多色荧光碳点的制备新进展

碳点(碳量子点)是在紫外-可见光吸收区域具有有效吸收的、可多色发光的新型碳纳米材料,在生物医学、环境能源和催化领域有着重要的研究应用前景。但是,在过去的10年中,无论是自上而下还是自下而上的方法,所制备碳点的发光大部分集中在蓝光-橙光范围。最近,随着制备方法的改进,有多种方法制备出了红光或近红外发光的碳点。本文简述了近3年来各类代表性的制备碳点的方法,并主要介绍了红光或近红外发光碳点的制备新进展。     

四种Keggin型多酸纳米材料的制备及其吸附有机染料的性能

以4种Keggin型多酸作为原料(分别为H₃PW₁₂O₄₀·36H₂O(简写为PW₁₂^a)、H₃PMo₁₂O₄₀·34H₂O(简写为PMo₁₂^a)、H₄SiW₁₂O₄₀·35H₂O(简写为SiW₁₂^a)和H₄GeW₁₂O₄₀·40H₂O(简写为GeW₁₂^a)),采用表面活性剂智能化控制的软化学法制备了相应的4种Keggin型多酸纳米材料,分别为Ag₃PW₁₂O₄₀·36H₂O(简写为PW₁₂^b)、Ag₃PMo₁₂O₄₀·34H₂O(简写为PMo₁₂^b)、Ag₄SiW₁₂O₄₀·35H₂O(简写为SiW₁₂^b)和Ag₄GeW₁₂O₄₀·40H₂O(简写为GeW₁₂^b)。采用IR、UV-Vis、XRD和SEM表征多酸的结构和纳米粒子的形貌。在室内黑暗条件下,100 mg样品可在5 min内把20 mg·L^-1的100 mL亚甲基蓝(MB)染料溶液脱色,使其变为接近无色,吸附效率最高可达96.3%,吸附效率大小为PMo₁₂^b > PW₁₂^b > GeW₁₂^b > SiW₁₂^b。相同条件下,100 mg样品使20 mg·L^-1的100 mL罗丹明B(RhB)染料溶液30 min内脱色完全,脱色效率最高可达96.1%,吸附效率大小为PW₁₂^b > PMo₁₂^b > SiW₁₂^b > GeW₁₂^b。说明该4种多酸纳米材料具有较高的吸附有机染料性能。     

二维金属纳米材料的合成及电催化应用的研究进展

基于各种电化学过程的能源转化技术是未来可持续能源利用和发展的关键, 而催化剂在其中扮演着非常重要的角色. 二维金属纳米材料因其独特的物理化学性质在许多电催化反应中都展现出巨大的应用潜力, 也因此受到了广泛关注. 本文介绍了二维金属纳米材料的常见合成方法与策略, 并综合评述了近年来该类材料在电催化应用领域中的研究进展, 重点探讨了材料的组分和微观结构等因素对其性能的影响机理, 最后对二维金属纳米材料目前所面临的挑战以及未来的研究方向进行了总结与展望.     

Ag-Co3O4@MWCNTs纳米复合材料的合成及其在多巴胺检测中的应用

本文使用水热法制备了Ag-Co₃O₄@MWCNTs纳米复合材料,使用扫描电镜和能谱仪对材料进行了表征。将Ag-Co₃O₄@MWCNTs纳米复合材料与壳聚糖超声混合均匀,并修饰到玻碳电极(GCE)表面,得到Ag-Co₃O₄@MWCNTs/GCE电化学传感器。电化学测定结果表明,该修饰电极对多巴胺的电化学反应具有显著的催化作用。峰电流与多巴胺浓度在0.5~377.5μmol·L^-1范围内具有良好的线性关系,检出限为0.16μmol·L^-1(S/N=3)。该传感器具有线性范围宽、检出限低、灵敏度高等优点,可用于人体血清样品中多巴胺的含量分析。     

六方相磷酸铈一维纳米材料的合成与表征

以磷酸钠、硝酸铈为原料, 利用P123表面活性剂的水溶液形成的胶束为反应模板, 采用水热法合成工艺, 在反应溶液的pH＝1, 反应温度为140 ℃, 反应时间为24 h的条件下成功合成了六方相的CePO4一维纳米发光材料, 并提出其可能的形成机理. 通过XRD, TEM, FT-IR, UV-Vis, PL测试表征, 发现制备的磷酸铈一维纳米材料最长可以达到1 μm左右, 而直径为10～25 nm, 轴径比较高; 其在紫外光区的荧光发射性能与普通的纳米颗粒相比得到了很大程度的提高; 六方相磷酸铈一维纳米材料以其独特的荧光发射性能, 有望在光、电等领域发挥其潜在的应用价值.     

