不同晶型二氧化锰纳米棒催化氧化氯苯性能的研究

采用水热法分别合成了α-, β-, γ-MnO₂纳米棒, 使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对三种晶型MnO₂纳米棒的结构和形貌进行了表征, 并以氯苯(CB)为探针考察了其催化活性和稳定性. 结果表明, 三种晶型MnO₂纳米棒在低温范围内均有较高的催化活性, 且活性顺序为α-MnO₂＞γ-MnO₂＞β-MnO₂. 此外, 还发现三种晶型MnO₂纳米棒比无定形MnO₂有更强的抗氯中毒能力. 在三种晶型MnO₂纳米棒中, α-MnO₂纳米棒催化氧化氯苯的活性最佳, 主要是由于该种MnO₂纳米棒含有丰富的晶格氧并且具有较强的可还原能力.     

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.     

回流法合成硫化锑纳米棒及其光催化性能研究

以三氯化锑(SbCl₃)、硫粉(S)和硼氢化钠(NaBH₄)为原料, 1,2-丙二醇(C₃H₈O₂)作溶剂, 用回流法成功合成了Sb₂S₃纳米棒. 用XRD, EDS, SEM, TEM, HRTEM, SAED以及UV-Vis等手段对所制备产品的晶型、成分、形貌和光学特性进行了表征|以太阳光为光源、亚甲基蓝为目标降解物评价了Sb₂S₃纳米棒的光催化活性. 结果表明, 经186 ℃回流15 h可得到直径约为78～180 nm、长度达2～5 μm的正交晶系的Sb₂S₃单晶纳米棒. 经计算, 其晶胞参数a＝1.124 nm, b＝1.138 nm, c＝0.384 nm. UV-Vis分析表明, Sb₂S₃纳米棒为半导体材料, 其带隙能量为1.52 eV. 光催化性能测试表明, 所制备的Sb₂S₃纳米棒在太阳光下对亚甲基蓝具有较高的光催化降解率, 经20 min降解, 亚甲基蓝的降解率达84.31%, 表现出明显的可见光活性. 加入的PVP对控制Sb₂S₃的形貌有重要的作用. 另外, 还讨论了Sb₂S₃ 纳米棒可能的形成机理.     

原位生长的α-Fe2O3/ZnO异质纳米棒阵列对乙醇气体的高选择性检测

采用两步溶液法在陶瓷管上原位生长了ZnO纳米棒阵列,然后以ZnO纳米棒为载体,通过水热法在其表面负载α-Fe₂O₃纳米粒子,生成异质α-Fe₂O₃/ZnO复合纳米材料。 α-Fe₂O₃/ZnO纳米棒直径30~80 nm,长1 μm左右,交叉排列形成纳米棒阵列,α-Fe₂O₃纳米粒子粒径约10 nm,均匀分布在ZnO纳米棒表面。 将纯ZnO和α-Fe₂O₃/ZnO纳米棒阵列制成气敏元件,测试并对比了2种气敏元件的气敏性能,揭示其气敏机理。 结果表明:α-Fe₂O₃纳米粒子的复合显著提高了ZnO纳米棒阵列对乙醇气体的灵敏度和选择性,在工作温度370 ℃时,对100 μL/L乙醇气体的响应值为85.4,是同条件下ZnO器件对乙醇响应值(9.4)的9.1倍,响应时间7 s,最低检出限为0.01 μL/L。 相关研究可以应用于痕量乙醇的快速、高灵敏度和高选择性检测。     

可控粒径及一维链状纳米Fe3O4的制备

采用氧化共沉淀相转化法, 控制适当的pH(9～11.5)和反应温度(20～100 ℃), 制备了不同粒径(20.6～45.0 nm)的纳米Fe₃O₄, 同时对纳米Fe₃O₄一维成链的影响因素进行了分析. 研究发现: 磁场强度和溶液的pH值对纳米Fe₃O₄一维成链有影响, 磁场强度在低于75 mT, pH值在9～11.5时, Fe₃O₄呈现一维链状排列, 且成链趋势随pH值的减小而增强. 纳米Fe₃O₄粒子的链状结构是由外部磁场和其表面电荷的协同效应影响的. 纳米Fe₃O₄均呈现出铁磁性行为, 一维链状纳米Fe₃O₄具有相对较大的矫顽力和剩磁.     

