铟掺杂氧化锌-氧化硅纳米电缆芯-壳异质结构的制备及表征

利用碳热还原反应气相沉积法制备了铟掺杂氧化锌-氧化硅纳米电缆芯-壳异质结构. X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及X射线能谱(EDS)研究表明, 纳米电缆内芯为结晶完好的单晶纤锌矿结构, 外壳包覆一层氧化硅非晶层. 纳米电缆直径为30-60 nm, 长径比大于100. 掺杂纳米异质结构的生长机理与传统的金属晶种辅助气-液-固(VLS)机理有所不同. 这种掺杂纳米异质结构有望作为理想的结构单元应用于纳米器件领域.     

Tm3+掺杂的NaYF4微米颗粒中强烈的单带下转换荧光发射

采用柠檬酸钠辅助的水热方法合成了一系列具有不同长径比的Tm³⁺掺杂的β-NaYF₄ (NaYF:Tm³⁺)微米棒(盘).通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),能量色散X射线荧光光谱(EDX),傅里叶变换红外(FTIR)光谱和激光光谱学等手段对所制备的系列β-NaYF₄微米棒(盘)进行了表征. XRD和SEM分析表明β-NaYF₄微米棒(盘)的长径比依赖于前驱液的pH值,随着前驱液的pH值的增加,从长棒逐渐过渡到六角盘.光谱测量结果表明:一系列NaYF₄:Tm³⁺微米晶体在656 nm脉冲激光选择激发下,均获得了强烈的单带近红外下转换荧光发射.系统研究了激发波长、环境温度和颗粒长径比对NaYF₄:Tm³⁺微米晶体中单带近红外荧光强度的调控.结果表明:颗粒长径比越大,荧光强度越强.进一步探索了颗粒长径比调控的荧光增强机理,并提出了基于长径比控制的缺陷空位机理.     

γ-AlOOH纳米棒的水热合成与形貌调控

γ-AlOOH作为液相法合成γ-Al₂O₃的前驱体,其形貌与最终产物的性能密切相关。 本文采用水热法合成γ-AlOOH纳米棒,通过改变Al³⁺浓度和沉淀剂的种类调控γ-AlOOH纳米棒的长径比,利用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征产物的晶体结构和形貌。 结果表明,随Al³⁺浓度增大可得到长径比在5.9~8.0的γ-AlOOH纳米棒,而改变沉淀剂的种类可进一步将长径比增大到8.0~10.0。 通过对产物结晶过程的分析,发现增大Al³⁺浓度和增强沉淀剂碱性均可以促进铝离子与羟基的配合。 提高反应体系中Al(OH)₃浓度,有利于γ-AlOOH晶粒的成核,促进了晶核之间的定向接触,从而提高了纳米棒的长径比。 长径比为10.0的γ-AlOOH纳米棒烧结所得纳米γ-Al₂O₃改性变压器油(体积分数为0.1%)的正冲击击穿强度较纯油提高9.9%.     

氧化锌纳米棒微结构光电极的制备

通过两步法,即首先热分解醋酸锌制备氧化锌晶种层,在晶种的诱导下,再采用低温水热法在氟掺杂的SnO₂导电玻璃(fluorine-doped tin oxide, FTO)基底导电面上成功制备出高取向性的氧化锌纳米棒阵列光电极。系统研究了前驱液浓度、溶液pH值、反应时间等实验条件对光电极微结构的影响。实验结果表明在一定变化范围内,随着前驱液浓度和溶液pH值的增大,纳米棒的直径增大;随着反应时间的延长,纳米棒的长度增长。将氧化锌纳米棒阵列薄膜制作成染料敏化太阳电池(dye-sensitized solar cell, DSSC)的光电极,并对电池的I-V特性进行了表征。     

γ-AlOOH纳米棒的水热合成与形貌调控

γ-AlOOH作为液相法合成γ-Al_2O_3的前驱体,其形貌与最终产物的性能密切相关。本文采用水热法合成γ-AlOOH纳米棒,通过改变Al3+浓度和沉淀剂的种类调控γ-AlOOH纳米棒的长径比,利用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征产物的晶体结构和形貌。结果表明,随Al3+浓度增大可得到长径比在5.9~8.0的γ-AlOOH纳米棒,而改变沉淀剂的种类可进一步将长径比增大到8.0~10.0。通过对产物结晶过程的分析,发现增大Al3+浓度和增强沉淀剂碱性均可以促进铝离子与羟基的配合。提高反应体系中Al(OH)3浓度,有利于γ-AlOOH晶粒的成核,促进了晶核之间的定向接触,从而提高了纳米棒的长径比。长径比为10.0的γ-AlOOH纳米棒烧结所得纳米γ-Al_2O_3改性变压器油(体积分数为0.1%)的正冲击击穿强度较纯油提高9.9%.     

