多结构立方体溴碘化银乳剂微晶壳层制备的研究

本文研究了多结构立方体溴碘化银乳剂微晶的壳层制备。在壳层制备过程中,pAg值、TAI和氨能明显影响晶体的生长和再成核过程。对立方体AgBr晶体而言,包壳速度相同时,再成核晶体数随包壳时pAg值的增加或TAI的存在而增加,随着氨的存在而下降。当TAI存在时,晶体习性由立方体转向八面体。在本实验条件下,当制备壳层的包壳速度比达到1:3.3时,乳剂的感光度有明显的增加。核壳银量比对乳剂的感光度也有明显的影响,当核壳银量比由0.83:1上升到4.5:1时,感光度上升了大约80%,而灰雾几乎没有变化。     

中空多壳层结构材料的制备及气体传感应用研究进展

先进气体传感器技术在现代社会安全生产生活中扮演着极为重要的角色,而高效敏感材料的设计与开发是其中的关键.中空多壳层结构材料因其独特的层层嵌套的多壳层与多腔体结构而表现出特别的物理化学性质,在气体传感领域显现出巨大的应用潜力.传统的硬模板法、软模板法以及基于奥斯特瓦尔德熟化和柯肯德尔效应的无模板法在中空多壳层纳米结构材料的普适制备及壳层结构的精确调控等方面存在诸多限制.次序模板法的出现突破了上述限制,促进了该领域的迅速发展.本文简要回顾了中空多壳层结构材料制备方法的发展历程,介绍了其在甲醛、乙醇、丙酮、甲苯及二氧化氮等有害气体检测中的具体应用,分析了其在气体传感领域的独特优势,最后对该领域面临的挑战和发展前景进行了总结与展望.     

中空多壳层结构在电磁波领域中的应用

中空多壳层结构(HoMSs)是一种以纳米颗粒为结构单元构筑而成的具有多界面、 多维度的微纳米级宏观组装体, 具有次序排列的多个壳层及相互连通的多个空腔, 被认为是电磁波领域极具应用前景的功能材料. 本文主要从电磁波捕获、 传输及能量转换3个角度详细阐述HoMSs在电磁波领域应用中的独特优势, 浅析了HoMSs壳层数目、 壳层厚度、 壳层间距、 壳层组成等结构参数对电磁波传输与利用的影响规律, 并预测了HoMSs在电磁波领域的发展趋势, 以期为实现电磁波的高效利用提供参考.     

原子级壳层厚度Ru@Pt核壳结构纳米粒子的制备与表征

采用连续多元醇法,以RuCl₃·xH₂O和PtCl₂为前驱体,乙二醇为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂的反应体系,并通过调节PtCl₂用量和还原温度成功制备了壳层厚度约为1.5个Pt原子层的单分散Ru@Pt核壳结构纳米粒子,利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等分析方法对其微观结构、粒径分布、晶型结构、物相组成进行了表征。 结果表明,该纳米粒子分布均匀且基本为球形,平均粒径约为3.57 nm,其中内核直径约为2.49 nm,外壳厚度约为0.55 nm,壳层金属Pt具有很好的晶型,Pt原子主要为{111}晶面,内核金属Ru与外壳金属Pt互相产生了电子效应使Pt的衍射峰和Ru、Pt的电子结合能产生了一定偏移,并初步研究了有效控制该核壳结构纳米粒子壳层厚度和增强核与壳两种金属之间电子效应的因素,使其有望在催化等领域发挥潜在的应用价值。     

多层核-壳结构P(AM-co-MAA)/W/UF复合微球制备研究

以反相悬浮聚合技术合成的丙烯酰胺(acrylamide,AM)和甲基丙烯酸(methacrylic acid,MAA)共聚高分子微凝胶P(AM-co-MAA)为模板,通过离心沉积法将微米级钨粉沉积于高分子微凝胶表面,得到具有核-壳结构的P(AM-co-MAA)/W复合微球材料;再以P(AM-co-MAA)/W复合微球为模板,通过控制甲醛和尿素的缩聚反应在模板与油/水相界面进行,制备得到了具有多层核-壳结构的高分子/钨/脲醛树脂[P(AM-co-MAA)/W/Urea-formaldehyde resin]复合微球材料.利用扫描电子显微镜(SEM)、红外(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和热分析(TGA)等手段对复合微球进行了表征.实验结果表明,外壳层脲醛树脂的包覆量、复合微球的表面形貌可通过改变甲醛和尿素溶液的浓度、甲醛和尿素的物质的量之比等因素进行控制.复合微球的导电性测试结果表明,P(AM-co-MAA)/W复合微球表面壳层脲醛树脂包覆前后,其电导率由1.9×10-3降低为0.9×10-8S·m-1.该研究获得的三层核-壳复合微球材料其外层脲醛树脂的包覆较为完整、致密,其导电性接近于绝缘材料,为含钨复合微球作为电子元件的抗辐射涂层材料打下了基础.     

