不同形貌纳米氧化铜的合成及导热应用

纳米氧化铜(CuO)在传感器、催化及强化传热领域有优异的性能。以微生物法浸取的Cu~(2+)为铜源,通过改变溶液的pH制备不同形貌的纳米CuO,并对产物进行表征与分析。制备了以硅油为基体的含纳米CuO的纳米流体,并测试了其热导率。结果表明,纳米流体的热导率与添加CuO的体积分数基本呈线性关系。当添加相的体积分数为5%时,片状、梭子状和蒲公英状的CuO纳米流体热导率分别提高了12.3%、12.9%和29.0%。这说明CuO的形貌对复合体系的热导率有显著的影响,其中蒲公英状的纳米材料效果最佳。     

原位负载氧化亚铜纳米纤维膜制备及性能表征

氧化亚铜(Cu2O)是一种重要的半导体材料,在光催化、传感器、能源等领域有广泛的应用前景,但合成的Cu2O一般为纳米颗粒,不方便使用且容易造成二次污染.通过静电纺丝、热处理、水热生长过程成功地将Cu2O原位负载到聚偏氟乙烯六氟丙烯(PVDF-HFP)纳米纤维膜上,并通过SEM表征不同阶段纤维膜的形貌,通过FTIR、XRD表征不同阶段纤维膜的结构性能.结果显示:通过静电纺丝过程,醋酸铜分布在纳米纤维表面;热处理后醋酸铜发生化学反应生成CuO,并经葡萄糖还原为Cu2O;经过水热生长,Cu2O晶体成功负载到PVDF-HFP纳米纤维膜上.此外,结果表明生长时间对Cu2O/PVDF-HFP纳米纤维膜的形貌和结晶性能有重要影响,且该Cu2O/PVDF-HFP纳米纤维膜具备方便使用与可重复利用的特点.     

花状氧化铜/还原氧化石墨烯复合物的制备和表征及其电化学应用

制备了三维花状氧化铜纳米材料及氧化铜(CuO)/还原氧化石墨烯(rGO)纳米复合材料,并利用SEM、TEM、XRD、Raman和XPS对合成的纳米材料进行了表征.将所制备的纳米材料应用于修饰电极构建扑热息痛生物传感器,实验结果显示:相比于氧化铜和还原氧化石墨烯的单一材料,纳米复合材料修饰的电极对检测扑热息痛具有较强的氧化还原能力,并且在浓度3.00～500 μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为0.19 μmol/L(S/N=3).此外,该生物传感器用于测定实际样品的结果令人满意.     

棉织物/氧化铜复合材料的制备及其抗菌和光催化性能

以棉织物(Cot)为基材,醋酸铜(CuAc)为前驱体,通过原位生长技术制备棉织物/氧化铜复合材料(Cot-CuO)。考察了CuAc浓度对CuO微观形貌、晶体结构、负载量的影响,并探究了Cot-CuO_(3.0)对水中微生物和可溶性染料去除能力。结果表明:CuO球形颗粒牢固地包覆在棉织物纤维表面,可以通过调控CuAc浓度实现棉织物表面CuO的沉积量;所得Cot-CuO_(3.0)复合材料用量为1.0 mg/mL时,2.0 h内对10~6 CFU/mL的大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)表现出100.0%的高抗菌性,且对自然水体中微生物的生长繁殖也呈现出完全杀灭效果。此外,Cot-CuO_(3.0)对亚甲基蓝展现出较好的可见光催化降解活性,其光催化降解率达62.7%,进一步扩展了Cot-CuO对有机染料的光催化降解应用潜能。     

氧化铜/石墨烯纳米流体的制备及光吸收-光热性能

采用湿化学方法制备得到氧化铜纳米颗粒,进而制备氧化铜纳米流体并与石墨烯纳米流体复合得到CuO/G纳米流体。利用X-射线衍射、透射电镜、紫外-可见分光光谱仪等测试方法对样品进行表征。CuO/G纳米流体在太阳光波段显示出比氧化铜纳米流体和石墨烯纳米流体更加优异的光吸收性能,随着石墨烯含量的增加,CuO/G纳米流体的辐照度逐渐与太阳辐照度契合。在模拟太阳光照射下对不同质量分数的CuO/G纳米流体进行光热转换性能测试,发现随着质量分数的增加CuO/G纳米流体光热转换效率显著提高,0.10%的CuO/G纳米流体光热转换效率可以达到92%,体现出优异的光热转换性能。     

