利用光热电效应收集近红外光能的二硫化钼和热释电高分子纳米复合物

设计合成了一种基于二硫化钼（MoS₂）/热释电聚合物的柔性薄膜光热电纳米发电机（PTENG）。过渡金属硫族化合物作为薄层纳米薄片,可以捕获近红外（NIR）光,并将其转化为热能。同时,热释电聚合物将无机纳米片所收集的热能转化为电能。在近红外辐照下,PTENG可以瞬间产生电压和光电流,且输出长期保持在较高水平。通过光热效应与热释电效应的有效耦合,该体系具有较高的热电转换系数。我们还通过理论模拟分析了MoS₂在聚合物纳米复合材料中的作用。MoS₂的存在显著提高了热释电聚合物薄膜的温度变化率,提高了器件的光电响应。     

导电高分子的最近进展（英文）

因为导电高分子结合了金属与塑料的优点,他们一直受到很大的关注。但是他们的应用受到一些因素的影响,包括他们的电学性质,稳定性和可加工性。近来,导电高分子的性能得到很大的提高。他们在许多领域的重要应用被论证,比如透明电极,可拉伸电极,神经界面,热电转换和能量储存。这篇文章简单综述了导电高分子的电导提高和它们在热电转换,超级电容器和电池的应用。     

锌-稀土矩形纳米簇的构筑及近红外发光性能（英文）

本文设计了一个新型含苯-甲基-苯骨架的席夫碱配体,构筑了两个具有矩形结构的锌-稀土纳米簇[Ln2Zn2L2(OAc)6](Ln=Yb(1)和Er(2))。该席夫碱配体以"伸展型"配位模式与稀土离子进行配位,使这些锌-稀土纳米簇表现出较大的分子尺寸结构(0.7nm×1.1 nm×2.2nm)。荧光性质研究表明,由Zn/L组成的发色基团能有效敏化1和2中Yb3+和Er3+离子的近红外发光。通过对荧光量子产率及寿命进行分析发现,Zn/L对Yb3+离子的传能效率要高于Er3+离子。     

利用瞬态吸收光谱揭示碳量子点和二硫化钼的能量转移动力学（英文）

零维碳量子点与二维材料的结合,在光电器件中有着广泛的应用.本文利用稳态荧光光谱和瞬态吸收光谱,研究了碳量子点和二硫化钼之间的能量转移动力学.研究发现碳量子点的瞬态吸收光谱图中存在光诱导吸收和受激发射物理过程,复合体系中涉及到碳量子点的本征荧光发射和缺陷态发射.在碳量子点溶液中加入二硫化钼后,处于最低未占据分子轨道上的碳量子点把能量转移给二硫化钼,使得390 nm处的本征荧光发生淬灭现象.继续增加二硫化钼浓度,发现在490 nm处的缺陷态发生淬灭,而且缺陷态的向上吸收过程也被抑制.结果表明,处于缺陷态上的碳量子点会通过另外一种方式能量转移给二硫化钼.通过改变二硫化钼的浓度,有效地控制了碳量子点与二硫化钼之间的两条能量传递路径,为提高器件的性能奠定了基础.     

高分子/棒状纳米粒子复合物的分子动力学模拟

采用非平衡态分子动力学模拟研究了剪切场下棒状纳米粒子对高分子基体的结构、 动力学和流变性质的影响. 通过比较多种体积分数(0.8%~10%)的纳米复合物及纯熔体的模拟结果发现, 随着纳米粒子的增加, 高分子链的扩散和松弛逐渐受到抑制, 而链尺寸几乎保持不变. 从Weissenberg number(W_i)角度看, 在剪切流场下, 高分子链的结构性质(如归一化的均方回转半径、 回转张量和取向抑制参数)几乎与纳米粒子的体积分数无关, 而高分子链的Tumbling运动受到抑制. 研究还发现, 纳米复合物与纯熔体的剪切黏度曲线趋势基本一致, 即W_i=1将曲线分为平台区和剪切变稀区. 纳米棒的加入仅定量地改变了流体的剪切黏度.     