多层核-壳结构复合微球材料制备研究进展

基于不同组分的核芯材料制备多层核-壳结构复合材料的独特优势在于可实现对复合材料的尺寸、形态及组成的有效调控,从而获得多类具有新颖结构和性能的多功能复合材料.根据常见核芯材料的组成类型,将核芯材料分为无机纳米颗粒(如磁性微粒、二氧化硅、纳米金属、半导体等)和聚合物微球(如聚苯乙烯和聚合物微凝胶)两类,并分别从多层核-壳复合微球材料的制备方法特点及其性能等方面进行分析和阐述.     

铁酸镍/碳复合中空多壳层结构的制备及吸波性能

采用次序模板法合成了单、双壳层的中空铁酸镍(NiFe₂O₄)材料,通过改变前驱体溶液组成及煅烧条件等因素实现了对产物形貌的调控.在中空NiFe₂O₄颗粒表面原位包覆聚多巴胺,再经过碳化处理,制备了具有中空多壳层结构(HoMS)的NiFe₂O₄/C复合吸波材料;考察了其电磁参数,计算了其吸波性能,分析了不同复合结构对性能的影响.结果表明,中空多壳层结构能够显著降低材料的密度,而碳薄层不仅能够改善其阻抗匹配性,而且提升了材料的反射损耗性能.其中,双壳层NiFe₂O₄/C复合物的吸波性能最佳,当样品厚度为3.5 mm时,材料在8.44 GHz处反射损失最小,为-32.35 dB;当样品厚度为2.0 mm时,材料在14.01～17.69 GHz范围内反射损耗小于-10 d B,有效吸收频宽为3.68 GHz.这些优异性能主要源于独特的中空多壳层结构增加了电磁波多次反射/散射的概率,提供了更多的界面极化,实现了电磁波的快速...     

中空多壳层TiO2填充对环氧树脂复合材料力学性能的影响

为改善环氧树脂(EP)材料的力学性能, 采用次序模板法合成了TiO₂中空多壳层结构(HoMS)材料, 利用偶联剂对获得的TiO₂ HoMSs进行接枝改性后填充到EP中, 制备了TiO₂ HoMSs/EP复合材料; 并与单壳层TiO₂中空结构进行比较, 研究了壳层数和偶联剂改性对复合材料力学性能的影响规律. 结果表明, 随着壳层数的增加, 复合材料的力学性能增强, 并且偶联剂改性的TiO₂ HoMSs可进一步提高复合材料的力学性能. 在该体系中, 经硅烷偶联剂KH-560改性后的三壳层TiO₂ HoMSs(3S-TiO₂ HoMSs)/EP复合材料的拉伸强度、 断裂伸长率和冲击强度可分别达到71.66 MPa, 7.4%和35.81 kJ/m². 扫描电子显微镜(SEM)断面形貌表征结果显示, 相较于纯EP材料, TiO₂ HoMSs/EP复合材料的断面更加粗糙, 说明TiO₂ HoMSs材料起到了吸收外界应力和阻碍裂纹扩展的作用, 提高了复合材料的韧性, 提升了复合材料的冲击性能.     

基于多层结构设计的高储能密度氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料

采用逐层涂布、 分层控制固化程度的方法, 利用聚酰胺酸(PAA, 聚酰亚胺前体)溶液和含有氧化石墨烯（GO）的PAA溶液制备了一系列由高绝缘性PI层与GO@PI介电层交替组合而成的界面清晰且紧密衔接的多层复合薄膜. 通过调控介电层中GO含量及分层结构, 使多层复合薄膜兼具高介电常数和高击穿强度特征. 结果表明, 三层复合薄膜PI/1.0GO@PI/PI的击穿强度为261.5 kV/mm, 储能密度达到1.27 J/cm³, 与相同介电层厚度的单层薄膜相比, 击穿强度和储能密度分别提高了97%和144%, 同时, 其介电损耗也保持在较低水平(tanδ=0.0079). 绝缘层和高介电常数层的协同作用提升了氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的储能密度. 这种简单的多层结构设计有利于氧化石墨烯/聚合物复合材料在介质储能领域的应用.     

