混合模板法制备螺旋纳米结构二氧化硅

用凝胶剂高氯酸环（L-11-（N-甲基咪唑）十一烷基天冬酰胺-L-苯丙酰胺）（11mim ClO4）和十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）作模板剂,经溶胶-凝胶过程,制备纳米结构二氧化硅．使用冷场发射扫描电镜（FESEM）,表征了多种反应条件下样品的形貌和表面结构．结果表明,通过调节CTAC和凝胶剂的质量比,可以得到螺旋介孔二氧化硅纳米纤维,其长度为数百纳米,孔径为3．0nm．     

基于铜基底的TiO2纳米管阵列储锂性能

研究了基于铜基底的TiO₂纳米管阵列直接作为锂离子电池电极的储锂性能。以铜基底上生长的Cu(OH)₂纳米棒阵列为模板, 采用自牺牲模板法, 通过外向包覆与内向刻蚀, 制备了非晶态的TiO₂纳米管阵列, 然后将其在500℃下退火处理4 h, 获得锐钛矿型TiO₂纳米管阵列。采用X射线衍射、场发射扫描电镜、透射电镜、热重分析对样品进行表征;采用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗谱测试对退火前后TiO₂纳米管阵列的电化学性能进行研究。结果表明:与非晶态的TiO₂纳米管阵列相比, 锐钛矿型TiO₂纳米管阵列吸附水的含量低, 结晶度高, 电荷迁移阻力小, 锂离子扩散系数大, 结构稳定, 具有更好的循环性能和倍率性能;在0.2 C下, 其首次放电比容量为353 mAh·g^-1, 经过40次循环后的放电比容量仍为243 mAh·g^-1, 在8C下的放电比容量为90 mAh·g^-1。     

Bi2WO6/TiO2纳米管异质结构复合材料的多模式下的光催化活性比较

以TiO₂纳米管为模板,采用多组分自组装结合水热法制备Bi₂WO₆/TiO₂纳米管异质结构复合材料。通过多种技术如X射线衍射（XRD）,X射线光电子能谱（XPS）,N₂吸附脱附,扫描电镜（SEM）,高分辨透射电镜（HRTEM）和紫外可见漫反射吸收光谱（UV-Vis DRS）考察所制备样品的组成、结构、形貌、光吸收和电子性质。Bi₂WO₆纳米片或纳米粒子分布在TiO₂纳米管上,形成异质结构。随后,通过在紫外、可见和微波辅助光催化模式下降解染料罗丹明B（RhB）来评价复合催化剂的光催化活性。与TiO₂纳米管和Bi₂WO₆相比,Bi₂WO₆/TiO₂-35纳米管在多模式下表现出更优异的光催化活性。与紫外和可见降解模式相比,Bi₂WO₆/TiO₂-35纳米管在微波辅助光催化模式下对RhB的降解效率最高。这种增强的光催化活性源于适量Bi₂WO₆的引入、纳米管独特的形貌特征和降解模式所引起的增强的量子效率。降解过程中的活性物种被证明是h⁺,·OH和·O₂^-自由基。而且,在微波辅助光催化模式下,可产生更多的·OH和·O₂^-自由基。     

CeO2纳米管负载Pd纳米颗粒催化CO低温氧化

高效负载型Pd催化剂的制备及其在CO低温氧化反应中的机理探究是近年来的研究热点.普遍认为,Pd催化剂上的CO氧化反应遵循Langmuir-Hinshelwood机理:首先,CO吸附于Pd物种表面;然后,CO与催化剂表面的晶格氧发生反应转化为CO2,反应发生在金属-载体界面.另外,高分散的Pd活性物种有利于CO氧化反应.同时载体的形貌、暴露的晶面、氧空位以及孔结构等都是影响催化剂活性的重要因素.CeO2纳米管具有独特的管状特征和较高的比表面积,是一种潜在的CO低温氧化催化剂载体.本文利用乙醇还原法,以CeO2纳米管为载体,制备不同Pd含量的Pd/CeO2-nanotube纳米催化剂,并利用N2吸附脱附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、CO程序升温脱附(CO-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,探索纳米催化剂载体形貌对CO氧化反应活性的影响.氮气吸脱附结果表明,Pd/CeO2-nanotube具有较高的比表面积(58.0 m2/g),且存在介孔结构.XRD表征发现,Pd/CeO2-nanotube的衍射峰对应立方萤石型结构的CeO2的(111),(200),(220),(311)等品面.TEM结果表明,Pd/CeO2-nanotube具有均匀的纳米管形貌,其外径为40-60 nm,Pd纳米颗粒均匀分散在其表面.CO-TPD结果表明,Pd/CeO2-nanotube在1 10℃附近具有很强的脱附峰,在370℃和600℃附近分别具有较宽和较弱的脱附峰,这表明该催化剂具有较多的吸附位,且具有很强的CO吸附能力;CO不可逆吸附量计算结果表明,该催化剂上的Pd具有很高的表面分散度(23.3％),Pd颗粒尺寸为7.3 nm.XPS表征显示,Pd以pd2+的形式分散于CeO2纳米管的表面,且与载体发生相互作用,存在Pd-O-Ce键;同时该催化剂表面存在丰富的Ce3+,为反应提供更多的氧空位.0.9Pd/CeO2-nanotube纳米催化剂在CO氧化反应中表现出优良的活性,能在100℃实现CO的完全转化;通过计算发现,该催化剂具有较高的TOF值(0.63 s-1),由Arrhenius 曲线可得到该催化剂的活化能为26.5 kJ/mol.综上可见:金属活性组分的尺寸和分散度、载体的结构特征、CO吸附能力以及金属-载体间的相互作用决定催化剂的性能.Pd/CeO2-nanotube的高比表面积有利于Pd的分散;其强CO吸附能力有利于CO吸附于Pd物种表面;催化剂表面丰富的Ce3+能为反应提供更多的氧空位,Pd-O-Ce键的形成能增强金属-载体间的相互作用,有利于CO与催化剂表面品格氧发生反应.同时催化剂介孔结构有利于反应气体和产物气体的吸附和扩散,因此,Pd/CeO2-nanotube纳米催化剂在CO氧化反应中表现出优良的活性.     