SnS_2纳米花/石墨烯纳米复合物的一步法合成及其增强的锂离子存储性能（英文）

SnS_2由于具有较高的储锂容量(645 mAh·g~(-1))、价格低廉等优点而受到研究者的广泛关注。但纯Sn S_2在脱嵌锂过程中存在严重的体积膨胀效应,造成活性物质粉化和剥落,从而导致容量的迅速衰减。针对这一问题,本文采用简单的一步溶剂热法制备了SnS_2纳米花/石墨烯(SnS_2 NF/GNs)纳米复合物。其中花状SnS_2由超薄纳米片组装而成,石墨烯纳米片将SnS_2包裹在其中。将该材料用作锂离子电池负极时,SnS_2 NF/GNs表现出优越的电化学性能,如:循环200圈后可逆容量仍可达523 mAh?g~(-1)复合物材料提高的储锂性能得益于SnS_2和石墨烯的协同效应。纳米结构的SnS_2可以有效的缓冲体积的膨胀,缩短锂离子的扩散距离。石墨烯纳米片不仅可以进一步缓冲SnS_2体积的膨胀,而且可以提高纳米复合物的导电性。     

氧化锌-氧化铜纳米复合物可见光诱导光催化降解2,4-二氯酚性能（英文）

Nanostructured ZnO and CuO, and coupled oxides, i.e., ZnCu, Zn2Cu, and ZnCu2, with ZnO:CuO molar ratios of 1:1, 2:1, and 1:2, respectively, were successfully prepared through a simple, one-step, microwave-assisted urea–nitrate combustion synthesis, without the use of organic solvents or surfactants. The prepared samples were characterized using X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray analysis, transmission electron microscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy, diffuse reflectance spectroscopy, and photoluminescence spectroscopy. The optical absorption of Zn O extended into the visible region after CuO loading. The photocatalytic activities of ZnO, CuO, and the coupled oxides were evaluated based on photodegradation of 2,4-dichlorophenol under visible-light irradiation. The coupled metal oxide Zn2Cu showed the best photocatalytic activity; this was mainly attributed to the extended photoresponsive range and the increased charge separation rate in the nanocomposite. The photocatalytic degradation process obeyed pseudo-first-order kinetics. The results suggest that the coupled metal oxide Zn2Cu has potential applications as an efficient catalytic material with high efficiency and recyclability for the photocatalytic degradation of organic pollutants in aqueous solution under visible-light irradiation.     

单层和双层二硫化钼化学气相沉积生长的动力学蒙特卡罗模拟研究（英文）

通过化学气相沉积方法,可控合成所需层数的二硫化钼仍然是一个挑战。因此,建立一个能够定量预测单层和多层二硫化钼生长的理论模型,并为实验制备提供指导,是十分必要的。在本文中,我们建立了一个动力学蒙特卡罗模型,来预测单层和双层二硫化钼的化学气相沉积生长。首先,我们提出了第一层和第二层的生长速率受吸附原子浓度分布的控制,以及紧凑三角形二硫化钼的生长过程为扭结成核和传播。其中,原子浓度是由吸附原子流量,吸附原子的有效寿命,生长温度,边的单位长度能量,单层和双层的单位面积结合能,成核准则决定的。扭结成核和传播是由锯齿边和扶手边附加原子所需的能量势垒决定的。然后,我们采用热力学理论准则对这些参数进行了标定。通过标定的动力学蒙特卡罗模型,我们发现第二层的生长速率与第一层的尺寸有很强的依赖性。随着第一层尺寸增加,第二层的生长速率呈单调递减趋势,甚至在第一层达到某个尺寸时,第二层的生长会被抑制。此外,我们还分析了不同生长温度和吸附原子流量下,双层二硫化钼的尺寸和形貌演化。在双层二硫化钼的整个生长过程中,第一层和第二层的形貌保持紧凑三角形,验证了扭结成核和传播模型的正确性。模拟结果表明,生长温度的升高或吸附原子流量的降低,促进了双层二硫化钼的生长,这与已报导的实验结果相吻合。生长温度升高使得第二层二硫化钼边缘的吸附原子浓度,随着远离第二层边缘的吸附原子浓度降低而相应降低,促进了双层二硫化钼的生长。同样,吸附原子流量降低减小了基体上的吸附原子浓度,降低了第一层远离边缘和靠近边缘的吸附原子浓度差,从而减缓了第一层的生长。第一层的生长减慢,减缓了第二层远离边缘和靠近边缘的吸附原子浓度差减小到零,从而促进双层二硫化钼的生长。为了更好地指导实验,我们进一步构建了双层二硫化钼生长的相图,可通过控制生长温度和吸附原子流量来实现或阻止双层二硫化钼的生长。因此,本工作不仅揭示了单层和双层二硫化钼生长所需的实验条件,而且为可控合成所需层数的二硫化钼提供了详细指导。     