离子液体中CuO自组装纳米片的可控合成

以CuCl2·2H2O和NaOH为原料,离子液体-水混合溶剂为介质,采用溶剂热反应法制备了二维CuO纳米片.在反应过程中,离子液体发挥模板剂的作用,实现了CuO纳米片自组装合成;并且通过反应温度、表面活性剂及1,3-咪唑基离子液体阴离子的改变,实现了CuO纳米晶体形貌的可控合成,讨论了CuO纳米片的形成机理.用XRD、FESEM和TEM/SAED对CuO纳米晶体进行了结构和形貌表征;用FTIR和TG/DSC证实了离子液体修饰在CuO纳米片的表面,从而有效地阻止了CuO纳米片的团聚.离子液体在反应中发挥了助溶剂、模板剂和修饰剂的三重作用.     

微纳米氧化铜球粒晶的制备及其光催化性能

以三水合硝酸铜和碳酸钠为原料, 采用水热法在130、150、170 ℃下各分别反应8、16、 24 h, 合成了形貌各异的微纳米氧化铜球粒晶。使用X 射线衍射仪和扫描电镜对产物的组成及形貌进行表征, 初步分析了氧化铜球粒晶的形成与演化过程, 并以亚甲基蓝为模拟污染物, 对产物的光催化性能进行了研究。结果表明: 氧化铜晶粒通过定向附着生长形成梭状或柱状纳米晶体, 纳米晶体以自组装的方式逐步形成球粒晶; 温度升高有利于增大氧化铜的成核速率, 减小晶粒的尺寸, 促使氧化铜纳米晶粒由梭形→板柱状→板状的晶形变化; 延长恒温时间有利于形成表面形态完好的球粒晶; 形貌不同的微纳米氧化铜球粒晶的最高光催化降解率均远大于市售氧化铜的最高光催化降解率, 其中, 130 ℃恒温16 h 所得卷曲刺猬状氧化铜球粒晶的形貌、大小基本一致, 光催化降解率高达96. 56%。氧化铜的光催化降解率与球粒晶的比表面积、形态以及总孔体积有关。     

水热法制备碳纳米纤维与二氧化钛复合材料及其光催化性质的研究

通过静电纺丝技术和水热方法的结合,制备碳纳米纤维(CNFs)与二氧化钛(TiO2)复合材料.通过扫描电镜检测,TiO2纳米粒子成功生长在碳纳米纤维的表面.制备的CNFs/TiO2复合材料在紫外光照射下降解罗丹明B,其降解效率高于用同样水热方法制备的单纯的TiO2纳米粒子的光催化效果.复合材料光催化活性被增强主要归因于碳纳米纤维好的导电性,将光生电子及时转移,延长了TiO2电子——空穴对的分离时间.复合材料可以通过沉降被简单的回收再利用,且其光催化活性没有明显降低.     

CuO-ZnO花状纳米结构复合材料设计、合成及气敏特性研究

采用一步水热法制备CuO-ZnO花状纳米结构复合材料.采用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDX)及扫描电镜(SEM)对制备的材料进行结构及形貌表征,并使用静态配气法测试CuOZnO花状纳米结构复合材料对甲醛的气敏性能.结果表明:适量引入CuO可显著改善ZnO材料的气敏特性.200℃的工作温度下,掺杂摩尔分数为5%CuO的ZnO花状纳米结构材料对体积分数为1×10~(-5)甲醛的灵敏度最高,为8. 1,是未掺杂ZnO的2. 3倍,同时具有良好的循环稳定性和选择性.最后,对CuO掺杂的气敏机理进行了讨论,其气敏性能的提高归因于在ZnO与CuO接触面形成了p-n异质结及CuO的催化特性.     