核壳结构金属-有机骨架的研究

核壳结构(core-shell)金属-有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)是多功能MOFs复合材料中最为典型的一类构型,是由MOFs材料和另一种材料(如MOFs、碳材料、无机化合物、有机聚合物等)组装形成的核壳结构,其中MOFs既可作核,亦可作壳。因结合了核层和壳层两种材料,核壳结构MOFs展现出了优于核层或者壳层的独特性能,例如结构稳定、选择性分离、气体吸附等,为MOFs材料实现工业化应用带来了新的潜力。本文综述了近年来核壳结构MOFs材料的研究进展,介绍了各类构型核壳结构MOFs材料(例如MOF@MOF、MOF@carbon、metal oxide@MOF、polymer@MOF等)的合成方法及应用研究,并对其今后的发展进行了展望。     

二氧化硅-聚丙烯腈核-壳结构复合纳米粒子的制备与表征

以甲基丙烯酸-3-(三甲氧基硅基)丙酯改性的SiO2纳米粒子为种子,采用乳液聚合法制备了粒径分布较窄的SiO2-聚丙烯腈(SiO2-PAN)核-壳结构复合纳米粒子。采用动态光散射、傅里叶红外光谱、透射电镜和扫描电镜表征了复合纳米粒子的粒径及分布、组成、形态和结构,并研究了表面活性剂的加入方式、反应温度及交联剂的引入对制备SiO2-PAN复合纳米粒子的影响。结果表明:SiO2-PAN复合纳米粒子为核-壳结构。采用半连续加入表面活性剂的方法,可以成功抑制乳液聚合中次级粒子的生成。通过增加表面活性剂的初始加入量、加快表面活性剂的补加速率,或降低反应温度,可使SiO2-PAN复合纳米粒子的粒径变小。反应温度的降低以及交联剂的引入使SiO2-PAN复合纳米粒子的表面变得平滑。     

中空多壳层CoFe2O4的制备及锂离子电池性能研究

以二元金属氧化物CoFe₂O₄为研究对象,通过次序模板法制备了CoFe₂O₄中空多壳层结构(HoMS)材料;对其形貌、结构进行了表征;考察了壳层结构与电化学性能之间的关系.电化学测试结果表明,双壳层-核CoFe₂O₄中空球具有最高的放电比容量(1354.4 mA·h/g)、优异的倍率性能和循环稳定性,其独特的结构优势和最优的空腔体积占有率使其在多次循环过程中能始终保持结构和电化学性质的稳定.     

原位聚合法制备具有温敏PNIPAM壳的核-壳结构聚合物纳米微球的研究

结合大分子自组装和原位自由基聚合方法,采用油溶性引发剂偶氮二异丁腈(AIBN),在聚(ε-已内酯)(PCL)纳米粒子表面引发聚合单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和交联剂亚甲基双(丙烯酰胺)(MBA),制备得到了核-壳结构的PCL/PNIPAM聚合物纳米微球.系统研究了单体和交联剂用量、壳层目标交联度、初始PCL/DMF溶液的浓度及引发剂AIBN含量4个反应参数对核-壳结构PCL/PNIPAM纳米微球的PNIPAM壳层得率、微球尺寸、温敏性能及电镜形貌的影响.结果表明,在制备核-壳结构PCL/PNIPAM纳米微球的反应过程中,PCL粒子表面的聚合和水中的聚合二者之间相互竞争.适当增加引发剂AIBN的添加量,有利于制备得到核/壳比例可控的PCL/PNIPAM纳米微球;交联剂MBA较高的反应活性导致形成了非均匀交联的PNIPAM壳层.     

荧光探针法研究核壳结构有机硅-丙烯酸酯乳液的聚合行为

以芘为荧光探针,探讨了有机硅-丙烯酸酯核壳乳液聚合过程中,芘的第一振动峰(373 nm处)与第三振动峰(384 nm处)荧光强度的比值I1/I3与乳化剂、有机硅单体(D4)和引发剂(KPS)用量之间的关系,并结合聚合过程中探针芘的I1/I3峰值与单体转化率及乳胶粒形态演变之间的关系,研究了核壳结构有机硅-丙烯酸酯乳液的聚合行为.研究结果表明,探针芘的I1/I3峰值随乳化剂用量,D4用量,KPS用量不同发生相应的变化,随单体转化率的增加而增大.当乳化剂用量、D4用量、KPS与总单体的质量比依次为2 g、8 g、0.7%时,得到的乳液具有优良的综合性能.聚合反应过程中,当种子乳胶粒转变为核壳乳胶粒时,芘的I1/I3峰值仍呈现出明显的转变,说明有机硅-丙烯酸酯核壳乳液具有互穿聚合物网络结构.因此,荧光探针可用于研究有机硅-丙烯酸酯核壳乳液聚合反应进程.     