碳电极上电沉积的Ni–MgO纳米复合物催化甲醇和乙醇电氧化反应（英文）

在细小MgO增强颗粒的存在下,采用电沉积法在碳阳极上经瓦特镍制得Ni–MgO纳米复合物,考察了它在碱性介质中电催化氧化甲醇和乙醇反应性能,并与碳涂覆的纯Ni催化剂(Ni/C)性能进行了比较.运用能量散射谱、X射线衍射和扫描电镜分别表征了沉积的纳米复合物的化学组成、相结构和表面形貌,并采用循环伏安法(CV)、计时电流法和电化学阻抗谱(EIS)等电化学技术考察了所制电催化剂阳极的催化活性.结果表明,Ni/C催化剂在电氧化反应中表现出很低的催化活性和稳定性,而MgO的引入显著增加了Ni催化剂在醇氧化反应中的催化活性和抗中毒性能.EIS和CV结果证实Ni–MgO/C纳米复合物电极具有比Ni/C更低的电荷转移阻力和更高的抗中毒性能.     

纳米异质结光催化剂制氢研究进展（英文）

随着世界经济的迅猛发展,人们生活水平飞速提高的同时,能源短缺和环境污染成为当前人类可持续发展过程中的两大严峻问题.氢作为一种能源载体,能量密度高,可储可运,且燃烧后唯一产物是水,不污染环境,被认为是今后理想的无污染可再生替代能源.20世纪60年代末,日本学者Fujishima和Honda发现光照n-型半导体TiO_2电极可导致水分解,使人们认识到了利用半导体光催化分解水制氢可直接将太阳能转化为氢能的可行性,利用半导体光催化分解水制氢逐渐成为能源领域的研究热点之一.然而,单相光催化材料的光生电子和空穴复合仍然严重,光催化制氢效率低,无法满足实际生产需要;另外,单相光催化材料不能同时具备较窄的禁带、较负的导带和较正的价带.近年来,国内外学者在新型光催化材料的探索、合成和改性以及光催化理论等领域开展了大量研究工作.不断有不同种类的半导体材料被研究和发展为光催化分解水制氢催化材料.例如,具有可见光催化活性的阴、阳离子掺杂TiO_2,具有可见光下光解纯水能力的In_(0.9)Ni_(0.1)TaO_4,在256 nm紫外光辐照下量子效率达到56%的镧掺杂NaTaO_3,CdS以及(AgIn)_xZn_(2(1-x))S_2等.在现有的光催化材料中,单相光催化材料可以通过掺杂、形貌控制合成、晶面控制合成、染料敏化和表面修饰等提高其光催化活性.复合型光催化材料则能通过组合不同电子结构的半导体材料并调控其光生载流子迁移获得优异的光催化制氢性能,大幅拓展了光催化制氢材料的研究范围和提升了光催化制氢性能.构建异质结能够有效提高光生电子-空穴分离效率,促使更多的光生电子参与光催化制氢反应,提高其氧化还原能力,从而提高其光催化制氢效率.在I-型纳米异质结中,半导体A的价带高于半导体B,而导带则是前者高于后者,光照时,光生电子-空穴对的迁移速率是不同的,延长了光生电子的寿命,从而提高了材料的光催化活性.但是在I-型异质结中,电子和空穴都集中在B半导体上,这样光生电子-空穴对的复合几率仍然很高.II-型异质结中电子和空穴的富集处各不相同,因此使用范围也更广泛一些.光辐照激发时,光生电子从半导体B的导带迁移到半导体A的导带上,而空穴则从半导体A的价带向半导体B的价带上转移,从而形成了载流子的空间隔离,有效抑制其复合.但是,在这个类型的异质结中,光生电子转移到了相对位置较低的导带,而空穴则转移到相对位置较高的价带,这样就降低了光生电子的还原能力和空穴的氧化能力.pn型异质结中,在两种半导体相互接触时,由于电子-空穴对的扩散作用,两种半导体的能带发生漂移,其中p型上移,n型下移.而且在两种半导体异质结的界面处会产生空间电荷层,在这个电荷层的作用下,在异质结界面上形成内建电场.在合适波长的光源辐照的条件下,两种半导体同时被激发,光生电子在内建电场的作用下,从p型半导体快速迁移到n型半导体上,而n型半导体中留在价带上的空穴则快速迁移到p型半导体上,这样光生电子-空穴对就得到了有效的分离.在以Z型载流子迁移为主导的异质结构材料中摈弃了中间媒介,通过控制界面的载流子迁移使低能量的光生电子与空穴直接复合保留高能量的光生电子-空穴,从而提高了材料的光催化效率.本文介绍了纳米异质结光催化剂在设计合成方面的研究进展,总结了几种纳米异质结(I-型、II-型、pn-型及Z-型)的光催化原理及其在制取氢气方面的研究进展,并展望了研究发展方向.期望本文能够加深研究者对该领域的理解,为今后高效光催化材料的设计提供帮助和指导.     