ZnO纳米棒薄膜的湿化学法制备及光致发光特性

在80 ℃水浴下, 采用简易的湿化学法在不导电玻璃基底上制备了ZnO纳米棒阵列, 利用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(FE-SEM)对样品的结构形貌进行了表征. 结果表明, 晶化30 min所得产物为六方纤锌矿相的ZnO纳米棒, 直径大约为80~90 nm. 为了分析不同的低温退火温度和退火气氛对其光致发光性能的影响, 研究了ZnO纳米棒薄膜在不同的后处理条件下的光致发光谱(PL). 实验结果表明, 在O₂气氛下于450 ℃退火1 h后, ZnO纳米棒薄膜的红光发射(约650 nm)强度相对在空气和5%H₂/95%N₂气氛下退火的样品变得更强, 而且该样品的激发波长范围(200~370 nm)与近紫外发光二极管(LEDs)的发射波长范围(350~420 nm)匹配得很好.     

银包金纳米棒的形成及维生素C的局域等离子体共振吸收位移测定法

本文以金纳米棒作为信号感应载体,在pH9.4弱碱性条件下通过维生素C还原AgNO3从而在金纳米棒表面形成包裹层,进而改变金纳米棒的等离子体共振吸收位移,据此建立了一种快速、简单、灵敏的维生素C的等离子体共振吸收位移测定法.方法的线性范围为0.25～10.0μmol/L,检出限(3σ)为0.12mol/L.该方法成功用于维生素C片剂分析,加标回收率95.4%～106.0%.与药典方法进行对比,有满意的精密度和准确度.     

Sb2S3纳米粒子修饰ZnO纳米片微纳分级结构的光电化学性能

采用恒电位方法,选择氯化钾和乙二胺(EDA)为添加剂,在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上制备了高度有序的ZnO纳米片阵列,通过二次电沉积得到了ZnO纳米片上生长纳米棒的微纳分级结构.利用化学浴沉积法在ZnO基底上沉积Sb₂S₃纳米粒子制备出了Sb₂S₃/ZnO纳米片壳核结构和Sb₂S₃/ZnO微纳分级壳核结构.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、瞬态光电流等对其形貌、结构组成和光电化学性能进行了表征和分析.结果表明, Sb₂S₃/ZnO纳米片上生长纳米棒分级壳核结构的光电流明显高于Sb₂S₃/ZnO纳米片壳核结构.在Sb₂S₃/ZnO纳米片壳核结构和Sb₂S₃/ZnO微纳分级壳核结构的基础上旋涂一层P3HT薄膜形成P3HT/Sb₂S₃/ZnO复合结构,以上述复合结构薄膜为光活性层组装成杂化太阳电池,其中, P3HT/Sb₂S₃/ZnO分级壳核结构杂化太阳电池的能量转换效率最高,达到了0.81%.     

Ti基ZnO纳米棒阵列的制备及其光催化性能研究

采用两电极体系中恒电流电沉积在Ti基底上制得较均一的ZnO纳米棒阵列,利用SEM和XRD观察表征样品,研究Zn(NO₃)₂浓度及电流密度对ZnO纳米棒阵列微观形貌的影响. 以甲基橙为目标降解物,考察该电极光催化性能. 结果表明,Zn(NO₃)₂浓度和电流密度对纳米棒阵列的形貌有显著影响;与ITO玻璃等其他基底相比,在Ti基底上也可沉积较好均一取向的ZnO纳米棒阵列;紫外灯照射下,ZnO/Ti电极对甲基橙（10 mg·L^-1）模拟印染废水降解2.5 h,降解率达到83.3%,光催化活性较佳;无光照时ZnO纳米棒的降解率仅7%.     

