氧化锌在ITO导电玻璃上电沉积生长过程研究

采用恒电流电解法,以0.1mol/LNH4NO3、0.01mol/LZn(CH3COO)2水溶液为电解液,成功将ZnO电沉积于ITO导电玻璃的表面。利用扫描电子显微镜(SEM)研究了ZnO晶核在ITO导电玻璃表面上的生长过程,对其生长取向、排列方式及微观形貌等方面发生的一系列变化的规律进行了研究和讨论。利用X射线衍射分析(XRD)研究了电沉积时间对ZnO结晶性的影响。结果表明:ZnO在ITO导电玻璃上的电沉积过程,经历了晶核生成、增长成片、片状组合、定向排列、团聚成花、团聚成块等连续过程;随着沉积时间的增长,沉积厚度增加,使得ZnO晶体的结晶性变差。     

稀溶液中Rod-Coil-Rod三嵌段共聚物组装结构的耗散粒子动力学模拟（英文）

采用耗散粒子动力学方法模拟研究了rod-coil-rod三嵌段共聚物在稀溶液中的聚集行为.分别考察了rod-coil嵌段的相互作用、溶剂性质、共聚物浓度以及coil嵌段长度对聚集体形貌的影响.模拟结果发现,随着rod-coil相互排斥作用的增加,共聚物由球形转变成洋葱状、笼形和柱状结构.随着coil嵌段疏水性的增加,笼形转变成洋葱状和补丁状结构.给出了聚集体形貌随共聚物浓度和coil长度变化的相图.当浓度较小和coil嵌段较长时,共聚物形成笼状聚集体,反之,则有利于洋葱状结构的形成.     

TiO_2光催化剂的形貌与晶面调控

二氧化钛(TiO2)具有化学稳定性高、无毒、价格低廉、来源广泛及光电性能优异等优点,被广泛应用于太阳能电池和光催化等领域,尤其是在污染物的光催化降解方面,可很好地解决当前的环境污染问题。但一方面受带隙宽度限制,使其对太阳光的利用率不足5%,不能充分利用太阳光中的可见光;另一方面由于光生电子-空穴容易结合,催化效率低,从而使TiO2的实际应用受到限制。因此必须采取合适的措施,一方面要增强TiO2对可见光的吸收,提高对太阳光的利用率;另一方面要抑制光生电子-空穴的复合,提高光催化效率。目前越来越多的科学家通过控制TiO2的形貌、晶型、特殊晶面暴露等手段来提高TiO2光生电子-空穴的传输速率和光电转换效率。本文主要综述了近年来在TiO2光催化剂的特殊形貌和特殊晶面暴露等方面的研究进展,对未来的研究和发展方向作了展望。     

光催化合成金属Ag纳米颗粒的生长机制——晶核密度控制的生长模式转换

利用AgNO3水溶液,通过严格控制TiO2薄膜的化学活性,系统研究了在TiO2表面光催化合成金属Ag纳米颗粒的生长行为。研究发现,光催化合成金属Ag纳米颗粒存在着两个完全不同的生长机制,分别对应着金属Ag纳米颗粒的各向同性和各向异性生长。当溶液浓度较低时,Ostwald熟化(OR)机制主导着金属Ag纳米颗粒的长大过程;当溶液浓度较高时,取向附生(OA)机制决定着金属Ag纳米颗粒长大成纳米片。原位消光光谱分析表明,OR机制和OA机制生长的前期具有相近消光特征,决定金属Ag纳米颗粒生长模式的关键是AgNO3溶液的浓度,更准确地说是金属Ag初级晶核的局域密度。在此基础上提出了有关光催化合成金属Ag纳米颗粒的生长模型。     

氮掺杂长竹节状碳纳米管的制备及其生长机理

采用电弧放电法,通过阳极棒与不锈钢片的共蒸发,制备了氮掺杂长竹节状碳纳米管(NDLBLCNTs)。借助扫描电子显微镜(SEM)、场发射高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及其附带能量色散X射线(EDX)光谱仪和电子能量损失谱(EELS)、透射电子显微镜(TEM)等表征方法,对产物的形貌、结构和组成进行表征。表征结果表明,NDLBLCNTs的长度在640~835 nm之间,其内径在23~35 nm之间,外径在28~47 nm之间;且在每一节"竹节"与另一节"竹节"的连接处形成的内腔中均有一个黑色纳米颗粒,其直径尺寸以及产物中的NDLBLCNTs的含量均与熔化、蒸发的不锈钢片的面积有关。对NDLBLCNTs的生长机理进行了简单的探讨。     

磷钼酸/PMMA静电纺丝纤维的制备及形貌研究

通过静电纺丝技术制备了磷钼酸/PMMA复合纤维,研究了PMMA的相对分子质量、磷钼酸的含量及混合溶剂中DMF与乙醇的体积比对复合纤维形貌及直径的影响。通过扫描电镜(SEM)对复合纤维的形貌进行了观察,并测试了不同条件纺丝溶液的电导率、黏度和表面张力。研究发现,PMMA的相对分子质量和DMF与乙醇的体积比对复合纤维的形貌影响较为明显,磷钼酸的含量对复合纤维的直径影响显著。较为理想的纺丝条件为:PMMA的重均分子量为60000,纺丝液中磷钼酸的含量为16mg/mL,DMF与乙醇的体积比为6∶4。     