纳米二氧化铈催化制备亚胺（英文）

近年来,金属氧化物的晶面效应及其独特的催化性能引起研究者的广泛关注.其中,二氧化铈(CeO2)因具有储放氧性质、易于形成氧空位等特点,在诸多领域得到应用,尤其是作为催化剂,可用作活性相、载体、复合催化材料等.CeO2的晶面效应主要由于晶面上氧空位的性质引起的.目前,这方面的研究主要集中在高温条件下氧空位的动态转化过程,如水汽变换反应、有机物脱除等.但是高温下CeO2中氧空位的活泼性,增加了晶面效应的复杂性.因此,利用低温液相有机反应作为探针,研究晶面效应是一种可靠的解决方案.我们近些年的工作研究了CeO2不同晶面上的酸性及催化水解性能,在本研究中,我们提出在温和条件下,采用有机探针反应,研究不同晶面的氧化还原性质.亚胺类化合物作为一类重要的含氮有机中间体,在生物、农药、医药等领域中具有重要应用.传统的亚胺合成方法是将醛类化合物或酮类化合物与胺类在酸催化剂的作用下直接缩合.近年来出现了新的亚胺合成方法,例如通过胺类氧化脱氢、炔烃的氢胺化、醇胺脱氢/氧化偶联等,其中醇胺脱氢/氧化偶联的方法因具有原料廉价易得、过程清洁等优点,而成为研究热点.最近,Masazumi Tamura等研究发现CeO2能够在温和条件下高效催化醇胺氧化偶联制亚胺,通过一系列表征发现CeO2的高活性主要由于其氧空位中存在丰富的活性氧物种.然而,CeO2的晶面效应及其在此反应中的催化性能,以及不同晶面上的氧化还原性质还有待进一步的研究.本文研究了CeO2的晶面效应及其在醇胺氧化偶联制亚胺反应中的催化性能.在温和的反应条件下(60 oC),CeO 2能够高效催化苯甲醇与苯胺反应制备亚胺,并且对底物具有很好的普适性,在催化一系列醇与胺氧化偶联制亚胺的反应中,对于大部分底物,醇类化合物的转化率可达89%以上,亚胺类化合物的选择性可达90%以上.通过水热合成法分别制备了棒状CeO2、立方体CeO2和八面体CeO2,并通过X射线衍射、透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜确证了其结构和形貌,结果表明三种形貌的CeO2均为纯相的CeO2,其中棒状CeO2暴露(110)和(100)晶面,立方体CeO 2暴露(100)晶面,八面体CeO2暴露(111)晶面.并以苯甲醇氧化反应和苯甲醇与苯胺反应为探针研究了其催化性能.结果发现:不同形貌的CeO2具有显著不同的催化活性,其中棒状CeO2表现出最优异的催化性能,立方体CeO2和八面体CeO2次之.通过Raman光谱表征了不同形貌CeO2的氧空位性质并比较了它们的氧空位浓度.