壳聚糖/蒙脱土纳米复合材料的结构与性能研究

以壳聚糖和蒙脱土为原料,将插层复合技术引入天然高分子材料进行改性,制备了壳聚糖/蒙脱土纳米复合材料.红外光谱和X射线衍射分析结果表明,壳聚糖分子已插入蒙脱土层间,形成了插层甚至部分剥离的结构.热重分析、扫描电镜和物理性能测试表明,蒙脱土的引入,大幅度地降低了壳聚糖的热分解速率,明显地提高了壳聚糖的热稳定性和力学性能,有效地抑制了壳聚糖的溶胀.     

用绝热测试的压力数据计算分解反应的表观活化能

绝热量热技术的广泛应用促进了绝热动力学研究的发展.至今为止，绝热动力学的研究仍是以Townsend 和 Tou在1980年提出的绝热动力学方程为基础.他们利用反应物浓度与温度的关系建立动力学模型，从而求得了反应的活化能.但这种方法在反应体系的温度效应不明显时的应用，就受到很大的限制.因此，本文通过建立用压力表示的动力学方程，充分利用绝热量热中的压力数据，提出了一种计算反应活化能的新方法.同时用这种方法计算了过氧化二叔丁基和2-甲基-5-硝基苯磺酸的绝热分解活化能值，并与文献值和其他计算方法所得结果进行了比较.     

α-Fe2O3纳米晶薄膜厚度对光电流的影响

研究了不同α-Fe2O3纳米晶薄膜厚度及不同光照方向时α-Fe2O3／ITO电极在KCl溶液中的光电化学行为,发现当膜的厚度增加时,光电流响应减弱。当膜的厚度较薄（50μm）时,正、反两面光照对光电流的响应几乎不会产生影响,而当膜较厚（100μm）时,反面光照的光电流响应更强。     

卟啉多枝分子合成与分子内能量转移、双光子吸收性能研究

以三苯胺或硝基苯为端基, 合成了三个卟啉多枝分子: 5-(4-硝基苯甲酰氧基)苯基-10,15,20-三-(4-溴苯基)卟啉(TPP-NO₂)、5-(4-硝基苯甲酰氧基)苯基-10,15,20-三-(4-二苯胺基-1-苯乙烯基)苯基卟啉(TPP-X₃)和5,10,15,20-四-(4-二苯胺基-1-苯乙烯基)苯基卟啉(TPP-X₄), 进行了红外光谱、核磁共振光谱和质谱表征. 比较研究了分子“枝”、“核”不同键合方式与不同对称结构对分子的线性光谱、非线性光谱以及分子内能量转移行为的影响. 在钛宝石激光器(800 nm)和Nd∶YAG倍频光(532 nm)泵浦下, 样品溶液均发出卟啉环特有的红色荧光——前者系双光子吸收机制“上转换”荧光, 后者则为双光子吸收与分子内能量转移机制“下转换”荧光. 飞秒Z-scan技术测得样品双光子吸收截面最大可达130 GM, 与四苯基卟啉(TPP)同等测试条件下的双光子吸收截面相比增大了两个数量级.     