不同钨源对合成纳米级WO_3形貌的影响

以钨酸钠、六氯化钨作为钨源,乙二醇、尿素为辅助盐,在酸性反应体系通过水热法合成了纳米WO3,利用XRD、SEM和EDS等对产物进行了表征。结果表明:采用不同的钨源,在相同的水热体系下,对获得的纳米级WO3形貌有较大的影响。采用钨酸钠作为钨源,乙二醇作为辅助剂可获得六方相的WO3。     

氮掺杂石墨烯的生长机理及其在乙苯选择性氧化中的应用

以热解氧化石墨烯材料为碳基底,分别使用有机氮源和无机氮源对其进行氮掺杂处理,制备了一系列氮掺杂石墨烯材料.采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱等表征方法考察了氮掺杂石墨烯的生长机理.结果表明,随着制备过程中退火温度的改变,氮掺杂石墨烯中不同氮物种的含量有显著差别.这种差异是由不同氮物种化学环境的差异所导致的.所制备的含氮石墨烯材料对乙苯选择性氧化制苯乙酮反应均表现出优良的催化活性.其中,石墨氮的含量对于提高苯乙酮收率起到至关重要的作用.此外,通过氧化剂控制活化的方法可以消除过多的结构缺陷和过量氮掺杂对催化反应的不利影响,有效提升氮掺杂石墨烯的催化活性.     

两亲性嵌段共聚物PMnEOS-b-PAA的可控合成及与PS-b-PAA共组装体的形貌

在苯乙烯单体的对位引入具有亲水性链段的乙二醇单元, 利用可逆加成断裂链转移聚合方法(RAFT), 可控合成了几种新的两亲性嵌段共聚物聚(4-乙烯基苄基乙二醇单甲醚)-b-聚丙烯酸(PMnEOS-b-PAA, n=1~3), 对其温敏和pH敏性质进行了初步研究. 同时, 研究了PMnEOS-b-PAA分别在亲水性环境下(四氢呋喃/水)和亲脂性环境下(四氢呋喃/甲苯)自组装体的形貌. 将聚对二乙二醇单甲醚苯乙烯-b-聚丙烯酸与聚苯乙烯-b-聚丙烯酸按质量比1:1[m(PMDEOS-b-PAA)/m(PS-b-PAA)=1:1]共混进行共组装, 在四氢呋喃/甲苯体积比为2∶1的混合溶剂中, 发现了一类新型具有均匀分布内部孔道且表面光滑的球形组装体. 进一步研究了该组装体的可重复性和组装机理, 为其后期应用于工业上的负载催化、 小分子识别与释放提供了一种新的策略.     

两种形貌纳米Fe2O3对TKX-50热分解的催化性能研究

Energy components used in solid rocket propellants are beneficial for improving the energy performance, and their thermal decomposition characteristics significantly affect the combustion properties of the propellants. As a kind of energetic material with both high energy and low sensitivity (impact and friction), 5, 5'-bistetrazole-1, 1'-diolate (TKX-50) can effectively improve the energy and safety characteristics of solid propellants. Burning catalyst is another important component of solid propellants, which can significantly improve the burning rate of the propellant and reduce the pressure exponent. Among various burning catalysts, nanoscale transition metal oxides can promote the thermal decomposition of the energetic component, thus enhancing the combustion properties of the solid propellant. However, the catalytic effects of nanoscale transition metal oxides with different morphologies on the thermal decomposition of TKX-50 have rarely been studied. Based on the excellent catalytic activity of Fe₂O₃ for TKX-50 thermal decomposition, nano-Fe₂O₃ particles with spherical and tubular microstructures were used for TKX-50 thermal decomposition. The Fe₂O₃ nanoparticles were successfully fabricated via the solvothermal method and characterized by scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses. The XRD, FT-IR, and XPS results confirmed the successful fabrication of spherical and tubular Fe₂O₃ samples. The SEM and TEM images showed that the spherical Fe₂O₃ samples are composed of agglomerated Fe₂O₃ nanoparticles with an average particle size of 110 nm. In addition, the average diameter and length of hollow tubular Fe₂O₃ nanoparticles are 120 nm and 200 nm, respectively. The catalytic activities of spherical and tubular Fe₂O₃ for TKX-50 decomposition were studied by thermogravimetric analysis (TG) and differential scanning calorimetry (DSC) methods. The DSC and TG-DTG curves showed that both tubular and spherical Fe₂O₃ could effectively promote TKX-50 thermal decomposition. The first thermal decomposition peak temperature (T_FDP) of TKX-50 was reduced by 36.5 K and 26.3 K in the presence of tubular and spherical Fe₂O₃, respectively, at 10 K·min⁻¹. The activation energy (E_a) of TKX-50, determined by the iso-conversional method, was significantly reduced in the presence of both tubular and spherical Fe₂O₃. The results indicated that the microstructure of the catalyst has a significant effect on its catalytic performance for TKX-50 thermal decomposition, and that tubular Fe₂O₃ with hollow microstructure possesses better catalytic activity than spherical Fe₂O₃. The excellent catalytic activity of tubular Fe₂O₃ can be attributed to the hollow microstructure, which has more active sites for TKX-50 thermal decomposition.