结果发现:棒状CeO2的氧空位浓度相对值(A595/A462)为0.077,高于立方体CeO2和八面体CeO2.通过比较分析计算可知,在CeO2(110),(100)和(111)三种晶面中,(110)晶面因其具有最多的氧空位而表现出最高的催化活性和优异的氧化还原性质,(110)晶面上亚胺的生成速率为4.618 mmol/(g·h),分别为(100)晶面和(111)晶面上的32倍和49倍.该研究有助于提高认识CeO2基催化材料的低温氧化还原性质.     

高性能黑色纳米二氧化钛材料研究（英文）

二氧化钛是最重要的光电半导体材料之一,纳米二氧化钛作为最重要的光催化剂所面临的巨大挑战是无法吸收可见光而导致太阳能利用效率低下.拓展二氧化钛的光谱响应范围是提高其太阳能利用效率的关键.最近发展的可以有效吸收可见光的黑色二氧化钛受到广泛关注,我们针对黑色纳米二氧化钛材料展开了一系列工作,发展出多种黑色二氧化钛材料的制备方法,获得了太阳能高吸收、高效光催化的材料.本文综合了我们的部分研究工作,概述了所制备黑色纳米二氧化钛的物化性质、制备方法及其应用,并提出了该材料的研究方向.     

纳米金和荧光DNA的腺苷和钾离子一体化检测（英文）

利用具有不同荧光修饰的寡聚核苷酸(DNA)作为响应基团、纳米金粒子作为淬灭基团构建了多组分"turn-on"传感器,从而达到制备便捷、检测快速且灵敏,同时尽量减少干扰的目的。由于不同检测物识别序列的互补链上修饰的荧光基团不同,可通过不同的荧光达到对不同检测物检测的目的。利用此原理构建了针对腺苷和钾离子的传感器,对腺苷的检出限达387.9 nmol/L,检测范围0～15μmol/L,通过调节识别序列检测范围可提高到mmol/L级别;对钾离子的检出限达1.6μmol/L,检测范围2～6μmol/L。     

磁性纳米颗粒固定化细菌纤维素酶的活性和稳定性（英文）

在氨水溶液中进行Fe~(+2)和Fe~(+3)离子共沉淀并水热处理后制得磁性纳米颗粒Fe_3O_4,通过戊二醛活化将纤维素酶固定于其上.采用基于响应面法的Box-Behnken法(BBD)优化了制备条件,如磁性纳米颗粒浓度、戊二醛浓度、酶浓度和交联时间.BBD分析结果表明,用实验数据可合理调节二次模型.利用生成的基于统计数据的等高线评价了响应面的变化,以理解纳米颗粒和酶活性之间的关系.运用扫描电镜、X射线衍射和红外光谱表征了纳米颗粒上酶的尺寸、结构、形貌和结合情况.采用诸如pH值、温度、重复使用性和存储能力分析了固定化纤维素酶的活性和稳定性.发现固定后的纤维素酶表现出更好的稳定性和活性.     

