石墨碳纳米材料光学性质在生化传感领域的应用

石墨碳纳米材料因其特殊的光学性质而受到广泛关注。石墨碳纳米材料最引人注目的光学性质之一是其独特的拉曼性质,作为拉曼探针,石墨碳纳米材料在对于复杂生物样品,极端测试条件和定量拉曼检测方面都有很好的应用;除了拉曼性质以外,单壁碳纳米管(SWNTs)独特的近红外二区(NIR-II,1000-1700 nm)荧光性质,具有穿透深度大、分辨率高的荧光成像特点,在生物活体成像领域也得到了很好的应用。除了光致发光特性,石墨碳纳米材料还具有优异的光热转换效应,同时具有比表面积大的特点,被广泛应用在针对肿瘤的热疗及其它疗法协同治疗当中。除此之外,石墨碳纳米材料还是一种高效的信号传导基底,可以猝灭激发态的染料和光敏剂,利用该类性质设计的生物传感器和纳米药物,显现出高灵敏、高选择性的特点。本文主要结合本课题组的工作,总结和探讨了石墨碳纳米材料作为光学探针、光热材料和信号传递基底在生化传感领域的应用。     

ZnO纳米线形态对其光致发光性能的影响

以多孔氧化铝膜为模板,电化学沉积出Zn纳米线,再通过高温氧化得到ZnO纳米线阵列。通过改变制备多孔氧化铝模板的工艺参数来改变模板纳米孔径,进而改变ZnO纳米线的直径,得到不同形态的ZnO纳米线阵列。应用X射线衍射仪、透射电子显微镜测试技术表征了ZnO纳米线的结构与形貌。结果发现,X射线衍射时会出现随ZnO纳米线直径增大衍射峰增多和增强的现象。采用荧光光谱仪测试样品的光致发光性能,通过Gaussian原理对谱峰的拟合分析了ZnO纳米线形态对其光致发光光谱的影响。结果表明,随着纳米线直径从30nm至60nm依次增大,其结晶性和化学计量比逐渐变好。近紫外区和蓝光区的发射峰随着纳米线直径的增大而蓝移,而纳米线直径为60nm的样品则出现随直径增大而红移的现象。结果可见,直径在55~60nm间的某点将是ZnO纳米线的结构和光致发光性能变化的临界点。     

硅镍纳米颗粒的氢电弧等离子体制备及电化学性能研究

采用氢电弧等离子体方法成功地合成了硅镍合金纳米颗粒， 分别用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和能谱分析(EDS)的方法对其形貌、晶体结构和元素化学成分进行了表征，结果显示得到的纳米颗粒由Si和Si₂Ni两相组成。电化学测量的结果表明，在锂嵌入硅镍纳米颗粒的过程中，硅充当活性中心，形成了非晶态的Li_xSi合金，并且在以后的循环中一直保持非晶状态，而其中的Si₂Ni作为惰性成分，不与Li反应，而是充当缓冲基体及导电剂的作用。硅镍合金纳米颗粒的可逆容量达1 304 mAh·g^-1，并且循环性能明显优于纯硅材料。硅镍合金纳米颗粒与石墨组成的复合材料，不但具有较高的可逆比容量，而且有较好的循环稳定性，20次循环后比容量仍为518 mAh·g^-1，容量保持率为86％,是有希望的锂离子电池负极材料。     

不同晶型纳米CdS的合成及其光催化活性

以醋酸镉为镉源,硫脲为硫源,采用配合物热分解法,通过改变硫脲/醋酸镉的摩尔配比,合成了具有不同晶型的纳米CdS．当n（S）／n（Cd）=0．5—3时,合成的CdS相分别为立方相（n（S）／n（Cd）=0．5）,立方相和六方相的混相（n（S）／n（Cd）=1．0～1．5）,六方相（n（S）／n（Cd）≥2）．通过XRD,TEM,UV—Vis光谱,IR光谱等对CdS的相组成,形貌,粒径,吸光性能,表面结构等进行了表征．光催化降解罗丹明B的活性结果表明,不同CdS相组成的活性顺序为立方相〉六方相〉混相（立方＋六方）,其中立方CdS相由于有较强的吸附作用、光吸收性能和较小的粒径（10～13nm）,对罗丹明B具有最好的光催化降解活性．     