近红外光驱动的UCNPs/ZnxCd1-xS纳米复合结构的化学合成并用于光化学还原六价铬

近红外光约占入射太阳能的 44% 以上, 为实现太阳能量的最大化利用, 近红外光 (NIR) 驱动的光催化技术成为科学研究的热点. 由于上转换荧光纳米材料 (UCNPs) 是优良的红外能量转换器, 合金半导体 ZnxCd1-xS 具有较好的化学稳定性以及生物相容性, 本文发展了一种简易的水热法, 将 UCNPs 和 ZnxCd1-xS 合金结合, 成功构建了 NIR 与可见光响应的核壳纳米结构. 由于这两种材料的晶格失配度较高, 很难直接外延生长, 我们通过引入非晶 TiO2将形成的催化剂纳米颗粒ZnxCd1-xS 紧紧束缚在 UCNPs 外面形成蛋黄-蛋壳结构, 在 NIR 光照下获得了较高的能量转换效率.首先, 在 UCNPs 外面外延生长一层 AA-Zn[(OH)4]2–复合物, 形成 UCNPs@AA-Zn[(OH)4]2–复合纳米结构, 然后在其核壳结构外面外延生长薄层的非晶 TiO2, 以稳定后续要制备的合金半导体 ZnxCd1-xS; 在水热条件下, UCNPs@AA-Zn[(OH)4]2–/TiO2与醋酸镉和硫脲反应, 形成 UCNPs@ZnxCd1-xS/TiO2复合材料. 在此, 我们选择β-NaYF4:Yb(30%),Tm(0.5%)@NaYF4:Yb(20%),Er(2%) 作为 NIR 的能量转换器. 样品的形貌、物相及化学组成分别采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线衍射和原子吸收光谱法进行表征.研究表明, 我们成功制备了具有蛋黄-蛋壳结构的 UCNPs@ZnxCd1-xS/TiO2纳米颗粒. 此外, 非晶态 TiO2将 UCNPs 与ZnxCd1-xS 紧密结合, 对最终样品 UCNPs@ZnxCd1-xS 核壳纳米粒子的形成起到重要作用. 而且, 合金 ZnxCd1-xS 的化学组成可通过调整镉源和锌源的用量进行调节. 所制备的 UCNPs@ZnxCd1-xS 核壳纳米粒子在 NIR 光线或模拟太阳光照射下显示出高效的光化学还原 Cr(VI) 性能. 溶液中 70% 以上的 Cr(VI) 在 NIR 光照射 30 min 后被还原为 Cr(III). 本研究将为环境污水处理和太阳能利用提供一种可供选择的策略, 且所制的复合纳米结构在肿瘤治疗、药物释放和能量转换等领域也有着潜在的应用价值.     

正负离子切换扫描质谱成像分析方法及其整体动物体内代谢应用研究

基于质谱成像(MSI)技术的空间分辨代谢组学方法已经成为生物组织学、肿瘤分子病理诊断和新药药效毒理研究的有力工具.该研究采用敞开式空气动力辅助解吸电喷雾离子化(AFADESI)技术,开发了一种正负离子切换扫描的质谱成像方法.该方法在离子化过程中无需施加高电压,既提高了敞开式离子化质谱成像的操作安全性,还可将生物组织切片...     

表面胶团修饰电极电化学测定双酚A的增敏机理及抗污性能研究

分别以2种阴离子表面活性剂(SDS、SDBS)、3种季铵盐阳离子表面活性剂(CTAB、TTAB、DTAB)和2种季铵盐型双子表面活性剂(12-3-12、12-4-12)修饰碳糊电极。通过原子力显微镜、接触角以及分析物在电极表面的电化学行为探讨了不同表面活性剂在电极表面的吸附情况,推测在浓度大于临界胶束浓度(CMC)时,季铵盐型阳离子表面活性剂CTAB、TTAB、12-3-12和12-4-12在碳糊电极表面形成了圆柱形的表面胶团,而DTAB和SDS可能是饱和单分子层吸附。以BPA为分析物,研究了表面活性剂修饰电极对BPA的电化学增敏机理,结果表明修饰电极对双酚A(BPA)的电化学增敏作用主要是因为表面胶团对BPA的增溶作用,表面活性剂和BPA间的阳离子-π作用是表面胶团增溶BPA的主要原因。     

5,6-位烷氧基保护和3-/3,8-位三苯胺拓展1,10-菲咯啉衍生物与银离子识别

在1,10-菲咯啉的5,6-位引入烷氧基后,分子的反应活性明显提升,同时获得的三苯胺基(TPA)衍生物的溶解性也明显提高。晶体结构分析表明:烷氧基团是以六元环形式的乙撑二氧结构接入1,10-菲咯啉环的5,6-位。化合物TPA1和TPA2均对Ag+表现出选择性识别作用。其中,TPA1与Ag+作用后虽然荧光减弱不明显,但其发射波长明显红移(47 nm)。而TPA2和Ag+作用后,415和542 nm处荧光发射峰同时淬灭。化合物TPA3虽然也能与Ag+发生相互作用使荧光减弱,但是其荧光减弱幅度不大,很容易受到其它杂离子干扰影响,不适用于离子识别研究。     

