分子生物学以及生物芯片中.ZnO纳米晶具有小尺寸效应、大的比表面积,独特的光学性质,因此受到了极其广泛的研究.在乙醇相制备的氧化锌纳米胶体很难在水溶液中稳定存在,而生物分子的偶联需在水溶液环境中才能够实现,为了利用纳米ZnO的光学性质作免疫分析和生物分子标记,必须对纳米ZnO表面进行包覆或修饰,使其溶于水溶液中来实现与生物分子的偶联.     

纳米ZnO薄膜的制备及其可见光催化降解甲基橙

采用溶胶-凝胶方法制备ZnO透明溶胶, 在铝箔上涂膜后经500 ℃处理制得具有可见光响应的纳米ZnO薄膜光催化剂. 以甲基橙模拟有机污染物, 在可见光下研究了薄膜的降解性能, 结果表明, 用一片有效面积为200 cm2的ZnO/Al薄膜作为催化剂, 甲基橙的降解率达到96.3％, 比ZnO负载在玻璃上制得的ZnO/glass薄膜催化剂活性高得多. 采用扫描电镜与原子力显微镜对ZnO/Al薄膜制备条件进行了表征, 结果发现多孔ZnO/Al薄膜比致密ZnO/Al薄膜具有更高的活性, 实验制备的具有高活性的ZnO/Al薄膜颗粒平均直径为52.2 nm. 采用本方法制备的ZnO/Al薄膜是一种具有应用前景的, 能在可见光下降解有机物的有效光催化剂.     

复合Ag/ZnO分级结构微球的制备及其光催化性能研究

采用化学沉淀法制备ZnO微球,利用柠檬酸三钠（TCD）避光还原硝酸银在ZnO表面沉积银粒子制备Ag/ZnO复合材料.利用XRD、SEM、TEM、EDS、FTIR、UV-vis DRS、PL、BET等对Ag/ZnO的结构、组分、形貌及光谱性质进行了表征,通过紫外及可见光照降解甲基橙溶液评价样品的光催化性能.结果表明：ZnO纳米微球是由ZnO纳米片相互交错构筑而成的具有丰富孔道的分级结构,Ag纳米粒子均匀沉积在ZnO纳米片上.Ag的沉积显著增加了ZnO的可见光吸收,猝灭了ZnO荧光,提高了ZnO催化活性.     

还原石墨/氧化锌复合薄膜的制备及其光电转换性能

本工作研究不同过程还原的氧化石墨rGO/ZnO(reduced graphiteoxide/ZnO)复合膜的可见光激发光电转换性能。氧化石墨(GO)经KOH还原处理或NaBH4还原处理后,和氧化锌溶胶混合,通过旋涂法和热处理在F掺杂SnO2薄膜导电玻璃(FTO)衬底上形成复合薄膜。采用XRD、FTIR、FE-SEM、XPS、UV-Vis等方法对复合薄膜的晶相结构、微观形貌等进行表征,并测试了复合薄膜在可见光照射下的光电转换性能。GO的预处理过程对复合薄膜的结构影响显著,采用NaBH4对GO处理更有利于形成均匀薄膜。光电流测试结果表明不同复合薄膜均能实现可见光照射下产生光电流,其原理为rGO的光激发电子跃迁到ZnO,而空穴在rGO中迁移,在rGO与ZnO界面实现光生载流子分离。其中NaBH4处理后的rGO/ZnO复合薄膜光电流密度最大,达6×10-7A·cm-2。     

生物酶驱动的微纳米马达在生物医学领域的应用

生物酶驱动微纳米马达是指利用天然酶催化分解过氧化氢、葡萄糖、尿素和甘油酯等燃料来提供动力的一种新型微纳米机器。生物酶驱动的微纳米马达具有良好的生物相容性,能够在原位利用生物燃料实现自主靶向运动,无需外加原料,这使得生物酶驱动的微纳米马达在生物医学领域展现出巨大的发展潜力与前景。目前,生物酶驱动的微纳米马达在生物医学领域的应用得到众多科学家的关注,但是时至今日,还没有一篇及时、全面、着重地讨论生物酶驱动微纳米马达在生物医学领域应用的综述文章。基于本课题组的研究经验以及目前该领域的发展情况,本文着重讨论不同种类生物酶驱动微纳米马达在疾病诊疗等生物医学领域应用的最新进展,包括生物标志物的检测与诊断、成像显像剂、癌症和其他疾病的治疗等。最后,本文对该领域的发展与未来研究方向提出展望,为实现以“面向世界科技前沿、面向人民生命健康”为目标的“人类卫生健康共同体”提供新的思路和方向。     