巯基保护的中空金纳米球（英文）

基于全统一模型和密度泛函理论(DFT)计算,我们提出了具有高对称性和稳定性的巯基保护的中空金纳米球Au_(60)(SR)_(20)的原子结构。Au_(60)(SR)_(20)由一个二十面体Au_(50)富勒烯中空笼子(由20个四面体Au_4融合构成)和10个[-RS-Au-SR-]订书针结构组成,并遵循分离和保护规则。DFT计算表明,这种空心Au_(60)(SR)_(20)纳米球具有大的带隙(1.3 eV)以及在笼中心的核独立化学位移(NICS)为负值(-5),表明其高度的化学稳定性。此外,四面体Au4单元中心的NICS值远大于空心笼中心的NICS值,表明Au_(60)(SR)_(20)的总体稳定性可能来自每个四面体Au_4单元的局部稳定性。正的谐波振动频率说明Au_(60)(SR)_(20)纳米球至少是势能表面的局部最小值。另外,我们还通过融合四面体Au_4层设计了双层中空金纳米球,表明调整中空金纳米球壳层厚度是可行的。最后,我们还介绍了更大的中空金纳米球Au_(180)(SR)_(60)的设计。这项工作提供了可控设计中空金纳米球的新策略。     

纳米载体固定化酶的最新研究进展（英文）

催化剂是化学工业的重要基础,其中酶是重要的高效天然催化剂.近年来,酶被越来越多地应用于工业领域,如精细化工、食品工业、制药工业、纺织业和制浆造纸.然而,由于游离酶存在价格昂贵及操作稳定性(特别是回收与重复使用性能)低等缺点,其在工业上的进一步应用受到一定限制.对酶进行固定化是解决上述问题的有效途径.一个理想的酶固定化技术需要载体具有良好的生物相容性和高比表面积,能够负载适量的酶并且具有很好的重复使用性能,固定化酶的过程简单温和,所得到的固定化酶制剂具有良好的催化性能、稳定性以及工业应用价值.尽管固定化酶技术经过了多年的发展,但仍需进一步研究.近几年,人们研究了基于纤维素纳米晶类、聚多巴胺类纳米载体以及生物相容性合成有机物纳米胶等新型载体对酶的固定化,取得了较好的成果.本文综述了这些新型纳米载体的制备以及酶的固定化过程,阐述了纳米载体固定化酶的结构和催化性能,并展望了发展前景.纤维素是全球产量最高、来源最广的生物聚合物.纤维素经过一定的酸(常用硫酸和盐酸)水解处理后,剩下的是具有高结晶度的纤维素纳米晶.它具有高比表面积、高机械强度和高长径比等优异性能.因此,研究者利用纤维素纳米晶作为载体进行酶固定化,获得了高负载量、高催化性能的固定化酶制剂.基于仿生矿化法制备的聚多巴胺类材料近年来获得研究者越来越多的关注.多巴胺具有良好的自聚合能力,可以对无机、有机等各种材料进行表面修饰.同时,聚多巴胺中含有的活性官能团可以与酶发生交联,从而达到固定化酶的效果.基于合成性聚合物纳米胶载体的固定化酶技术同样是一个新兴的、有意义的研究领域.相关的固定化过程可分为两大类:(1)在酶分子表面通过原位聚合生成纳米胶(growing-from过程);(2)将酶与预先合成的纳米胶进行交联(grafting-to过程).其中,growing-from过程是先将酶分子丙烯酰化,再进行原位聚合.而原位聚合又可分为自由基聚合、原子转移自由基聚合(ATRP)和可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT).其中,ATRP和RAFT主要用于制备环境响应型的酶-聚合物纳米凝胶.     