CeO2改性对CuO/SBA-15催化剂结构及其催化活性的影响

采用浸渍法在Ce-SBA-15载体上负载活性组分CuO,制备一系列不同配比的CuO/Ce-SBA-15催化剂,运用XRD、TEM、N2吸附、TPR、CO-IR等手段考察催化剂CuO/Ce-SBA-15的物理化学性质,并对其进行CO氧化催化活性的测试。活性测试结果表明,CeO2对SBA-15载体的改性有效地提高了CuO/SBA-15催化剂在CO氧化反应中的催化活性。XRD结果表明:CeO2对SBA-15载体的改性可以促进氧化铜在载体表面的分散;进一步结合H2-TPR、CO-IR表征结果,CeO2促进了CuO在载体表面的还原,这些都有利于催化活性的提高。     

CuO-WO_3纳米立方块的合成及气体传感特性研究

采用水热合成法制备CuO-WO_3纳米立方块复合材料,以n型半导体材料WO_3为主体加入p型半导体材料CuO,形成p-n结.对CuO-WO_3复合纳米材料进行SEM、XRD、XPS表征,结果表明CuO的掺杂改变了材料的微观结构.将CuO-WO_3纳米复合材料制作成气体传感器,并考察微量的CuO掺杂对乙醇气敏性能的影响.结果表明:CuO的掺杂对WO_3的灵敏度、响应-恢复性能都有极大的提高,并对低浓度的乙醇也有较高的响应特性.当CuO掺杂量达到10%(摩尔分数)时,灵敏度达到最大值5.3.最后,对CuO掺杂的气敏机理进行讨论,其气敏性能的提高归因于在WO_3与CuO接触面形成了p-n异质结及CuO的催化特性.     

纺锤状CuO纳米晶制备及催化性能的研究

采用水热法,以醋酸铜为铜源,氢氧化钠为沉淀剂,聚丙烯酸为软模板,通过调控不同的合成参数,制备了纺锤状CuO纳米晶。同时重点探讨了聚合物种类和碱的浓度对CuO纳米晶产物形貌的影响。采用HRTEM、SEM、XRD、EDS、Raman等对产物的形貌、结构、成分、光学性质进行了表征。结果表明产物是纯的单斜CuO纳米单晶。并考察了纺锤状CuO纳米晶对甲基橙在H2O2协同作用下超声催化降解作用。     

基于MIL-88A的柔性湿敏纤维制备及其性能表征

为了克服传统电子湿敏传感器易脆的缺点,制备了一种柔性湿敏纤维并对其性能进行表征。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性纤维为基底,将MIL-88A作为湿敏材料负载在PDMS纤维表面制得该纤维;探究了MIL-88A在吸湿/脱湿过程中给纤维带来的形状变化,并且使用饱和盐溶液模拟相对湿度的测试来进一步观察纤维变形;结合形貌表征和结构分析研究湿敏纤维形状变化的机理。结果表明:PDMS纤维表面已成功负载MIL-88A晶体;湿敏纤维的形状能够在升高湿度过程逐渐舒展、在降低湿度过程逐渐收缩,并且在以饱和盐溶液模拟相对湿度时也有相似的形状变化,表明其具有良好的形状记忆性和可重复性;拉伸应力-应变曲线和热重分析曲线分别表明,该纤维具备一定的机械性能和热稳定性。结果表明此柔性湿敏纤维可以用于对环境湿度的定性表征。     

天然金刚石晶体的真空热化学腐蚀工艺

为了给天然金刚石刀具的使用寿命延长提供一种全新的技术方法,提出了基于纳米氧化铜的真空热化学腐蚀新工艺,用于后处理机械刃磨工艺加工的天然金刚石晶体．实验结果表明,当真空环境温度为100 ℃时,天然金刚石晶体表面受损碳原子和纳米氧化铜发生氧化、还原反应．随着腐蚀时间的增加,天然金刚石晶体的表面粗糙度缓慢降低,呈现微弱的平坦化趋势．当真空环境温度为200 ℃时,2 h的热处理时间为最佳．此过程中天然金刚石晶体表面受损碳原子和纳米氧化铜发生氧化、还原反应,同时伴随受损碳原子的退火修复作用,因此30 nm压痕深度下的表面微硬度和弹性模量值达到最大．随着腐蚀时间增加,表面微硬度和弹性模量反而下降．     

溶剂热法制备碳纳米纤维负载Cu2O光催化材料

以乙酸铜为原料,碳纳米纤维为基材,采用溶剂热法制备碳纳米纤维负载氧化亚铜(Cu2O/CNFs)光催化材料.比较了丙三醇、乙二醇和二甘醇三种不同反应溶剂对生成Cu2O的还原能力和分散性能;并以甲基橙为模拟有机污染物,研究Cu2O/CNFs复合材料在可见光照射下的光催化降解性能.实验结果表明,以丙三醇和乙二醇为溶剂时,生成产物为立方体状的Cu2O和Cu的混合物;以二甘醇为溶剂时制备产物为均匀分散的纯Cu2O纳米粒子.可见光下照射5h,丙三醇、乙二醇和二甘醇制备的Cu2O/CNFs复合材料对甲基橙降解率分别为73.5％、85％和92.5％.     