一种制备高长径比金纳米棒的新方法

报道了一种制备高长径比金纳米棒的新方法. 在25 ℃条件下, 采用种子介导生长法, 通过优化表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的浓度, 制备了长度(200±18.62) nm, 长径比大于10的金纳米棒, 并讨论了金纳米棒的形成机制. 结果表明, 金纳米棒的长径比和纵向吸收波长与CTAB的浓度有关. 此外, 通过提高反应液的离子强度, 利用制备的金纳米棒与球形颗粒不同的静电作用将金纳米棒分离纯化. 运用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对金纳米棒的表面形貌进行表征.     

磷酸铋纳米棒的可控合成及其光催化性能

采用水热法合成了形貌可控的磷酸铋纳米棒光催化剂,并以亚甲基蓝(MB)为探针研究了其光催化活性.利用粉末X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)对产物进行了表征.研究发现甘油含量、水热时间、水热温度及前驱体浓度会影响磷酸铋纳米棒的形貌及结构.甘油含量和前驱体浓度主要影响产物形貌.随着甘油含量的增加,产物的长径比先增大后减小.前驱体浓度越低,所得BiPO4纳米棒的尺寸越小,长径比越大.水热时间短时,产物结晶度差,且为六方相,时间延长后转化为单斜相.水热温度过低或过高均不利于完美晶体的形成,160°C时产物的结晶度最高.实验结果表明:BiPO4纳米棒在紫外光下具有良好的光催化性能,其光催化活性受长径比和尺寸大小影响的总体趋势是长径比越大,尺寸越小,其光催化活性越强.结晶度对BiPO4的光催化性能影响较大,结晶度越高,其光催化活性越好.单斜相BiPO4的光催化活性较六方相的强.     

一维有序ZnO纳米棒阵列的制备和优化

以氧化铟锡透明导电膜玻璃(ITO)做载体,先在室温下采用浸渍-提拉法制备出ZnO纳米晶作为种子层,再结合低成本的水热生长法合成了一维有序的ZnO纳米棒阵列.结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)表征,研究了前驱液浓度、溶胶陈化时间、种子层提拉次数、水热生长时间和次数等5种因素对ZnO纳米棒的结构及形貌的影响.研究结果表明, ZnO纳米棒阵列的长度和直径会随着前驱液的浓度和溶胶陈化时间以及水热生长时间的延长而增加.当前驱液浓度为0.5 mol·L^-1时,陈化时间为24 h,浸渍-提拉3次,水热反应3次,每次反应时间为150 min时,可得到一维有序的ZnO纳米棒阵列.     

铜掺氧化锌多孔纳米棒的水热合成及其光催化性能

通过两步法合成铜掺杂的氧化锌纳米棒,通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见（UV-Vis）分光光谱等技术对系列样品进行了表征,研究并探索了铜掺杂的氧化锌纳米棒光降解染料罗丹明B（RhB）和气体乙醛的催化活性。通过对多孔Cu掺杂ZnO纳米棒光催化分解乙醛进行了评价。多孔Cu掺杂ZnO纳米棒（CZ-5）光催化剂具有最高的催化分解乙醛的能力,比其它多孔Cu掺杂ZnO纳米棒具有很高的催化活性。多孔Cu掺杂ZnO纳米棒光催化剂在室温下在可见光（435 nm）下照射16 h,5.50×10^-4（φ,体积分数）的乙醛气体完全降解为二氧化碳（CO₂）。多孔铜掺杂的氧化锌纳米棒光催化剂的光催化性能的改善主要归因于铜和氧化锌纳米棒之间的协同作用。这种改进的光催化协同作用归因于Cu掺杂ZnO的可见光吸收的延伸和光生电子空穴对的抗重组。     