基于刻蚀反应的纳米结构空心化（英文）

中空纳米材料的可控合成使其在催化、能量转换与储存、生物医药等领域具有广阔的应用前景.本专论旨在揭示刻蚀反应对纳米结构空心过程的关键影响.讨论了通过增强纳米粒子表面在刻蚀液中的相对稳定性来精确操纵中空化过程的策略,主要关注3种刻蚀策略,包括硬模板法、氧化还原辅助中空法和表面钝化自模板法.最后,对基于刻蚀反应的纳米结构空心化可控合成未来的发展方向进行了展望.     

静电纺丝-碱热法制备高活性由纳米片组装的TiO2纳米纤维（英文）

半导体光催化有望解决日益严峻的环境污染与能源危机,因而得到广泛重视.纳米TiO2因为其强的氧化能力和良好的(光)化学稳定性与生物相容性,成为了最受欢迎的半导体光催化材料.到目前为止,材料科学家们制备了多种形貌的TiO2光催化材料,如纳米棒(线)、纳米片和空心微球等.作为染料太阳能电池的光阳极材料,小颗粒尺寸的纳米TiO2具有大的比表面积,有利于敏化剂的吸附,从而增强太阳能电池的光电转换性能.但是尺寸太小的TiO2颗粒不利于光散射,导致入射的太阳光直接穿透光阳极薄膜而不利于吸收和利用太阳光.为了解决敏化剂吸附和增强光散射这对矛盾,本文设计制备了由纳米片组装的TiO2纳米纤维:(1)首先通过静电纺丝法制备TiO2纳米纤维前躯体;(2)将TiO2纳米纤维前驱体在500°C焙烧,去除有机物,得到晶化度良好的由纳米颗粒组装的TiO2纳米纤维;(3)将TiO2纳米纤维进行NaOH碱热处理,使TiO2纳米颗粒转化成钛酸盐纳米片,然后经历酸洗和焙烧,得到由纳米片组装的TiO2纳米纤维.染料敏化太阳能电池的性能测试结果显示,碱热2.5 h所得TiO2样品的光阳极薄膜的光电转化效率提升了2.3倍;同时,利用丙酮光催化分解的活性来评价纳米纤维的光催化活性,发现碱热2.5 h所得纳米纤维上光催化降解丙酮的活性提升了3.1倍.结构表征结果显示,随着碱热时间的延长,从纤维表面生长出来的纳米片逐渐变长,催化剂的比表面积和孔容不断增加.大的比表面积有利于底物的吸附,纳米片结构有利于增强光散射,通过延长光程增强对光的利用效率,从而提升纳米纤维的光活性.光电流测试的结果显示,与碱热前的TiO2纳米纤维相比,碱热后的TiO2纳米纤维光电流显著增强,这是由于纳米片结构减小了扩散距离,有利于光生载流子快速转移到催化剂表面,引发丙酮的光催化氧化.     

