可持续释放银离子和活性氧的ZnO/Ag/rGO三元新型光催化抗菌剂（英文）

由于具有独特的物理与化学性质,银纳米粒子被广泛应用于传感器、电化学、光催化等多个领域.在生物领域,银纳米粒子可以通过释放银离子有效地解决细菌感染问题,但是其本身的毒性不可忽略.为了减小银纳米粒子的潜在毒性,迫切需要寻找一种可持续释放银离子(Ag~+)的新型复合光催化抗菌剂.已有研究报道可将银纳米粒子负载在氧化铝、凝胶和二氧化硅上形成银基抗菌材料,但是大多数材料中银纳米颗粒尺寸较大,分布不均匀,且仅靠快速释放的银离子进行抗菌.本文通过一步溶剂热法制备了ZnO/Ag/rGO三元光催化抗菌剂,其中分别由银纳米粒子和氧化锌(ZnO)形成的银离子和活性氧(ROS)可对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌产生协同抗菌作用.负载在还原氧化石墨烯(rGO)上的银纳米粒子持续释放出微量的银离子,后者通过库仑引力牢固地吸附在带负电荷的细菌细胞膜上,从而干扰细菌DNA合成,进而使细菌丧失分裂繁殖能力;与还原氧化石墨烯和银纳米粒子复合的氧化锌可以产生更多的O_2~(·–)和·OH等自由基,具有氧化能力的自由基可分解细菌细胞膜使细菌破裂死亡.银纳米粒子的表面等离子体共振效应不仅可以拓宽氧化锌半导体材料的光吸收范围,而且可以作为电子捕获阱捕获电子,加速光生电子与空穴的分离,有效抑制光生载流子的复合.与其他银基抗菌材料相比,该材料可以实现了30天低浓度银离子持续释放,并利用产生的活性氧和银离子稳定高效地进行抗菌.采用XRD,XPS,SEM,TEM,HRTEM,PL和ESR等表征方法分析了材料的结构、形貌、化学组成、元素价态及光学性质,并通过抑菌圈、最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MBC)等性能测试比较了材料的抗菌性能.XRD和XPS结果证明银和氧化锌纳米粒子成功地负载在还原氧化石墨烯上.SEM,TEM和HRTEM分析发现还原氧化石墨烯上的银和氧化锌纳米粒子分布均匀,尺寸较小(5–10 nm).PL和ESR表征表明ZnO/Ag/rGO相比于ZnO/rGO和Ag/rGO有更好的载流子分离和自由基产生能力.因此,ZnO/Ag/rGO材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有更低的最低抑菌浓度(MIC_(E.coli)=100×10~(-6)μg/mL,MIC_(S.aureus)=80×10~(-6)μg/mL)和最低杀菌浓度,该材料在抗菌领域具有潜在的应用前景.     

石墨烯/银复合薄膜的制备及表征

采用静电自组装技术,通过交替沉积聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)(或硝酸银)和氧化石墨烯,制备氧化石墨烯/PDDA薄膜和氧化石墨烯/硝酸银复合薄膜。然后在600℃下通入氩气和氢气进行气氛还原得到石墨烯薄膜和石墨烯/银复合薄膜。采用AFM、SEM、XPS、UV-Vis以及四探针电阻仪等对薄膜结构及性质进行表征。结果表明,通过静电自组装法可以获得生长均匀的薄膜。对比于相同自组装次数的石墨烯薄膜,石墨烯/银复合薄膜具有更好的透光性和更低的薄膜方块电阻。在λ=500 nm时,四层石墨烯/银复合薄膜的透过率为85%左右,而石墨烯薄膜的透过率为72%左右;石墨烯薄膜的方阻为161.39 kΩ.□-1,而石墨烯/银复合薄膜的方阻为99.11 kΩ.□-1。     

全反射现象的演示

在讲授“全反射”（人教版普通高中课程标准实验教科书《物理·选修3—4》第十三章第七节）时，受美国杂志一演示实验启发，笔者给学生演示了一个奇妙的全反射现象，极大地激发了学生的求知欲，让学生领略到了物理现象的美妙，体验到学习物理的快乐，很好地落实了情感态度与价值观目标．现将这一演示实验介绍如下．     

氮掺杂泡沫碳电催化剂的制备及氧还原性能

利用水解乙烯基咪唑鎓硝酸盐（[Hvim]NO₃）作为发泡剂和一次氮源,在碳化过程中实现材料自发泡。创造性地引入二次氮源三聚氰胺（C₃H₆N₆）,通过调控一次、二次氮源比例和碳化温度,制备得到氮掺杂泡沫碳材料（HxMy-T,其中x：y为一次和二次氮源的质量比,T对应不同的碳化温度）。该方法提升了催化剂的氮掺杂含量,构建了更多有利于氧还原反应（ORR）的活性氮位点。电镜结果显示,催化剂H1M1-1000呈现出典型的泡沫碳孔洞结构和丰富的层状褶皱结构;X射线光电子能谱测试结果表明,该样品具有较高的活性氮含量（原子分数6.77%）,吡啶氮和石墨氮的原子分数分别高达22.23%和55.59%;电化学测试结果表明,该样品在碱性环境中的半波电位为0.834 V（vs RHE）,与商业Pt/C相当,且具有优于商业Pt/C的抗甲醇性能和稳定性。     