金纳米粒子自球形向棒状的转变和生长的光化学法研究

在含有HAuCl₄和十六烷基三甲基氯化铵(CTMAC)的DMF-H₂O-丙酮介质中, 以CTMAC形成的胶束为模板, 丙酮为光敏剂, 光化学还原法制备了不同长径比的棒状金纳米粒子. 通过改变DMF∶H₂O (V/V)的比例来改变溶液的极性, 增加胶束聚集数, 实现了自球形胶束向棒状的转变, 从而得到以金纳米棒占优势的金胶体溶液. 研究了HAuCl₄和CTMAC的浓度以及照射时间对金纳米棒生长的影响, 在最佳实验条件下, 获得了直径在20～22 nm, 长为0.5～3 μm的金纳米棒, 讨论了光化学反应和金纳米粒子在形成的棒状胶束中的自组装生长机理.     

酸碱度调控氧化锌纳米材料形貌及其光催化还原CO2研究

利用水热法合成了形貌可控的氧化锌(ZnO)微纳材料。利用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),紫外-可见(UV-Vis)分光光谱和比表面积分析(BET)等技术对所制备的ZnO材料进行了表征。不同酸碱度(pH值)条件下,经过500 ℃退火2 h制备的ZnO均为纤锌矿结构。随着前驱液pH值的增加,所得ZnO从片状晶体变为棒状晶体。片状ZnO主要暴露极性晶面,棒状ZnO主要暴露非极性晶面。从生长角度考虑,在溶液为弱酸性条件下(pH 6.5),溶液中游离的氯离子(Cl^-)抑制了ZnO在锌极性面({Zn²⁺}_{crystal surface})的生长,水热反应产物为片状Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O,退火后得到微孔片状ZnO;当溶液中添加氢氧根(OH^-)后,锌离子(Zn²⁺)被络合为四羟基锌络合离子(Zn(OH)₄^2-),该络离子促进了ZnO在{Zn²⁺}_{crystal surface}的生长,从而得到棒状晶体。利用上述催化剂,在氙灯照射下进行光催化还原二氧化碳实验,发现极性面较多的片状ZnO具有更高的光催化性能。     

水热-固相热解法制备不同形貌的四氧化三钴纳米微粉

以氨水和氢氧化钾水溶液为沉淀剂,利用沉淀-固相热解法和中压水热-固相热解法,制备了不同形貌的Co₃O₄纳米微粉.在水热条件下,得到了立方和六角片状的Co₃O₄微粉,采用XRD和TEM等手段跟踪反应过程并表征产物,在此水热反应体系中影响产物Co₃O₄形貌的主要因素是pH值和NO₃^-.     

Mechanism of ZnO nanotube growth by hydrothermal methods on ZnO film-coated Si substrates

ZnO nanorods (NRs) and nanotubes (NTs) have been synthesized by a hydrothermal method on Si substrates that had been precoated (by pulsed laser deposition (PLD)) with a thin ZnO film. High-resolution transmission electron microscopy and selected area electron diffraction analysis confirm that the NTs are ZnO single crystals and that their growth direction is along [0001] (the c-axis). Scanning electron microscopy points to the early-time formation of two classes of NRs on the PLD ZnO coating, one of which is longer and displays higher length/diameter aspect ratios than the other. The morphologies of NRs belonging to the first of these classes were seen to evolve with time, progressively tapering, and producing volcano-like surface structures that develop into NTs. In contrast, NRs belonging to the other (shorter) class retain their hexagonal cross-section and have flat tops. To explain these emergent structures and, in particular, the selective growth of ZnO NTs, we have undertaken a systematic investigation of the effects of different substrates (e.g., borosilicate glass, Pt-coated glass, and both bare and PLD ZnO-coated Si wafers) and of the reactive solution on the growth properties of ZnO NRs, NTs, and the ZnO nanopowders that precipitate from the reactive mixture. The experimental findings suggest the following ZnO NT growth mechanism. The PLD ZnO film consists of many nanocrystallites, with a preferred c-axis alignment. These serve to nucleate the hydrothermal growth of (c-axis aligned) NRs. The NRs are deduced to be Zn-polar, but can be either Zn-atom or O-atom terminated. It is proposed that the different surface terminations influence (by electrostatic interactions) the cation (Zn(2+) and ZnOH(+)) to anion (OH(-)) concentration ratio in the double layer at the growing polar surface. Zn-atom termination causes a reduction in the local Zn(2+)/OH(-) (and ZnOH(+)/OH(-)) ratios (i.e., the extent of solution supersaturation) relative to those in the bulk solution, thereby encouraging tapered NR growth and, as the zinc concentration falls further, the emergence of volcano-like structures on the polar surface, which seed the subsequent growth of ZnO NTs.     

