高表面能晶面裸露的金属氧化物微纳米晶体的可控合成

表面结构是影响固体材料物理和化学性质的重要因素,由于高表面能的晶面上存在更多的表面悬挂键等,高表面能晶面裸露的微纳米晶体一般表现出很好的物理和化学活性．近年来,科研工作者针对高能面微纳米晶体材料的制备及性能调控进行了大量的研究工作并取得了一定的进展．本文重点讨论了高能面裸露的金属氧化物半导体微纳米晶体的合成制备方法．主要以本课题组近年在该领域的研究为例,分别从晶体生长过程中的静电作用法、“帽”式试剂保护法、过饱和度调控法、动力学调控法及选择性化学刻蚀法等几个方面对高表面能晶面裸露的金属氧化物微纳米晶体的制备进行了系统的总结．     

纳米金标记抗体增强SPR检测大肠杆菌O157∶H7

将金纳米粒子(AuNPs)标记的大肠杆菌O157∶H7(E.coli O157∶H7)的多克隆抗体(PAb)作为二抗,采用氨基偶联法将PAb固定在传感器表面作为一抗,通过三明治方法用双通道表面等离子体子共振(SPR)传感器对E.coli O157∶H7进行检测,并与SPR直接法检测进行了比较.结果表明,直接法的检出限为103cfu/mL,线性范围为103～109cfu/mL;AuNPs增强三明治法的检出限为10 cfu/mL,线性范围为10～1010cfu/mL,灵敏度比直接法提高了100倍,且具有更宽的检测范围.本方法不仅检测时间短,而且具有良好的选择性和重现性.     

表面解吸常压化学电离质谱快速鉴别樟木制品

采用自行研制的表面解吸常压化学电离质谱(SDAPCI-MS),在无需样品预处理的情况下,对樟木制品及普通木材进行检测,在正离子模式及m/z 90～400范围内获得其化学指纹图谱,并通过主成分分析(PCA)方法对所获指纹谱图信息进行分析,进而对不同样品进行鉴别。结果表明,SDAPCI-MS能够对樟木表面多种特征化学成分(樟脑,香叶醇等)进行解吸电离,快速获得樟木的化学指纹谱图,并能够对目标组分做多级串联质谱鉴定。结合PCA方法,可对不同品质、不同种类的木材样品进行区分。结果表明,本方法灵敏度高,分析速度快(单个样品分析时间小于3 min),可望应用于珍贵木材快速无损分析及品质鉴定。     

新型磺酸盐型Gemini表面活性剂的合成及其与聚合物相互作用

以溴代正烷烃、乙二胺、1,3-丙磺内酯合成了一系列新型磺酸盐型Gemini表面活性剂(SGS-8、SGS-10、SGS-12、SGS-14);采用IR、1H NMR及元素分析等手段对合成产物进行结构表征,并研究了其表面活性,采用等温滴定微量热技术、表面张力法和稳态荧光光谱法研究了SGS-12与聚丙烯酰胺(PAM)的相互作用规律及热力学参数。结果表明,合成的产物纯度较高,具有较低的cmc值和较好的表面活性;SGS-12/PAM混合体系的表面张力曲线和芘探针在体系中微极性的变化表明,二者发生相互作用且形成混合胶束;SGS-12与PAM结合是一个由焓驱动的自发过程,△H和△S均小于0,表明相互作用力以氢键和范德华力为主,合成产物在聚丙烯酰胺分子上的平均结合数为287。     

模板法制备纳米球凹周期性阵列及其SERS性能

以内嵌在聚合物内、呈周期性非紧密接触方式排布的SiO2微球阵列-聚合物复合薄膜为模板,采用HF选择性地蚀除复合薄膜表层SiO2微球后,便可便捷地得到单片面积达182 cm2、呈等边六边形周期性排布的有机球凹阵列,每个微球凹的容积约为4.72阿升(Attoliter,1 Attoliter=10-18L),球凹排布密度约为4.9×108球凹/cm2;镀金后的球凹阵列可用作SERS活性基底,以苯硫酚为探针的SERS结果表明,球凹阵列的Raman信号增强因子(EF)高达108～109量级,在182 cm2范围内EF的RSD值在5.5%～8.6%范围内.     