制备二氧化钛分枝纳米棒阵列结构以提高聚合物杂化太阳电池的性能

分别采用一步水热法和两步水热法在导电玻璃(FTO)上制备了二氧化钛(TiO₂)纳米棒(NR)阵列和TiO₂分枝纳米棒(B-NR)阵列。 利用低温化学浴沉积法(CBD)在TiO₂纳米棒阵列(NRA)和TiO₂分枝纳米棒阵列(B-NRA)基底上沉积Sb₂S₃纳米粒子(NPs)。 接着分别旋涂聚-3已基噻吩(P3HT)和2,2'7,7'-四-(二甲氧基二苯胺)螺芴(Spiro-OMeTAD)组装成TiO₂(NRA)/Sb₂S₃/P3HT/Spiro-OMeTAD和TiO₂(B-NRA)/Sb₂S₃/P3HT/ Spiro-OMeTAD为光活性层的杂化太阳电池。 结果表明,由TiO₂(NRA)/Sb₂S₃/P3HT/Spiro-OMeTAD复合膜结构组装的杂化太阳电池的光电转换效率(PCE)是2.92%,而由TiO₂(B-NRA)/Sb₂S₃/P3HT/Spiro-OMeTAD复合膜结构组装的杂化太阳电池的PCE提高到了4.67%。     

尺寸可控氢氧化镧纳米棒的水热合成及表征

以硝酸镧为镧源、三乙胺为碱源和络合剂,通过简便的水热法成功合成了大量均一的氢氧化镧纳米棒。详细研究了三乙胺的用量、表面活性剂、反应温度和时间对产物形貌及尺寸的影响。基于实验结果,提出了氢氧化镧纳米棒的形成机理。同时制备了稀土掺杂的氢氧化镧纳米棒。利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、选区电子衍射（SAED）和高分辨透射电子显微镜（HRTEM）对所得产物的物相、结构和形貌进行了表征分析。     

Co3O4纳米催化剂催化CO的形貌效应：合成过程和催化活性

通过催化剂将CO转化为无毒气体仍然是目前减少CO污染的主要手段.随着纳米技术的快速发展,纳米催化剂因其在催化反应中呈现出的独特结构效应（如形貌效应、尺寸效应等）而受到人们的广泛关注.已有大量研究表明,纳米Co3O4作为一种非贵金属氧化物催化剂具有强烈的催化形貌效应,展现出优异的CO低温催化活性.因此,通过合理的设计来调控催化剂粒子的形貌,从而进一步改善催化剂的性能已成为近年来催化剂领域的重要研究方向.对于Co3O4纳米催化剂的可控制备,水热法具有反应温和、操作简便和产品形貌易控等特点.早期的研究主要围绕于Co3O4形貌的可控合成以及不同形貌Co3O4催化剂对其催化活性产生的影响,较少有对其形貌形成机制的报道.特别是在水热反应中,系统研究各反应参数对催化剂各异形貌的形成影响鲜有报道.
　　本文在前人的研究基础上,重点研究了水热反应过程中各主要反应参数对产品形貌控制的影响,绘制了一副不同形貌Co3O4材料的合成过程图,并研究了Co3O4纳米催化剂催化CO氧化的形貌效应.通过水热法先成功合成了三种不同形貌(纳米棒、纳米片和纳米立方)的碱式碳酸钴纳米粒子,然后将其焙烧得到了Co3O4纳米粒子.采用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM), X射线粉末衍射仪(XRD),程序升温还原(H2-TPR和CO-TPR),氮气吸附-脱附比表面积测试(BET),氧气程序升温脱附(O2-TPD), X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了不同反应参数对纳米碱式碳酸钴前驱体形貌形成的作用和各异形貌Co3O4纳米粒子在催化CO氧化反应中催化性能的差异及原因.
　　结果表明, Co3O4较好地继承了碱式碳酸钴的形貌,在较低温度条件下(≤140°C),钴源(CoCl2或Co(NO3)2)是影响前驱体形貌的关键因素,反应时间只对粒子的尺寸产生较大影响.低温下, CoCl2作为钴源易诱导生产纳米棒状碱式碳酸钴,而Co(NO3)2则有利于纳米片状生成.当温度高于140°C后,无论何种钴源,最终均制得纳米立方体.表面活性剂CTAB对前驱体的均一性和粒子的分散性产生重要影响,加入CTAB后得到的产品尺寸更均一,形貌更加规整.对比于其他两种形貌的样品, Co3O4纳米片显示出更好的CO催化氧化活性.
　　 XPS结果表明,各形貌Co3O4纳米材料的表面组成存在明显差异,活性物种Co3+含量的不同是影响催化活性差异的重要原因. Co3O4纳米片具有更多的Co3+活性位,立方纳米Co3O4表面吸附氧含量较高, Co3O4纳米棒则暴露出相对更多的Co2+.因此,在三种形貌催化剂上CO氧化反应中, Co3O4纳米片表现出最优的催化活性,纳米立方次之,而纳米棒最差. H2-TPR, CO-TPR和O2-TPD等结果也表明, Co3O4纳米片拥有更强的还原性能和脱附氧能力,其次是纳米立方Co3O4.这与XPS结果一致,证实了不同形貌Co3O4纳米催化剂上暴露活性位的数量和表面氧物种的不同是造成彼此间催化CO氧化活性差异的重要原因.此外,通过稳定性测试发现Co3O4纳米片具有较高的催化稳定性,在水蒸气存在的情况下Co3O4纳米片逐渐失活,但随后在干燥条件下其催化活性又逐渐得到恢复.     

