蒙脱土-钌（II）螯合物杂化膜修饰电极对单磷酸鸟苷的光电催化氧化行为

研究了利用LB膜技术制备的蒙脱土-钌（II）螯合物杂化膜（Clay-Ru）修饰电极对单磷酸鸟苷的光电催化氧化行为．实验结果表明：（1）蒙脱土-钌（Ⅱ）螯合物的纳米单层杂化膜的平均厚度约为（3．4±0．5）nm;（2）紧密排列于ITO电极表面的非电活性蒙脱土的加入降低了电极的电化学活性,但有效提高了电极的稳定性;（3）具有供电子能力的单磷酸乌苷（GMP）的加入,能大大提高ITO／Ru和ITO／Clay-Ru修饰电极的电子传递效率;（4）纳米单层蒙脱土-钌（Ⅱ）螯合物杂化膜修饰电极的电子传递直接通过蒙脱土纳米单层进行．     

有机-无机杂化分离膜研究进展

有机-无机杂化膜材料结合了有机膜材料和无机膜材料的优良性能,已成为分离膜材料研究的一个热点。本文以有机、无机组分间相互作用类型对其进行分类,着重介绍组分间以化学键相结合的有机-无机杂化膜的优良特性,总结了影响此类杂化膜结构和性能的主要因素,概括了它在膜分离中的应用,提出了目前研究工作中存在的不足,并做出了简要的述评。     

Pd纳米粒子敏化的纳米单层TiO_2-Ru(Ⅱ)螯合物修饰电极对单磷酸鸟苷的电催化氧化行为

利用LB膜技术可控制备了纳米单层的二氧化钛-有机钌螯合物杂化膜,并研究了上述无机-有机杂化膜修饰电极在Pd纳米粒子敏化后对单磷酸鸟苷(GMP)的电催化氧化行为.实验结果表明:(1)纳米单层TiO2/[Ru(phen)2(dC18bpy)]2+(简称为TiO2-Ru)杂化膜的平均厚度为(3.2±0.5)nm;(2)在光照条件下TiO2-Ru杂化膜能有效催化还原[Pd(NH3)4]2+形成粒径位于20～200nm之间的Pd纳米粒子;(3)纳米单层TiO2-Ru/Pd杂化膜能高效催化氧化具有供电子能力的单磷酸鸟苷(GMP),与纳米单层TiO2-Ru杂化膜修饰的ITO电极(ITO/TiO2-Ru)相比,当工作电压为1200mV时,ITO/TiO2-Ru/Pd电极在含有1×10-3molL-1GMP的磷酸盐缓冲液中,单位面积的催化氧化电流提高了约36倍;(4)Pd纳米粒子的引入消除了金属钌螯合物中配体对电子传递的阻碍作用,改变了电子传递途径,从而有效减少了电子空穴对的复合,提高了杂化膜修饰电极(ITO/TiO2-Ru/Pd)的电子传递效率.     

有机-无机杂化膜的研究进展

有机-无机杂化膜结合了传统有机膜与无机膜的优良性能,已成为膜领域的研究热点之一。本文综述了有机-无机杂化膜的研究现状,归纳了有机-无机杂化膜的分类、制备技术、应用及其优越性,并针对现存的问题及今后的研究发展提出了一些建议。     

小分子液滴为模板制备有机-无机杂化纳米微胶囊

通过细乳液聚合,在正辛烷液滴外包覆一层苯乙烯与甲基丙烯酸-3-三甲氧基硅丙酯(MPS)的共聚物,制备了有机-无机杂化纳米微胶囊.通过透射电镜和动态光散射粒径仪观测其形态,用红外光谱表征了其分子结构.讨论了聚合方法对微胶囊制备的影响;通过溶度参数的计算和实验验证,发现配方中单体体积分数需小于36%才能得到微胶囊;通过界面自由能模型的计算和动力学分析,说明了微胶囊形成的热力学原因;发现共聚物中MPS的加入有利于微胶囊的形成,但若MPS的含量过大将会导致胶囊塌陷;最后阐明了这种微胶囊制备过程的机理.     

反相微乳液中AgCl纳米粒子的可控合成与AgCl/GMA-MMA-AMPS共聚物有机-无机杂化膜的研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为表面活性剂,在甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)混合物为油相的反相微乳液体系中合成了AgCl纳米粒子,然后通过微乳液聚合制备了AgCl/GMA-MMA-AMPS共聚物有机-无机杂化膜,并用于苯/环己烷混合物的渗透气化分离.利用紫外-可见光谱及透射电子显...     