内嵌硫化镉与上转换纳米颗粒的二氧化钛复合纳米管用于近红外光驱动光催化

由于近红外光在太阳光谱中占44%,因此,近红外光驱动的光催化剂的研制具有十分重要的意义.上转换发光材料可将低能量的近红外光子转换为高能光子,这种高能光子可以通过构建荧光共振转移系统将能量转移并活化量子效率较高的半导体材料,对于太阳能的转化利用具有潜在的应用前景.在本文中,通过胶体化学的过程在电纺丝制备的内嵌CdS纳米颗粒以及上转换荧光纳米颗粒(UCNPs)的二氧化硅复合纳米纤维表面外延生长一层二氧化钛层,通过高温煅烧得到二氧化钛复合纳米管.我们通过二氧化硅结构将CdS纳米颗粒与上转换荧光纳米颗粒紧紧束缚在一起,实现较高的荧光共振能量转移.而且,选择β-NaYF4:Yb(30%),Tm(0.5%)@NaYF4:Yb(20%),Er(2%)作为纳米能量转换器,替代以前研究工作中使用的β-NaYF4:Yb(30%),Tm(0.5%)或者β-NaYF4:Yb(30%),Tm(0.5%)@NaYF4纳米颗粒,来进一步提高近红外光的转换效率.通过透射电子显微镜照片很清楚的观察到制备的TiO2复合纳米管内部内嵌有大量的CdS与上转换纳米颗粒.通过X-射线衍射以及X-射线光电子能谱能仪器对产物的物相以及表面的化学组成进行了细致的表征.结果显示,通过本实验方法已经成功获得了TiO2复合纳米管.用稳态与瞬态荧光仪研究了最终样品的荧光性质.研究结果揭示,与上转换纳米颗粒以及二氧化硅复合纳米纤维相比,复合二氧化钛纳米管可以将上转换荧光纳米颗粒的(UV-Vis)部分荧光完全淬灭了.特别是,铒离子的荧光(650 nm)也被有效淬灭转移,说明本研究采用β-NaYF4:Yb(30%),Tm(0.5%)@NaYF4:Yb(20%),Er(2%)纳米能量转换器,可以提高近红外光的转换效率,紫外-可见吸收光谱证实,这种二氧化钛纳米管在紫外-可见光区中的吸收光谱与β-NaYF4:Yb(30%),Tm(0.5%)@NaYF4:Yb(20%),Er(2%)纳米颗粒的荧光光谱具有较大的重叠,使得上转换荧光纳米颗粒与CdS以及二氧化钛组分之间的荧光共振转移的效率大大提高,进而会显著提高光催化的效果.以罗丹明染料作为污染物为模型,我们研究了罗丹明染料在氙灯下或者近红外光光照下的光催化分解实验.研究结果表明,90%的罗丹明染料分子在20 min内就被降解掉,效率高于其它的近红外光催化剂.上转换荧光纳米颗粒的能量转换效率可以得到大幅度提高,本研究工作中制备的光催化剂利用太阳能的效率将会得到极大提高,在未来为能源危机以及环境保护提供一种可供选择的方法与技术.     

黄县块状褐煤热解过程的研究

本文利用单一煤块热解反应装置,在升温速率为2℃/min下,对黄县块状褐煤(粒径20—60mm)进行了热解实验,测得了热解失重和煤块内外温差数据。考察了粒径对热解过程的影响,成功地建立了包括传热因素在内的热解动力学模型。结果发现,热解失重活化能约为110kJ/mol,煤块最大内外温差出现在干燥段,对于粒径为60mm的煤块,最大内外温差约为100℃。