用从头算法研究高氯酸钠溶液中存在的离子缔合物种及缔合过程

采用量子化学计算方法在HF/6-31+G*水平下对高氯酸钠溶液中可能存在的离子缔合物种及浓度升高时溶液中发生的离子缔合过程进行了研究. 高氯酸根与水合钠离子可形成溶剂共享离子对、接触离子对、三离子及多离子团簇等离子缔合物种, 当体系中水比较充足时, 钠离子可以保持较规整的六配位八面体构型, 而当水分子比较少时, 则生成不规则的五配位构型. 以上水合离子缔合物种中的ν₁-ClO₄^-频率与水合硝酸根中的参比值相比, 分别发生4.7, 8.5及14~17 cm^-1的蓝移, 除以影响因子后, 其与实验结果符合得很好. 通过将计算结果与实验结果进行对比, 高氯酸钠溶液在浓度升高时发生离子缔合的过程可简略表示为“自由水合离子→溶剂共享型离子对→单齿接触离子对→阳-阴-阳型三离子团簇→链状多离子团簇→网状多离子团簇→无定形晶体”. 这个过程与硫酸镁相似, 而与硝酸镁、高氯酸镁和硝酸钠不同.     

Extraction de l'acide silicomolybdique par le nitrate de triisooctylamine en milieu dichloro-1,2-ethane Nature des équilibres and application analytique

-Molybdosilicic acid () in aqueous solution is extracted by triisooctylamine nitrate (R₃NHNO₃) in dichloro-l,2-ethane (S) according to an equilibrium which involves the dissociation of the extracted species in the organic phase: _aq+4(R₃NHNO₃)_s [(R₃NH)₃]_s^-+(R₃NH)_s⁺+4(N0₃^-)_aq+xH⁺ Extraction allows separation of from the excess of molybdenum necessary for its quantitative formation from silicate and molybdate. The direct spectrophotometric determination of the heteropolyacid in the organic phase is simple and sensitive ( =28000 1 cm^-1 mole^-1 at 300 nm).

Zusammenfassung

-Molybdatokieselsäure () in wässriger Lösung wird durch Triisooctylaminnitrat (R₃NHNO₃) in 1,2-Dichlorän (S) entsprechend einem Gleichgewicht extrahiert, in dem die Dissoziation der extrahierten Spezies in der organischen Phase enthalten ist: _aq+4(R₃NHNO₃)_s [(R₃NH)₃]_s^-+(R₃NH)_s⁺+4(N0₃^-)_aq+_xH⁺ Die Extraktion erlaubt die Trennung von vom Molybdän-Überschuss, der für die quantitative Bildung von aus Silicat und Molybdat notwendig ist. Die direkte spektrophotometrische Bestimmung der Heteropolysäure in der organischen Phase ist einfach und empfindlich ( = 28000 l cm^-1 mol^-1 bei 300 nm).     

Pd2X2(dpm)2(X＝NCO-,CH3CO2-,SCN-,NO3-;dpm＝Ph2PCH2PPh2配合物与H2S反应的NMR研究

采用NMR方法考察了室温和低温(-78～60℃)下Pd₂X₂(dpm)₂(X=NCO^-,CH₃CO₂^-,SCN^-和NO₃^-,dpm=Ph₂PCH₂PPh₂)与H₂S在CD₂Cl₂或CDCl₃中的反应。结果表明,在X=NCO^-和CH₃CO₂^-的情况下,H₂S优先与这些Pd配合物的阴离子作用生成相应的共轭酸HX和Pd₂(SH)₂(dpm)₂,后者在H₂S存在下又进一步转化为Pd₂(SH)₂(dpm)₂(μ-S);当X=SCN^-和NO₃^-时,反应则生成结构可能为[Pd₂(H)(SH)(μ-SH)(dpm)₂]⁺的双核Pd配合物。     