表面修饰的有机-无机杂化微孔SiO2膜的制备及氢气分离性能

采用苯基三乙氧基硅烷(PTES)和1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)为前驱体, 通过溶胶-凝胶法制备了苯基修饰的有机-无机杂化SiO2 膜材料. 通过N2吸附、视频光学接触角测量、热重分析和红外光谱对膜材料的孔结构和疏水性能进行了表征, 并深入研究了膜材料的氢气渗透和分离性能. 结果表明, 修饰后的膜材料具有微孔结构, 孔径集中分布在0.4~0.6 nm. 在温度为40 ℃, 湿度为70%~80%的水热环境下陈化30 d后, 膜材料仍保持微孔结构. 苯基修饰后膜材料具有疏水性, 当n(PTES)/n(BTESE)=0.6时, 膜材料对水的接触角达到(125±0.4)°. 氢气在膜材料中的输运遵循活化扩散机理, 300 ℃时, 膜材料的H2渗透率达到8.71×10-7mol·m-2·Pa-1·s-1, H2/CO2的理想分离系数达到5.53.     

杂化离子膜的制备和应用

杂化离子膜（包括有机-无机和无机-有机杂化膜）自20世纪80年代诞生以来,已快速发展成为一个新的研究热点。该种膜在燃料电池、电化学分析和传感、电膜分离过程、扩散渗析等方面有广泛的应用前景。本文结合作者所在课题组相关方面的工作,综述了近5年来杂化离子膜制备和应用技术进展,重点包括溶胶-凝胶(sol-gel)法、共混法、原位渗入和沉积法等制备方法,以及杂化离子膜在燃料电池、电化学分析和传感器、电渗析膜、扩散渗析膜分离、以及超滤、纳滤、渗透汽化等其他方面的应用。最后对近年来的发展提出了看法和总结。     

荧光无机/有机杂化纳米分子口袋的构建

利用能量匹配原则将无机半导体ZnO纳米粒子与有机半导体四苯基卟啉四羧酸(TCPP)分子进行组装, 在无机-有机组分之间的界面构建了杂化纳米分子口袋ZNPs-TCPP, 该纳米分子口袋对四苯基卟啉(TPP)分子具有高选择性识别功能, 同时其荧光增强了5倍以上, 并成功地将该杂化纳米分子口袋用于肺腺癌细胞(A549)的细胞成像.     

多金属氧簇与倍半硅氧烷簇构筑的哑铃形杂化分子Langmuir膜和Langmuir-Blodgett膜

以两个形状杂化分子(Shape Hybrid Molecules)为目标分子, 研究了它们在气液界面上形成Langmuir膜的过程和Langmuir-Blodgett (LB)膜的聚集态结构. 杂化分子是由Wells-Dawson型磷钨氧簇(Polyoxometalates, POMs)和T₈型的倍半硅氧烷簇(Polyhedral Oligosilsesquioxane, POSS), 通过对苯二甲酸有机连接链(OL)用共价键构筑的具有杂化性质和哑铃形状的簇-簇杂化分子(POM-OL-POSS). 这两种杂化分子的差别在于POSS段中, 外围有机基团的尺寸不同. 在实验中, 采用Langmuir和LB膜技术, 了解POSS外围的七个取代基变化导致的分子尺寸变化对Langmuir膜形成过程和LB膜结构的影响. 采用Langmuir技术测定了表面压-平均分子面积(π-A)等温曲线和π-A循环等温曲线, 跟踪并研究了这两个杂化分子在水表面上形成Langmuir膜的过程. 实验结果表明, 两个杂化分子都表现出良好的两亲性, 从气相变化到固相的过程中, 杂化分子经历了从分散到集中的过程. 将这些膜转移到基片上, 得到单层的LB膜, 再利用原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)研究了LB膜的表面形貌和聚集态结构. 由于POM段中含有钨和钒金属, 可以直接用TEM观察聚集态结构, 发现了在气-液和液-固相转变过程中, LB膜中杂化分子的聚集态结构都呈现涨落特征, 一种凝聚态物理中由相转变导致结构涨落的重要物理现象. 本研究获得的结果能够帮助我们以及这个领域的研究者们继续优化杂化分子的结构, 进一步构筑具有有序结构的膜和本体材料.     

Photoelectrocatalytic oxidation of GMP on an ITO electrode modified with clay/[Ru(phen)_2(dC18bpy)]~(2+) hybrid film

An indium tin oxide (ITO) electrode modified with monolayer clay/[Ru(phen)2(dC18bpy)]2+ (phen= 1,10-phenanthroline, dC18bpy = 4,4′-dioctadecyl-2,2′ bipyridyl) hybrid film has been fabricated by the Langmuir-Blodgett (LB) method. Atomic force microscopy revealed that the single-layered hybrid film of clay/[Ru(phen)2(dC18bpy)]2+ (denoted as Clay-Ru) was closely packed at a surface pressure of 25 mN-m-1 and had a thickness of 3.4±0.5 nm. Cyclic voltammograms showed that the redox current of Ru(Ⅱ) complex decre...     