Selective synthesis and characterization of CdSe nanorods and fractal nanocrystals

CdSe nanorods and dendritic fractals were synthesized through a novel controllable solution-phase hydrothermal method. Soluble selenite was employed to provide a highly reactive Se source in the synthesis. Both morphologies and phases of the CdSe products could be successfully controlled by choosing appropriate complexing agents to adjust the dynamics of the reaction process. Reaction temperature and Cd/Se ratio in raw materials were also important parameters influencing the morphologies and phases of the products. The phase structures, morphologies, and optical properties of the CdSe products were investigated by XRD, TEM, HRTEM, and UV-vis and photoluminescence spectroscopies. The formation mechanisms of the nanorods and fractals were investigated and discussed on the basis of the experimental results.     

氧化锌纳米棒的水热合成及其光催化性能

以分析纯ZnO作为锌源、NaOH为矿化剂、盐酸为反应溶液pH调节剂,利用水热反应制备了花状ZnO纳米棒;采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了产物的形貌和结构,考察了水热温度以及Zn2+和OH-浓度比对产物形貌的影响;以甲基橙为目标降解物,采用紫外-可见分光光度计研究了ZnO纳米棒的光催化性能.结果表明,在水热反应温度80℃、Zn2+/OH-浓度比1∶7.5条件下所得ZnO纳米棒呈花状聚合,直径约为200nm,长度约为2μm,具有六方纤锌矿结构.当甲基橙初始浓度为30 mg.L-1、ZnO纳米棒的投放量为1.5g.L-1时,以300W紫外灯照射150min,甲基橙的降解率可达90%.     

Influence of pH on the synthesis ZnO nanorods and photocatalytic hydrogen production from glycerol solution

Photocatalytic oxidation of glycerol at ambient conditions has been investigated with the use of Zinc oxide photocatalysts. Zinc oxide nanorods were prepared via a simple hydrothermal method using zinc nitrate and sodium hydroxide in the solution pH of 7, 8 and 9. The samples prepared in this way were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscope (TEM), Brunauer-Emmett-Teller (BET) and ultraviolet–visible spectroscopy (UV–vis). The pH of the solution is 7, the sample contains zinc hydroxide nitrate hydrated. When the pH of solution was adjusted to 8 and 9, the samples consisted of pure hexagonal wurtzite ZnO without impurity detection. The influence of solution pH on hydrogen formation was investigated. The wurtzite ZnO nanorods synthesized in a solution with pH 9 are considered promising photocatalysts for hydrogen production under xenon radiation.     

水热微乳法合成La(OH)3纳米棒的形貌控制研究

自1991年Iijima发现碳纳米管以来,一维纳米材料如纳米管、纳米线、纳米棒和纳米纤维等由于其具有独特的光、电、磁等性质及其潜在的应用前景而引起全世界的广泛关注,一维纳米材料的制备方法有化学气相沉积法、溶胶一凝胶法、催化剂辅助法、固相化学反应法、模板法、溶剂热法、微乳法和水热,微乳法等,其中水热,微乳法是近年来兴起的一种很有发展前途的制备一维纳米材料的方法。     

Solvothermal syntheses of nano- and micro-sized ZnO powders with a controllable morphology

Zinc oxide powders with different morphologies and grain sizes were synthesized using solvothermal methods from ethanolic zinc acetate solutions in the presence of lithium hydroxide. The influence of the temperature and the time of the reaction, as well as the pH value of the starting solution, on the ZnO particle size and morphology were examined. It was found that an increase in the pH value from 8 to 12 results in a significant decrease in the mean particle size. Also, the particles?? morphology can be changed from hexagonal plates and prisms to rods by controlling the reaction time and the temperature. The crystallization mechanism is discussed, based on established correlations such as the particle size/shape versus the reaction parameters. Dissolution/recrystallisation is the most probable growth mechanism responsible for the ZnO particles?? morphology obtained in the solvothermal (hydrothermal) reactions with a basic solution. The planar structure of the zinc-hydroxy-acetate molecule plays the main role in growing the structures during the sovothermal reactions with a slightly acid solution.     