生物降解高分子胶束-金壳纳米结构的制备和性能研究

聚己内酯-聚赖氨酸嵌段共聚物(PCL-b-PLys)在水中自组装形成了聚赖氨酸为壳和聚己内酯为核的球形胶束.以胶束为模板,利用聚赖氨酸的胺基与金的配位作用,引导金在胶束壳层上生长,形成了胶束-金壳纳米结构(micelle@gold nanoshell).用紫外可见光谱、X射线光电子能谱、广角X射线衍射、透射电镜、动态光散射、热重分析、光热转化实验、以及体外光热杀死癌细胞实验等对金壳结构进行了结构确认和性能表征.胶束-金壳结构比原胶束增大约30%～40%,金约占总重量2/3.而且,其具有很强的近红外吸收性能和高达63%的近红外光-热转化效率.近红外激光照射10 min,可杀死约60%的宫颈癌细胞,且自身的细胞毒性低.     

“核-壳”结构微交联聚苯乙烯微粒的合成与表征

本文用复合乳液聚合方法合成了粒径70—160nm的窄分散、微交联聚苯乙烯微粒,透射电子显微镜观测表明该微粒具有核-壳结构。用薄层色谱、透射电镜结合凝胶色谱、粘度等方法对该微粒进行了结构表征并探讨了影响微粒结构的主要因素。实验结果表明:双烯A用量为苯乙烯单体Ⅰ重量的1—4％,第一阶段聚合两小时后,滴加苯乙烯单体Ⅱ进行壳层聚合,合成的微粒含8.0—15.0％的线性聚苯乙烯,壳层主要由与核连接的聚苯乙烯链构成。     

密度泛函理论方法研究锂离子电池电解液体系分子-离子结构

采用密度泛函理论方法,研究锂离子电池碳酸丙烯酯（PC）基电解液体系中锂盐离子与溶剂分子静电相互作用形成的可能结构. 计算结果表明,电解液中溶剂分子-离子的结构取决于体系的溶剂分子数. 在PC基电解液,Li⁺最多只能与4个PC溶剂分子相结合,锂盐阴离子与带正电的PC分子烷基基团相结合,而不以自由离子形式存在. 本文的计算结果能很好地解释文献报道的实验结果.     

硅基多孔氧化铝膜的AES多层结构分析和生长过程研究

将电子束蒸发在硅衬底（Ｐ型，〈１００〉晶向，０－５ Ω·ｃｍ） 上厚度４００ ｎｍ 、纯度９９－９９ ％的铝膜，浸入具有中等溶解能力的１５ ｗｔ％ Ｈ２ＳＯ４ 中，ＤＣ恒压６０ Ｖ、恒温０ ℃条件下，进行多孔型过度阳极氧化处理，从而在Ｓｉ 基上得到包含空隙层的多孔氧化铝膜．通过对样品ＴＥＭ 平面形貌、ＳＥＭ 横断面形貌观察以及ＡＥＳ深度剖析，研究了样品的多层结构，并初步讨论了由此揭示出的硅基多孔氧化铝膜的生长过程     

片状多层结构卤化银微晶的制备、结构和性能的研究Ⅰ

本文利用可控双注法制备了一系列片状多导层结构Ag(Br,I)微晶,用扫描透射电镜(STEM)与X射线能谱仪(EDS)对单个微晶进行了微区分析,结果表明碘离子在微晶中的分布正如所设计的那样呈层状分布。EDS分析结果表明,富碘层的碘离子向无碘层迁移,且富碘层的碘浓度愈高,迁移的趋势愈大。并用介电损耗Dember效应、表面显影和化学成熟等方法研究了片状多层结构微晶的结构与性能的关系。     

制备核-壳结构聚合物纳米微球和空心球的原位聚合方法的普适性研究

采用原位聚合制备核-壳结构聚合物纳米微球和空心球的新方法, 利用甲基丙烯酸2-羟丙酯(HPMA)和乙酸乙烯酯(VAc)两种单体, 在类似的反应条件下, 成功地制备了以聚(ε-己内酯)(PCL)为核, 分别以交联PHPMA和PVAc为壳的纳米微球; 将微球的核酶解后, 分别得到了对应的交联PMAA空心球和交联PVA空心球. 结果表明, 原位聚合制备核-壳结构聚合物微球的新方法具有一定的普适性, 适用于单体可溶于水而生成的聚合物不溶于水的体系.