Electrocatalytic oxidation of GMP on an ITO electrode modified by the photodeposition of Pd nanoparticles onto a monolayer TiO_2 nanosheets/[Ru(phen)_2(dC18bpy)]~(2+) hybrid film

An indium tin oxide(ITO)electrode coated with monolayer TiO2/[Ru(phen)2(dC18bpy)] 2+ (phen=1,10-phenanthroline, dC18bpy=4,4′-dioctadecyl-2,2′-bipyridyl)hybrid film(denoted as ITO/TiO2-Ru)has been prepared using the modified Langmuir-Blodgett(LB)method,and the electrocatalytic oxidation of mononucleotide of guanosine 5′-monophosphate(GMP)on an ITO/TiO2-Ru electrode after Pd-photodeposition(denoted as ITO/TiO2-Ru/Pd)has been studied.Atomic force microscopy reveals that the single-layered hybrid film of TiO2 n...     

Photoelectrocatalytic oxidation of GMP on an ITO electrode modified with clay/[Ru(phen)<Subscript>2</Subscript>(dC18bpy)]<Superscript>2+</Superscript> hybrid film

An indium tin oxide (ITO) electrode modified with monolayer clay/[Ru(phen)₂(dC18bpy)]²⁺ (phen=1,10-phenanthroline, dC18bpy = 4,4′-dioctadecyl-2,2′ bipyridyl) hybrid film has been fabricated by the Langmuir-Blodgett (LB) method. Atomic force microscopy revealed that the single-layered hybrid film of clay/[Ru(phen)₂(dC18bpy)]²⁺ (denoted as Clay-Ru) was closely packed at a surface pressure of 25 mN·m⁻¹ and had a thickness of 3.4±0.5 nm. Cyclic voltammograms showed that the redox current of Ru(II) complex decreased when incorporated into the clay film, suggesting that the clay layer acts as a barrier against electron transfer. When applied to oxidizing the mononucleotide of guanosine 5′-monophosphate (GMP), a large catalytic oxidative current was achieved on the Clay-Ru(II) modified ITO electrode at the external potential above 900 mV (vs. Ag|AgCl|KCl) and, more significantly, this response was further enhanced by light irradiation (λ>360 nm), in which the photocurrent is increased about 11 times in comparison with that of a bare ITO. Mechanism of the photoelectrocatalytic effect was proposed in terms of the reduction of the photoelectrochemically generated Ru(III) complex in the Clay-Ru film by GMP. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 20471043 and 20843007), Zhejiang Provincial Natural Science Foundation (Grant Nos. Y404118 and Y408177), the “151” Distinguished Person Foundation of Zheji-ang Province of China, Zhejiang Technology Project Foundation (Grant No. 2007C21134) and Wenzhou Technology Project Foundation (Grant No. N2004B040)     

3‐D Nanoporous Pt Electrode Prepared by a 2‐D UPD Monolayer Process

A simple yet effective way is described to fabricate a nanostructured platinum electrode with extra high surface area. The fabrication process is the combination of the UPD monolayer and galvanic displacement in one electrochemical process and it is conducted in one medium and at the ambient temperature without using any toxic or corrosive electrolytes. The porous structure and roughness factor of the nanostructured Pt film can be controlled with the sweeping cycle of cyclic voltammetry (CV) easily. The nanoporous Pt deposit can enhance the response of the detection of glucose significantly and selectively without any enzyme incorporation. It is demonstrated that the nanostructured Pt film serves as a new electrode material in the application of nonenzymatic glucose detection.     