悬浮聚合制备大尺寸梭形聚苯乙烯粒子新方法及机理研究

利用氢氧化钾对苯乙烯-马来酸酐交替共聚物(SMA)进行水解,所得中等皂化程度的SMA水解产物(SMAA)在水溶液中具有刚性棒状直链构型;将此特殊结构的大分子作为分散剂用于苯乙烯悬浮聚合,通过控制搅拌速度和油水比,可得到梭形聚苯乙烯粒子;在优化条件下,粒子平均长度6.8 mm,宽度1.4 mm,厚度0.5 mm,长径比约5.0.其可能的机理为,中等皂化程度的刚棒直链型SMAA在聚合物"软粒子"表面能形成难以"回复"的有效保护层,使由剪切形成的变形聚合物"软粒子"在聚合过程中能保持形状和尺寸的稳定,从而得到梭形聚合物粒子.     

咖啡因替代物(茶碱)分子表面印迹材料的制备及其分子识别特性研究

采用巯基-过氧化苯甲酰(BPO)氧化还原引发体系,先实现了甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)在微米级硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得接枝微粒PGMA/SiO2.使接枝大分子PGMA的环氧基团与5-氨基水杨酸(ASA)发生开环反应,将水杨酸基团键合在接枝大分子侧链,制得功能接枝微粒SA-PGMA/SiO2,并对其化学结构与表面电性能进行了表征.考察研究了功能微粒SA-PGMA/SiO2与咖啡因替代物茶碱分子之间的相互作用力.研究表明,微粒SA-PGMA/SiO2与茶碱分子之间存在有强的次价键力(静电和氢键相互作用).在此基础上,采用本课题组建立的新型分子表面印迹技术,以咖啡因替代物茶碱为模板分子,乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)为交联剂,对接枝在硅胶表面的功能大分子链SA-PGMA进行了交联印迹,制备了茶碱分子表面印迹材料MIP-SAP/SiO2,深入考察研究了其分子识别特性.实验结果表明,相对于两种对照物甘油茶碱和苦参碱,印迹材料MIP-SAP/SiO2对茶碱分子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性,相对于甘油茶碱,印迹材料对茶碱的识别选择性系数为7.72.     

2-巯基苯并噻唑对铜缓蚀行为的表面增强红外光谱研究

2-巯基苯并噻唑(MBT)是Cu的高效缓蚀剂,但是缓蚀机理存在较大争议.本文通过电化学极化曲线从宏观角度对缓蚀效率进行评估,并利用原位衰减全反射-表面增强红外光谱技术结合理论计算研究了电位控制下的微观吸附构型.结果表明:在较高电位(大于0 V,相对饱和甘汞电极(SCE))下,MBT和金属Cu之间发生电子转移,MBT以硫醇式的环外S和N与金属Cu(I)离子配位在表面形成聚合物膜;在较低电位(小于0 V,vs SCE)下,MBT通过环外S原子以硫醇离子形式在金属Cu表面直立吸附.表面膜阻止了腐蚀介质的侵蚀,起到了较好的缓蚀效果.     

多种类表面活性剂临界胶束浓度定量构效关系

表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)是个非常重要的物质特性参数, CMC在研究表面活性剂的工业应用和生物利用方面发挥着关键作用. 本工作提出了一个新的拓扑指数—扩展距离矩阵, 建立了一个稳定的构效关系模型, 并对175种表面活性剂的临界胶束浓度进行了计算预测. 结果表明, 基于新的拓扑指数建立的构效关系模型计算临界胶束浓度能给出稳定可靠的预测结果, 其预测结果相关性系数R²(training set)=0.9295, 相对标准偏差ARD(training set)=8.20%, R²(testing set)=0.9257, ARD(testing set)=6.76%. 与文献中模型预测结果的对比表明, 本工作在稳定性和可靠性上均有显著改善.     

表面活性剂在水-有机两相体系中对β-葡萄糖苷酶催化合成红景天苷的影响

采用缓冲液/正己烷为反应体系,比较了几类表面活性剂(CTAB,SDS,SDBS,Tween 20)对酶活的影响.并在该反应体系中,考察了表面活性剂对β-葡萄糖苷酶催化合成红景天苷的反应中底物转化率以及初始反应速率的影响,确定了反应混合体系的适宜含水量.结果表明,在水/有机两相体系中,HLB值较高的SDS对酶的失活体现出了一定的抑制作用,其余表面活性剂均对酶失活起了不同程度的加速作用.在几类表面活性剂各自最适添加浓度下,CTAB,SDS,Tween 20三组均将底物转化率从9.2%提高到11%左右.不添加表面活性剂所测得的初始反应速率最高,Tween 20组次之,离子型表面活性剂添加组最低.对于SDS添加组,当其含水量为10%时,底物转化率可以达到22.3%.