三维二硫化钼/还原氧化石墨烯气凝胶用作宏观可见光催化剂（英文）

近年来,光催化技术在解决环境污染和能源短缺方面展现出巨大潜力.二硫化钼(MoS_2)作为一种二维层状光催化材料受到广泛关注.MoS_2具有可调的带隙(1.2-1.9 eV)、低的成本和高的存储量,是一种可替代铂的理想助催化剂.然而,MoS_2本身光催化活性较低.理论和实验已经证明,MoS_2只有暴露的边缘具有催化活性,并且MoS_2的光生电子-空穴对容易复合,导致其光催化效率低.增加暴露的活性边缘以及有效分离电子-空穴对是提高MoS_2光催化活性的关键.而石墨烯气凝胶是一种理想的催化剂载体,其高比表面积和高空隙率可以有效提高催化剂利用率.同时,其高导电性可以促进光生电子-空穴对分离.因此,将MoS_2负载到石墨烯气凝胶上制备宏观可回收光催化材料具有广阔的应用前景.然而,目前尚未见到有关MoS_2/石墨烯气凝胶光催化产氢以及还原Cr(Ⅵ)的报道.本文以钼酸铵为钼源,硫脲为硫源和还原剂,同时加入氧化石墨烯及其还原剂氨水,通过一步水热法制备出二硫化钼/还原氧化石墨烯(MoS_2/RGO)水凝胶.最后通过冷冻干燥得到MoS_2/RGO气凝胶.经光催化测试发现其产氢达到38.9μmol/g,光还原Cr(Ⅵ)达到92%,明显高于MoS_2粉体.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见-近红外吸收光谱(UV-Vis-NIR)及红外光谱(FTIR)等手段研究了其光催化性能提高的原因.XRD测试显示,过量的NH_4~+离子插入到MoS_2层与层之间增加了(002)面的晶面间距;SEM观察到在形成气凝胶后,MoS_2从粉末的片状转变成花状,这是因为氧化石墨烯上的含氧官能团促进MoS_2成核同时限制其生长导致的;TEM观察到MoS_2上存在大量的脱节和扭曲,这是由于过量硫脲阻碍了MoS_2晶体的取向生长而产生缺陷;XPS发现,除了形成MoS_2之外,还形成了MoO_2,同时大量的暴露边缘导致不饱和硫产生;FTIR表明MoS_2与RGO之间通过氢键链接在一起;UV-Vis-NIR吸收光谱显示,MoS_2/RGO气凝胶在可见光区具有很强的吸收,这是黑色的RGO以及光在花状结构的不断反射共同作用导致的.综合以上结果,我们提出了MoS_2/RGO光催化性能增强的机理.首先,三维的气凝胶网状结构以及花状结构的MoS_2所带来的高比表面积(599.7 m~2/g)使得材料对H~+和Cr(Ⅵ)吸附量增加;其次,黑色的RGO以及入射光在花状结构层片间的不断反射增加了MoS_2/RGO气凝胶对可见光的吸收;最后,RGO本身的高导电性促进了光生电子-空穴有效分离,电子通过RGO快速转移到材料表面参与光催化反应.因此,将MoS_2负载在RGO上可提高光催化效率.另外,低密度的MoS_2/RGO气凝胶(56.1 mg/cm~3)可以有效吸附有机溶剂且容易回收.综上所述,本文制备的MoS_2/RGO气凝胶光催化材料在环境与能源方面表现出潜在的应用前景.     

金二元纳米晶超晶格的自组装和结构表征（英文）

将双组分纳米晶(例如金属、磁体和半导体)混合物组装成二元纳米晶超晶格为构建新型材料提供了一条新的途径。二元纳米晶超晶格不仅具有有趣的结构,还表现出了其构建单元的复合以及集体的性能,因此被广泛应用于电磁器件领域。然而大多数的研究主要集中在不同尺寸的双组分纳米晶自组装成的二元纳米晶超晶格。很少有报道研究不同尺寸单组分纳米晶,尤其是金纳米晶构筑的二元纳米晶超晶格。因此,发展一种简单有效的方法构建不同尺寸的单组分二元纳米晶超晶格具有重要意义。本文以十二烷硫醇稳定的3.7 nm金纳米晶为种子,在油胺中,采用种子生长法合成了6.0、7.3和9.6 nm的单分散金纳米晶。将油胺修饰的6.0、7.3和9.6 nm金纳米晶分别与3.7 nm金纳米晶以一定浓度比混合。采用溶剂蒸发法制备了AB_2型(六边形AlB_2结构),AB_(13)型(NaZn_(13)结构)和AB型(立方NaCl结构)的金二元纳米晶超晶格。本实验结果与相关的空间填充原理非常吻合。研究以单组分作为构建单元构筑的二元纳米晶超晶格结构与性能以及新型超材料的潜在发展具有重要意义。