Ag+/Ag/ZnO多孔纳米结构纤维材料的制备及可见光催化性能

借助棉花纤维模板, 采用两步法制备了Ag⁺/Ag/ZnO多孔纳米结构纤维材料, 并利用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等对其进行了表征. 以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应, 考察了银修饰量(摩尔分数, 0~1.50%)对ZnO纳米结构纤维材料光催化性能的影响. 结果表明, 利用模板辅助的两步法制备了Ag⁺-Ag共修饰的ZnO多孔纳米结构纤维材料Ag⁺/Ag/ZnO, Ag⁺和Ag通过改变ZnO的晶胞结构、 光吸收特性及形貌等影响其光催化性能; 在可见光条件下, Ag⁺/Ag/ZnO的催化性能优于纯ZnO, 且与修饰量有关.     

透明质酸修饰的介孔二氧化硅包覆金纳米棒的制备及在肿瘤化疗-热疗联合治疗中的应用

通过在包覆了金纳米棒的介孔硅表面修饰生物相容性的透明质酸, 得到了具有肿瘤靶向性的多功能药物载体. 实验结果表明, 透明质酸可以通过酰胺键修饰在介孔硅表面, 所得药物载体可在透明质酸酶作用下实现选择性释放. 该体系在近红外区域具有较高的吸收, 可以在近红外光照射下实现光热转换. 细胞实验结果表明, 该多功能药物载体可以有效靶向CD44过量表达的乳腺癌细胞, 通过CD44介导的内吞富集在肿瘤内部, 结合化学药物治疗和光热治疗, 显示出更高的肿瘤细胞凋亡效率.     

微/纳米马达在生物传感中的应用

微/纳米马达是近年来发展的一种可自主运动的新型微/纳米材料,它制备简单、形态多样、可批量化生产,已逐渐应用于生物样品分析及药物运输等领域。由于生物样品成分复杂,传统检测常常需要多步清洗和分离,操作繁琐、耗时较长。微/纳米马达具有自主运动的特性,通过表面生物功能化,可制备成动态的微型生物传感器,实现多种生物分子如核酸、蛋白质、糖蛋白等的实时、快速和灵敏检测。本文总结了近几年微/纳米马达的发展及其在生物传感中的应用,并展望了其在生物分析中的应用前景。     

Fe3+改性纳米ZnO光催化降解壬基酚聚氧乙烯醚

采用氨浸法制备了不同Fe3 含量的Fe3 /ZnO光催化剂,并用X射线衍射、N2吸附、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射光谱对纳米Fe3 /ZnO进行了表征.以壬基酚聚氧乙烯醚(NPE-10)为模型污染物,分别在紫外光和可见光下考察了纳米Fe3 /ZnO的光催化活性.结果表明,该方法能成功地将Fe掺杂到ZnO晶体上,且随着Fe3 添加量的增加,ZnO的晶粒尺寸逐渐减小,比表面积逐渐增大.与纳米ZnO样品相比,Fe3 /ZnO中Fe2p结合能减小,而Zn2p和O1s结合能增大,ZnO表面的羟基氧和吸附氧含量增加,光催化活性提高.当Fe3 的添加量大于0.5%时,Fe3 /ZnO样品的吸收光谱发生红移,在可见光区出现吸收.光催化降解结果显示,0.5?3 /ZnO样品的光催化活性最高,在紫外光和可见光照射3h后对NPE-10的降解率分别比纯ZnO提高18%和69%.     

纳米V2O5／ZnO光催化剂对壬基酚聚氧乙烯醚降解的催化活性

采用氨浸法制备了不同V2O5含量的纳米V2O5/ZnO光催化剂,并用X射线衍射、比表面积测定、透射电镜、X射线光电子能谱和漫反射紫外-可见光谱测定了催化剂的晶型、比表面积、形貌尺寸、表面组成和光谱特征.以壬基酚聚氧乙烯醚(NPE-10)为模型污染物,分别在紫外光和可见光照射下考察了光催化剂的催化活性.结果表明,随着V2O5含量的增加,V2O5/ZnO的粒径逐渐减小,比表面积逐渐增大.与纳米ZnO样品相比,V2O5/ZnO中V2p的结合能减小,而Zn2p和O1s的结合能增大,V2O5/ZnO表面的羟基氧和吸附氧含量增加.n(V)/n(Zn)=2·5%的V2O5/ZnO光催化剂样品的催化活性最高(在紫外光和可见光照射3h后,NPE-10降解率分别约为79%和62%).     