表面官能团对硫化锌/碳纳米管复合材料的制备及光致发光光谱性能影响

用含有不同表面官能团的碳纳米管(CNTs),采用回流法制备硫化锌/碳纳米管(ZnS/CNTs)复合光敏材料。利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和光致发光光谱(PL)等测试手段对ZnS/CNTs复合材料的形貌、物相和发光性质等进行研究。研究表明:ZnS纳米粒子均匀覆盖在碳管表面,为六方纤锌矿结构。CNTs的尺寸以及表面官能团是影响包覆效果的重要因素;使用直径大于30nm、具有COOH表面官能团的CNTs时,ZnS纳米粒子在碳管表面覆盖比例较高,结晶程度明显优于直径8~15nm、无官能团的CNTs。PL光谱分析表明复合材料的发光峰位于393nm和282nm处,分别归属于俘获态发射和带边缘发射。与相同方法制备的ZnS纳米晶体相比,ZnS/CNTs纳米复合材料出现了7nm的蓝移,且整体发射强度更高。     

聚苯胺多孔膜/金颗粒复合材料的制备及其SERS性能研究

活性较好的SERS活性基底可被应用于表面分析,本文主要研究了聚苯胺多孔膜/金颗粒复合材料的SERS性能.将聚苯胺多孔膜与氯金酸和PVP的混合溶液在80℃时分别反应15,30,60min,得到不同形貌的聚苯胺多孔膜/金颗粒复合材料,分别为微米星状、海胆状、花球状结构.然后,分别以3种复合材料为基底,以不同浓度对巯基苯甲酸溶液为待测物进行拉曼测试,发现检测限分别为10~(-9),10~(-8),10~(-6) mol/L.研究表明,聚苯胺多孔膜/金颗粒复合材料是较好的活性SERS基底.     

中德合作制备出导电玄武岩纤维材料

正中国科学院新疆理化技术研究所与德国德累斯顿莱布尼茨高分子研究所的研究人员合作,以玄武岩纤维(BF)为基底,利用其本身含有的金属元素并采用化学气相沉积技术,实现了不同碳纳米材料在玄武岩纤维表面的沉积和生长,可高效、可控地在玄武岩纤维表面生长出高温裂解碳纳米颗粒(Py C-BF)涂层或碳纳米管(CNT-BF),并实现玄武岩纤维由绝缘体向导体的转变。玄武岩纤维是以玄武岩为原料,通过熔融拉丝工艺制成的纤维     

碟状胶体：软物质的新兴前沿

回顾了微纳米碟状胶体的研究发展近况,侧重于合成、自组装和它们在软凝聚态物质及材料科学中的角色.首先讨论了各种合成碟状胶体的方法, 包括选择性表面活性剂吸附下的纳米晶体生长、受控沉淀、剥离层状结构化合物、液晶乳液形状变化等等.介绍了这些碟状胶体颗粒在液晶相的形成和悬浮液流变性质等方向的研究应用.特别要提到的是碟状颗粒-聚合物纳米复合材料,如尼龙黏土混合材料、α-ZrP-环氧树脂等在先进功能材料工程中的广泛应用,以及研究人体红细胞的流动性质和形变性质对医疗研究的重大意义.     

ZnO/CuO复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究

采用静电纺丝法制备PVP/Zn(CH3COO)2/Cu(NO3)2复合纤维,经烧结得到ZnO/CuO纳米复合纤维。对烧结前后的纤维形貌、纯度和晶型用热重分析仪(TG),X射线能谱仪(EDS),傅里叶红外光谱仪(FTIR),X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(FE-SEM)来进行表征。用紫外-可见分光光度计(UV-vis)来表征ZnO/CuO纳米复合纤维对亚甲基蓝溶液的光催化降解情况。结果显示:乙酸锌与硝酸铜的质量比为10∶1时,复合纤维在700℃时烧结剩余样品,其光催化性能相对较好。