聚苯胺/纳米二氧化锰复合材料Ⅰ.原位氧化合成制备

用固相合成法制备了纳米二氧化锰(nm-MnO2),并通过原位聚合法制备了聚苯胺／纳米二氧化锰复合材料。研究结果表明：在苯胺／nm-MnO2的盐酸反应体系中,nm-MnO2可以使苯胺氧化聚合。在一定的nm-MnO2用量下,聚苯胺的产率随苯胺添加量的增加而下降,nm-MnO2在产物中的含量也随之下降,且含量很低。在苯胺：／nm-MnO2／过硫酸铵的反应体系中,研究了Nm-MnO2通过两种不同的加料方式原位制备PA-NI／nm-MnO2复合材料的合成条件。第一种方式为nm-MnO2和过硫酸铵同时与苯胺混合,一起参与苯胺的氧化聚合。第二种方法是先将过硫酸铵和苯胺混合,3min后再将nm-MnO2加入反应体系中。研究表明：第一种加料方式得到的队NI／nm-MnO2中nm-MnO2的含量很低;第二种加料方式可以得到高nm-MnO2含量(w=0．14-0．73)的产物,其电导率约10^-4S／cm。     

无机纳米发光材料研究展望:如何走出自己的舒适区?

无机纳米发光材料由于其独特的发光性质,具有广泛的应用前景。本文结合作者的科研经历,展望了无机纳米发光材料未来的发展机遇和挑战,聚焦该领域前沿“痛点”和“冷门”,探讨研究工作如何面向国家重大需求。倡议科学家应走出自己的研究舒适区,树立自己的标签性工作,共同推进无机纳米发光材料研究的可持续发展。     

均匀沉淀法制备氧化锌纳米棒

采用均匀沉淀法制备了氧化锌纳米棒,用XRD,TEM,PL等检测手段对样品进行了表征.结果表明:所得样品为长约100 nm,宽约30 nm的纤锌矿结构氧化锌纳米棒,颗粒分布均匀.其在可见光区比紫外区的荧光发射显著增强.     

Development of a novel and high performance visible-light-induced Cd3OSO4 nanophotocatalyst for degradation of diazinon

One of the most important challenge in recent years is the removal and even better than that the degradation of poisons from environmental systems. Nanostructures due to their interesting properties are very suitable for this purpose. Herein, Cd₃OSO₄ nanomaterial was synthesized with a simple co precipitation method, characterized and was used, as a visible-light-driven photocatalyst in degradation of diazinon. The experimental conditions were also optimized. The results showed degradation efficiency is about 90%. Moreover, some kinetic studies were performed and showed this system obeys first order kinetics. Photo- oxidation mechanism was investigated in the presence of hole and electron scavengers. This is the first report on the investigation of the photocatalytic properties of Cd₃OSO₄ nanomaterial. The calculations of band gap of this new photocatalyst (1.85ev) showed its capability for application as a new visible light driven photocatlyst.     

二氧化硅纳米结构径向呼吸振动的理论研究

运用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31G(d)基组水平上,计算了由Si₂O₂二元环组成的准一维SiO₂纳米链及三元环(3MR)、四元环(4MR)、六元环(6MR)和八元环(8MR)组成的SiO₂纳米管的Raman振动光谱。从Raman光谱发现纳米链和纳米管的径向呼吸振动频率随链或管长的增加而频率移动相反,即分别发生红移和蓝移,但随着链和管趋于无限长频率趋近稳定值;同时,随着直径的增大,振动频率减小。在小尺寸时,由于结构内部的应力影响使频率移动更明显,进一步对键长和键角分析说明,结构应力的作用使频率随尺寸变化发生移动。