纳米尺度TiO2微粒多孔膜电极光电化学

用光电流作用谱、光电流-电势图和瞬态光电流谱等光电化学方法研究了TiO2多孔膜电极在含不同氧化还原体系的电解质溶液中的光电转换过程.结果说明TiO2多孔股为n-型半导体，其禁带宽度为3.26eV.当在电解质溶液中加入醌二苯酸（BQ／HQ），TiO2多孔膜电极的光电流作用谱形基本与没加氧化还原对时类似。在可见光区的光电流拖尾是由于醌被光激发，然后给出电子到TiO2多孔膜导带而产生阳极光电流.而在电解质溶液中加入Fe（CN）3-6-／4-时，TiO2多孔膜电极的光电流作用谱有明显的改变.除了在小于380nm短波区有光电流峰外，还在400-600nm的可见光区观察到宽的光电流峰，大大增加了光电流转换效率.同时在小于-0.2V下为阳极光电流，在-0.2V～0.3V电势区间为明显阴极光电流，在大于0.3V下可观察到较弱的阳极光电流.当电极电势大于-0.2V时，光电流瞬态谱在开始光照时有一阴极瞬态光电流尖峰，然后转变为阳极稳态光电流.这是因为当电极电势较负时，Fe（CN）4-6与TiO2的电子传递络合物可以吸收光子，光生电子迅速注入TiO2导带，然后还原溶液中的而产生阴极光电流.     

四组分纳米结构复合电极的制备及电化学性能

在5 mmol/L H2 PtCl6的稀硫酸溶液中,采用循环伏安法(CV),扫描电位为～0.2～0.6V和0.0～0.6v,分别扫描30和15循环,在碳纳米管/纳米TiO2-聚苯胺复合膜上实现了Pt纳米粒子的高度有效分散,得到多壁碳纳米管/纳米TiO2-聚苯胺载铂四组分纳米结构复合电极,通过CV法和计时电位法并结合扫描电镜对复合电极的电化学性质和结构进行表征,研究了复合电极对葡萄糖的电催化氧化性能.结果表明,该复合电极对葡萄糖的电氧化有高催化活性,具有性能稳定、重现性好、抗毒化作用强、能耐高温、易保存且使用寿命较长的优点.     

离子液体中硫氰根在铂电极上吸附行为的SERS研究

利用表面增强拉曼光谱(SERS)研究了室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐([BMIM]BF4)中SCN-在Pt电极表面的吸附行为. 研究结果表明, 离子液体中SCN-在较宽的电位范围内吸附在Pt电极上, 且SCN-的吸附方式随着电位区间的变化而变化, 在不同的电位区间内检测到了不同的Stark位移: -0.9~0.4 V约为34 cm-1/V, 对应于S端吸附; -1.6~-1.2 V约为40 cm-1/V, 该区间以N端吸附为主, 中间电位区间为吸附方式的转变区, 且Pt电极在离子液体[BMIM]BF4中的零电荷电位约为-1.1 V(vs. Pt ).     

离子液体中CNT/nanoTiO_2-Pt膜电极电催化氧化葡萄糖

循环伏安法研究葡萄糖在离子液体[EMI]BF4中于碳纳米管/纳米TiO2膜载Pt(CNT/nanoTiO2-Pt)复合膜电极上的电催化氧化.结果表明,CNT/nanoTiO2-Pt电极对葡萄糖氧化具有高催化活性,氧化电位为-0.46V;在组成为离子液体与水的体积比为3∶1的电解液中,葡萄糖的氧化效果最好.电极反应过程受浓差极化控制.     

利用钛保护层在ITO电极上直接制备大面积的超薄氧化铝膜

通过磁控溅射并引入钛保护层, 利用在0.3 mol·L^-1硫酸中20 V电压下二次阳极氧化, 在氧化铟锡(ITO)导电玻璃衬底上直接制备了超薄(约140 nm, 为阳极氧化前Al厚度的一半)、大面积(约4 cm²)的多孔阳极氧化铝(AAO). 扫描电子显微镜结果表明生成的微孔与衬底垂直, 孔径和孔间距分别约为30和60 nm. 我们发现钛保护层的作用是提高了Al层的附着性并且防止ITO被腐蚀, 在此体系中钛不能被其它的金属如铬、金、银或铜代替. 紫外-可见光谱透过率结果显示在阳极氧化过程中Ti被氧化成为透明的TiO₂, 利用10-20 nm的钛保护层以及二次阳极氧化过程, 能够保证高透明度. 在ITO上直接制备的这种透明、有序的AAO纳米结构在光子学、光伏领域和纳米制备等方面具有潜在应用.     

葡萄糖在碳纳米管/纳米TiO2膜载Pt复合电极上的电催化氧化

用电化学循环伏安法和计时电位法研究了葡萄糖在碳纳米管／纳米TiO2膜载Pt(CNT／nano-TiO2／Pt)复合电极上的电催化氧化,结果表明,在碱性介质中CNT／nano-TiO2／Pt复合电极对葡萄糖的电氧化具有高催化活性,葡萄糖氧化峰电流密度高达13mA／cm^2,比铂电极上的增大一倍;复合电极性能稳定,抗中毒能力强,不易发生氧化振荡,是葡萄糖燃料电池和葡萄糖传感器的高活性催化电极。