稀释晶场对spin-1和spin-1/2混合自旋纳米管中 Blume-Capel模型磁化强度的研究

利用有效场理论研究了纳米管上稀释晶场中混合自旋Blume-Capel模型格点的磁化强度,得到了系统格点的磁化强度与稀释晶场取值概率、外磁场和晶场的关系.结果表明:取值概率、外磁场、交换相互作用和晶场强度等诸多因素相互竞争,使系统表现出比恒定晶场作用的Blume-Capel模型更为丰富的磁学特性;外磁场能够增大系统格点的磁化强度,导致系统的二级相变消失;负晶场的作用使系统发生一级相变;稀释晶场会抑制系统的磁化强度,导致其基态饱和值小于1.     

生物模板法常温合成CdS纳米线

采用新型生物模板法常温合成CdS纳米线的新方法,并对其结构和性能进行了表征。SAED分析表明:生物模板表面包覆上了结晶良好的CdS纳米颗粒。TEM照片表明:CdS纳米线长(4±0.6)μm,直径为(400±55)nm,构成纳米线的CdS颗粒尺寸为(5.5±0.3)nm。荧光光谱分析表明:该纳米线具有优异的荧光性质,使其在生物,电子领域有潜在的应用。     

不同晶型Bi2O3可见光光催化降解罗丹明B的研究

采用化学沉淀法制备了α、β、γ 3种晶体结构的Bi₂O₃光催化剂。利用XRD、TEM、氮气吸附、TG-DSC、紫外-可见漫反射光谱对样品的晶体结构、微观形貌、光学吸收特性进行了表征,并以罗丹明B(RhB)作为模型污染物,研究了不同的粉体光催化剂在可见光(λ>420 nm)照射下的光催化能力。结果表明：制备的α-Bi₂O₃为长3 μm、宽1 μm的板条状颗粒,带隙为2.84 eV;β-Bi₂O₃为粒径约150 nm的不规则颗粒,带隙为2.75 eV;γ-Bi₂O₃为直径6 nm、长度150~200 nm的纳米管,带隙为2.68 eV。在可见光照射下Bi₂O₃光催化降解RhB的活性如下：γ-Bi₂O₃>β-Bi₂O₃>α-Bi₂O₃,其中γ-Bi₂O₃在辐照60 min后对罗丹明B的脱色率可达97%以上。     

铋掺杂二氧化钛纳米颗粒的制备及其可见光催化性能

采用水热法,以纳米管钛酸为前驱物制备了Bi掺杂的TiO₂,并利用X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱等手段对样品进行了表征. 以甲基橙的光催化降解为模型反应评价了样品的可见光催化性能. 结果表明,Bi离子并没有进入TiO₂的晶格中,而是以BiOCl的形式存在. 所制得的BiOCl/TiO₂复合物对甲基橙降解表现出较优越的可见光催化活性;当Bi/Ti摩尔比为1%,水热温度为130℃时,所制催化剂的光催化性能最佳,并对光催化活性提高的机理进行了讨论. 同时,该催化剂对4-氯苯酚降解也表现出较高的光催化性能.     

5d过渡金属原子吸附氮化硼纳米管的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 研究了氮化硼纳米管六元环中心吸附5d过渡金属原子后体系的几何结构, 电子结构和磁性性质. 研究发现, 吸附原子向一个氮原子或硼原子偏移; 吸附体系在费米能级附近出现明显的杂质能级; 各个体系的总磁矩随原子序数出现规律性变化, 局域磁矩主要分布在吸附原子上.     

无限长封装过渡金属Cd的棱柱型硅纳米管的理论研究

运用密度泛函理论的UB3LYP/LanL2DZ方法研究了无限长封装过渡金属Cd的棱柱型硅纳米管,并讨论了它们的总能量、原子平均结合能、Mulliken原子净布局、HOMO-LUMO能隙以及电偶极距。计算结果表明无限长封装Cd的四棱柱型硅纳米管基本保持管状结构,而相应的五棱柱型则发生严重畸变。它们的最低能结构都是自旋单重态。无限长封装Cd的五棱柱型硅纳米管中所有Cd原子的Mulliken原子净布局都为正,说明电荷是从Cd原子向Si原子转移,Cd原子是电荷的施体。而有趣的是相应的四棱柱型硅纳米管里两端的Cd原子的Mulliken原子净布局为正,即Cd原子是电荷的施体,但是中间的Cd原子的的Mulliken原子净布局却为负,即电荷由Si原子向Cd原子转移,Cd原子是电荷授体,Si原子是电荷的授体,出现了电子反转。计算的HOMO- LUMO能隙说明无限长封装Cd硅纳米管中五棱柱HOMO-LUMO能隙小于四棱柱型的HOMO-LUMO能隙,说明无限长五棱柱型Cd-Si纳米管的化学活性大于相应的四棱柱型Cd-Si纳米管,且它们的HOMO-LUMO能隙均小于1.5eV,说明它们具有半导体特性。计算的电偶极矩结果显示,无限长封装Cd的硅纳米管中,五棱柱型的硅纳米管的电偶极距为2.084 Debye,而四棱柱型的电偶极距却为零,说明无限长封装Cd的硅纳米管中四棱柱型的是非极性的,而五棱柱型的则是极性的。