From layered double hydroxide to spinel nanostructures: facile synthesis and characterization of nanoplatelets and nanorods

Mg-Al spinel (MgAl2O4) nanorods and nanoplatelets transformed from Mg-Al layered double hydroxide (Mg-Al-LDHs) were synthesized via a combined hydrothermal method and calcination route using Al(NO3).9H2O and Mg(NO3)2.6H2O as raw materials. The nanorods and nanoplatelets were characterized by means of physical techniques, including powder X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), high-resolution transmission electron microcopy (HRTEM), selected-area electron diffraction (SAED), Fourier transform infrared spectra (FT-IR), thermogravimetric (TG), and nitrogen adsorption-desorption isotherms. XRD patterns reveal that the Mg-Al-LDHs nanostructures were obtained under a hydrothermal reaction temperature of 200 degrees C and Mg-Al spinel nanostructures were fabricated via calcination of the Mg-Al-LDHs nanostructures at 750 degrees C. It can be seen from TEM that the sizes of the Mg-Al-LDHs nanoplatelets were about 20-40 nm and the diameters of the MgAl2O4 nanorods were ca. 6 nm. The HRTEM images indicate that the crystal lattice spaces of the MgAl2O4 nanorods and nanoplatelets are 0.282 and 0.287 nm, respectively.     

氢氧化钴纳米棒的室温固相化学合成及其表征

一维或准一维纳米结构体系或纳米材料的研究,既是研究其他低维材料的基础,又与纳米电子器件及微型传感器密切相关,是近年来国内外研究的前沿.尽管有许多合成一维纳米材料的方法[1～4],但是这些方法往往各有其局限性且大多需要多个步骤,操作复杂,条件苛刻.因此,寻找反应条件温和,易于操作,适用范围广,一步就能制备一维纳米材料的新方法尤为重要.     

Thermal analysis and phase evolution of nanocrystalline perovskite oxide materials synthesized via hydrothermal and self-combustion methods

Nanocrystalline perovskite oxide materials ABO₃ (where A = Ba, Ca, Mg, Sr; and B = Ce, Mn, and Ti) have been synthesized via sol-citrate combustion and hydrothermal-based methods with and without surfactant under mild conditions. Metal-titanates (ATiO₃) were prepared using synthesized anatase-TiO₂ nanotube powder, metal hydroxide/chloride solutions, and NaOH as raw materials. The stoichiometric amount of all reactants were put in polytetrafluoroethylene (PTFE)-lined stainless steel digestion reactor and were kept in convention oven at desired reaction conditions like mole composition, pH, temperature, and time, in range A/Ti = 0.9–1.1, 10–12, 150–170 °C for 24–48 h, respectively. The nanocrystalline barium cerium oxide (BaCeO₃) was synthesized using citric acid as polymerization agent in sol-combustion process, whereas barium manganite (BaMnO₃) was prepared via hydrothermal process using polyethyl glycol surfactant as structure directing agent. Thermal stability, phase evolution, and morphology of synthesized products were characterized by thermogravimetry and differential thermal analysis, X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscopy (SEM). XRD results revealed that synthesized CaTiO₃ and BaMnO₃ nanorods had an orthorhombic perovskite and hexagonal structure, respectively; whereas, the nanoparticle morphologies of BaTiO₃, Ba_0.5Sr_0.5TiO₃, and MgTiO₃, BaCeO₃ perovskite oxides were found strongly depended on pH of the precursor solutions. SEM images showed variety of morphological structures ranging from nanostructured surface with distinct particles morphology to nanowires and nanorods (length varies from nano to several micrometers) and uniform diameter ~<100 nm, depending upon the hydrothermal reaction conditions.