LA/C14DMAO/H2O体系多结构自组装体及其模板金纳米材料制备与性能

月桂酸(LA)与十四烷基二甲基氧化胺(C₁₄DMAO)形成的无盐阴/阳离子表面活性剂混合体系表现出丰富的相行为。运用冷冻蚀刻透射电子显微镜(FF-TEM)和偏光显微镜(POM)、差示扫描量热(DSC)、流变和[2]H NMR测定对体系相行为和微观结构进行了研究,发现水溶液中可自聚集形成胶束(L₁)、层状(L_αl)、囊泡(L_αν)和凝胶相。以胶束相和层状相为软模板制备了金纳米材料,运用透射电子显微镜(TEM)和能谱仪(EDS)表征了金纳米材料。与用传统阳离子表面活性剂溶液制备金纳米材料相比,该体系由于具有自身还原性而不需要加入还原剂NaBH₄。实验证明：还原过程不会破坏模板溶液原有微观结构,且可通过调控聚集体结构实现控制制备金纳米材料形貌的目的。HK-2细胞的噻唑蓝(MTT)比色法实验进一步证明,本体系制备的球形金纳米材料作为基因载体具有高效和低毒的特点,在基因治疗中具有潜在的实际应用价值,可为寻求安全可靠的基因治疗途径提供实验数据和理论参考。     

二氧化锰在低温NH3-SCR催化反应上的形貌效应

利用水热法制备了三种不同形貌的MnO₂催化剂,分别为α-MnO₂纳米棒,γ-MnO₂纳米片和δ-MnO₂纳米薄膜组装的微球,考察了纳米材料的形貌结构对催化剂低温选择性催化还原(SCR)反应性能的影响,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N₂吸附-脱附、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)以及拉曼(Raman)光谱等表征手段对催化剂的结构进行了分析。结果表明,在50-250 ℃的温度范围内,γ-MnO₂纳米片表现出最优的SCR催化性能,不仅NOx转化率最高而且N₂选择性也最好。表征结果表明,比表面积并不是影响MnO₂催化性能的主导因素,纳米材料的晶型结构与表面暴露的活性晶面共同决定着催化剂的SCR性能。γ-MnO₂纳米片表面暴露的(131)晶面上不仅存在着大量的配位不饱和Mn离子,从而形成了较多的强酸性位点;而且还存在着较多的活性氧物种。这些活性位点可以使得NH₃和NO_x的活化过程在较低温度下进行。高浓度的流动性氧以及高价态的Mn₃₊和Mn⁴⁺也使得催化剂的氧化还原反应更易发生。     

基于软硬酸碱理论的单分散中重稀土硫氧化物纳米板的可控合成

根据软硬酸碱理论, 中重稀土+3价离子硬度高, 与S^2-离子亲合能力弱, 而与O^2-离子亲合能力强, 因此很难通过基于高沸点有机溶剂的前驱体热分解法合成中重稀土硫氧化物纳米材料. 发展了制备掺杂或非掺杂的中重稀土(Eu, Gd, Er, Y, Yb)的单分散硫氧化物纳米板的前驱体热分解方法. 密度泛函理论计算表明, 从轻稀土元素到中重稀土元素, 合成硫氧化物所需要的硫元素化学势逐渐升高. 实验结果表明: 在油胺中以H₂S气体为硫化试剂, 以分解温度低的稀土乙酰丙酮盐为前驱体在280 ℃条件下反应, 可以有效提高反应体系中硫元素的化学势, 从而利于目标硫氧化物纳米晶的生成. 其中, 所获得的Y₂O₂S:Eu纳米板在251 nm紫外光激发下可发出红色荧光; 而与体相材料相比, 因其表面原子比例很高且晶化度较低, 导致其荧光寿命较短、量子产率较低.     

Automation and Standardization—A Coupled Approach towards Reproducible Sample Preparation Protocols for Nanomaterial Analysis

Whereas the characterization of nanomaterials using different analytical techniques is often highly automated and standardized, the sample preparation that precedes it causes a bottleneck in nanomaterial analysis as it is performed manually. Usually, this pretreatment depends on the skills and experience of the analysts. Furthermore, adequate reporting of the sample preparation is often missing. In this overview, some solutions for techniques widely used in nano-analytics to overcome this problem are discussed. Two examples of sample preparation optimization by automation are presented, which demonstrate that this approach is leading to increased analytical confidence. Our first example is motivated by the need to exclude human bias and focuses on the development of automation in sample introduction. To this end, a robotic system has been developed, which can prepare stable and homogeneous nanomaterial suspensions amenable to a variety of well-established analytical methods, such as dynamic light scattering (DLS), small-angle X-ray scattering (SAXS), field-flow fractionation (FFF) or single-particle inductively coupled mass spectrometry (sp-ICP-MS). Our second example addresses biological samples, such as cells exposed to nanomaterials, which are still challenging for reliable analysis. An air–liquid interface has been developed for the exposure of biological samples to nanomaterial-containing aerosols. The system exposes transmission electron microscopy (TEM) grids under reproducible conditions, whilst also allowing characterization of aerosol composition with mass spectrometry. Such an approach enables correlative measurements combining biological with physicochemical analysis. These case studies demonstrate that standardization and automation of sample preparation setups, combined with appropriate measurement processes and data reduction are crucial steps towards more reliable and reproducible data.     

功能化PbS量子点的水相合成及结构表征

在水溶液中以Pb(NO3)2和Na2S为原料,巯基乙酸为稳定剂,合成了水溶性PbS量子点.用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、粒度分析仪和红外光谱对PbS量子点进行了表征,结果表明所合成的PbS量子点的平均粒径为25 nm左右,分散性好,且巯基乙酸成功修饰于PbS纳米粒子表面,使其具有进一步与生物分子偶联的作用.