Indium-doped ZnOas efficient photosensitive material for sunlight driven hydrogen generation and DSSC applications: integrated experimental and computational approach

Electricity generation using simple and cheap dye-sensitized solar cells and photocatalytic water splitting to produce future fuel, hydrogen, directly under natural sunlight fascinated the researchers worldwide. Herein, synthesis of indium-doped wurtzite ZnO nanostructures with varying molar percentage of indium from 0.25 to 3.0% with concomitant characterization indicating wurtzite structure is reported. The shift of (002) reflection plane to higher 2θ degree with increase in indium-doping thus is a clear evidence of doping of indium in zinc oxide nanoparticles. Surface morphological as well as microstructural studies of In@ZnO exhibited generation of ZnO nanoparticles and nanoplates of diameter 10–30 nm. The structures have been correlated well using computational density functional (DFT) studies. Diffuse reflectance spectroscopy depicted the extended absorbance of these materials in the visible region. Hence, the photocatalytic activity towards hydrogen generation from water under natural sunlight as well as efficient DSSC fabrication of these newly synthesized materials has been demonstrated. In-doped ZnO exhibited enhanced photocatalytic activity towards hydrogen evolution (2465 μmol/h/g) via water splitting under natural sunlight. DSSC fabricated using 2% In-doped ZnO exhibited an efficiency of 3.46% which is higher than other reported In-doped ZnO based DSSCs.

     

钛(Ⅳ)离子掺杂的氧化锌多壁纳米纤维结构材料的制备及光催化性能

借助棉花纤维模板、利用两步法制备了Ti⁴⁺/ZnO多壁纳米纤维结构材料,利用热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等技术手段对其进行了表征;以亚甲基蓝(MB)的降解脱色为模型反应,考察了Ti⁴⁺掺杂量对ZnO多壁纳米纤维结构材料光催化性能的影响。 结果表明,利用模板辅助的两步法成功制备了Ti⁴⁺掺杂的ZnO多壁纳米纤维结构材料(Ti⁴⁺/ZnO);Ti⁴⁺的掺入影响ZnO材料的纳米结构,从而使Ti⁴⁺/ZnO的光催化性能明显高于ZnO;Ti⁴⁺/ZnO多壁纳米纤维结构材料良好的光催化性能可主要归于Ti⁴⁺/ZnO材料中活性中心-O^2--Ti⁴⁺-O^2--Zn²⁺-的形成和光生电荷e^--h⁺沿着颗粒间的有效传递。     

十四烷基二甲基苄基氯化铵萃取Au(CN)2-的微观机理

通过萃取平衡、傅里叶变换红外光谱及分峰技术研究了季铵盐十四烷基二甲基苄基氯化铵(TDM-BAC)-磷酸三丁酯(TBP)-正庚烷体系萃取Au(CN)₂^-的机理及过程.提出了萃合物的结构模型是基于氢键的超分子体系,组成为[R₄N⁺]·[Au(CN)₂^-]·4H₂O·4TBP.当有机相金浓度大于3g·L^-1时,有机相中存在聚集现象.通过激光光散射技术测定了有机相中反向胶团的大小,表明萃取过程是分散在水相中的胶团在协萃剂(或助表面活性剂)作用下溶入有机相,转型为反向胶团或微乳液(W/O型)聚集状态.     

Novel Receptor for the Rapid Reaction and Colorimetric Detection of HSO3- in Aqueous Solutions

A novel high-yield Schiff base was designed and synthesized as an anion receptor that specifically select HSO₃^- anions in aqueous solutions of H₂O/DMSO(15:85, volume ratio), which can be detected via colorimetry under direct visualization. The sensor exhibited different results for other anions, such as F^-, Cl^-, Br^-, I^-, H₂PO₄^-, AcO^-, HSO₄^- and ClO₄^-. The changes in the UV-Vis spectra also show the specific recognition of HSO₃^-, rather than similar anions H₂PO₄^- and HSO₄^- in the same aqueous solution. The detection limit of HSO₃^- was 1×10^-6 mol/L.