三明治结构纳米银/氧化石墨烯基底的制备及SERS性能

采用易操作且低成本的静电自组装方法, 在质子化的玻璃基片上, 通过交替沉积氧化石墨烯(GO) 和带正电荷的银纳米粒子(AgNPs) 获得少数层GO和AgNPs复合薄膜(AgNPs/GO). 采用紫外-可见光吸收光谱、 原子力显微镜和扫描电子显微镜对复合薄膜的生长和表面形貌进行了表征. 结果表明, 通过调控AgNPs 溶胶浓度和自组装循环次数, 可以获得AgNPs/GO/AgNPs 的三明治结构, 并在基底表面形成均匀的AgNPs 聚集体. 表面增强拉曼散射(SERS)研究结果表明, AgNPs/GO-4基底具有最佳的SERS性能, 其对罗丹明6G(R6G) 和结晶紫的平均拉曼增强因子分别为3.4×10⁸和1.3×10⁹, 对R6G的最低检测浓度约为10^-12 mol/L. 多层三明治结构和较小颗粒间距使得AgNPs层之间产生强烈的耦合作用, 并在GO片层间产生大量的“热点”, 显著提高SERS性能, 而少数层GO具有强吸附性, 有利于分子在基底中富集, 从而起到化学增强作用, 提高SERS灵敏度.     

三维多孔结构Pt-Ag气凝胶的制备及电催化氧还原反应性能

采用化学还原法及水热法制备了具有树枝状结构的铂-银气凝胶,并对其进行酸碱刻蚀再处理获得刻蚀后的铂-银气凝胶催化剂.利用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征了铂-银气凝胶的结构、组成及微观形貌.利用循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)测试了催化剂对氧还原反应(ORR)的电催化活性和稳定性.结果表明,刻蚀后的Pt-Ag气凝胶具有优异的ORR活性,在0.9 V处,刻蚀后Pt-Ag气凝胶的质量比活性和面积比活性分别为166.3 m A/mgPt和0.295 m A/cm~2,分别是商业铂/碳催化剂(20%Pt/C)的2.0倍和1.8倍.该催化剂还具有优异的稳定性,循环5000周后,动力学催化质量比活性和面积比活性分别只降低了6.1%和9.1%,远小于商业Pt/C的35%和52.1%.     

Robust Magnetism Against Pressure in Non-Superconducting Samples Prepared from Lutetium Foil and H2/N2 Gas Mixture

We report the observation of a magnetic transition at the temperature about 56 K, through the high-pressure heat capacity and magnetic susceptibility measurements on the samples that have been claimed to be a nearroom-temperature superconductor [Dasenbrock-Gammon et al. Nature 615, 244(2023)]. Our results show that this magnetic phase is robust against pressure up to 4.3 GPa, which covers the critical pressure of boosting the claimed superconductivity.     

石墨烯中选择性增强Kane-Mele型自旋-轨道相互作用

增强石墨烯中的自旋-轨道相互作用可能实现无耗散的量子自旋霍尔器件,这需要在石墨烯样品中引入独特的Kane-Mele型自旋-轨道相互作用,并保持较高的迁移率.然而,对石墨烯的外在修饰往往会引入“外禀型”Rashba自旋-轨道相互作用,会破坏可能存在的拓扑态,并带来一定程度的杂质散射,降低样品迁移率.在石墨烯表面修饰EDTA-Dy分子后,载流子迁移率得到了提高,并且可以看到显著的量子霍尔电导平台.其弱局域化效应相比被修饰之前得到了抑制,这意味石墨烯中可能引入了内禀的Kane-Mele型自旋-轨道相互作用,增强了Elliot-Yafet型电子自旋弛豫机制.进一步通过矢量磁体磁阻测量,发现该分子覆盖在石墨烯上后造成了石墨烯微弱的涟漪,这种涟漪引起的弯曲声子效应模拟了Kane-Mele型自旋-轨道相互作用.     

氮掺杂泡沫碳电催化剂的制备及氧还原性能

利用水解乙烯基咪唑翁硝酸盐([Hvim]NO3)作为发泡剂和一次氮源,在碳化过程中实现材料自发泡.创造性地引入二次氮源三聚氰胺(C3H6N6),通过调控一次、二次氮源比例和碳化温度,制备得到氮掺杂泡沫碳材料(HxMy-T,其中x∶y为一次和二次氮源的质量比,T对应不同的碳化温度).该方法提升了催化剂的氮掺杂含量,构建了...