柔性光电器件发光层用ZnO微纳阵列/聚合物复合材料

采用简单的低温(温度未超过100 °C)溶液法在具有较好柔韧度的基于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底的铟锡氧化物(ITO)导电膜(PET/ITO)上成功制备了聚丙烯酰胺(PAM)修饰的ZnO微纳阵列. 用X射线衍射(XRD)仪和扫描电子显微镜(SEM)对ZnO微纳阵列的晶体结构和表面形貌进行了表征, 结果表明ZnO阵列的平均直径为150 nm, 长度为3 μm, 端面具有六边形结构, 沿[0001]方向择优生长, 较好地垂直在PET/ITO上; 探讨了ZnO微纳阵列在PAM存在下的形成机理以及所制备的ZnO阵列在柔性光电器件方面的应用; ZnO微纳阵列的光致发光(PL)性能表明, 在没有PAM的存在下, 具有蓝光(457 nm)和绿光(530 nm)缺陷发射峰, 这可能是电子分别从扩展态锌间隙(Zn_i)到价带和从导带到锌位氧(O_Zn)的跃迁引起的, 而在PAM存在下所制备的PAM/ZnO阵列仅仅在400 nm处有一个发射峰, 这是由于电子从Zn_i到价带的跃迁引起的. 基于PAM/ZnO的柔性器件具有较好的二极管特性, 表明其在柔性光电器件方面的应用极具潜力.     

纳米ZnO对白僵菌孢子的紫外保护及与孢子的生物相容性

用沉淀法制备经油酸表面修饰的纳米ZnO,测定其紫外吸收性能及对油悬浮剂型白僵菌孢子的抗紫外保护效率;用扫描电子显微镜观察纳米ZnO与孢子的混合状态,通过对含纳米ZnO的白僵菌制剂在贮存期间孢子萌发率差异显著性的分析,确定其与白僵菌孢子的生物相容性.结果表明：制备的纳米ZnO的平均粒径为27nm,其对波长200nm～370nm范围的紫外光具有良好的吸收性能.含纳米ZnO质量分数为1.0%、2.0%和5.0%的油悬浮剂型白僵菌,紫外灯照射8h,对孢子保护效率均大于60%,不含纳米ZnO为9.7％. 纳米ZnO被吸附包覆于孢子表面,屏蔽紫外线,保护孢子免受紫外线的杀伤.含0.5%、1.0%和2.0%纳米ZnO的油悬浮剂型白僵菌制剂室温贮存10个月,其孢子萌发率与不含纳米ZnO的差异不显著;纳米ZnO与白僵菌孢子生物相容性好.油悬浮剂型白僵菌制剂中纳米ZnO的适宜含量为1.0%～2.0%.     

氧化石墨烯/ZnO光催化剂制备及其降解抗生素性能

采用共沉淀法合成氧化石墨烯(GO)/ZnO片层复合光催化剂.通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜及紫外-可见漫反射光谱对复合光催化剂的结构和形貌进行表征.实验结果表明,ZnO颗粒附着在片层GO表面,复合光催化剂在可见光区的吸收强度增大.当可见光照射180 min,GO的加入量为12 mg时,GO/ZnO(...     

稀土改性ZnO应用及研究进展

ZnO具有光催化活性、强光敏性等优点被广泛关注,但是ZnO使用中存在诸多局限性,如宽禁带、不可吸收可见光、光催化效率降低等。稀土元素加入ZnO中可改变改善ZnO的电导率、光学、发光、磁性等物理性质,重点阐述了稀土掺杂ZnO材料应用现状,包括磁半导体、太阳能电池、气体传感器、发光材料、光催化剂和生物系统等。综述不同稀土元素修饰改性ZnO研究进展并给出相关建议,La掺杂ZnO可将光吸收范围拓宽到可见光区域,非均相半导体-离子复合材料有望实现多功能光催化剂的制备;Ce掺杂ZnO应深入机制研究或采用共掺杂等工艺提高光催化活性;掺Er的ZnO纳米管通过刺激Er离子的特征辐射制备绿色发光二极管;Sm可敏化材料的光致发光性,掺Sm的ZnO具有优异的性能,未来应扩大Sm应用领域并提高稀土利用率;Nd掺杂ZnO的研究应集中在铁磁性及抗菌活性,并进一步表征反应机制;开发应用于氢能和环境减排的高性能光催化剂、气体传感器或太阳能电池、薄膜晶体管等光电器件;建立性能设计和组装的数据库,降低成本并实现工业化生产。