原位拉曼光谱与X射线吸收光谱研究能源转换电催化反应

近年来,水分解、氧气/二氧化碳还原等电化学能源转换技术为解决全球能源短缺及环境问题提供了新的思路和方向.然而,对这些能源转换技术的反应机理及其催化剂的活性位点目前仍缺乏深刻的认识和理解,这限制了高效、稳定催化剂的开发,以致阻碍该类电化学技术的进一步发展.原位光谱技术的快速发展为解决上述问题提供了坚实的基础,其中拉曼光谱...     

Photocatalysts of Cr Doped TiO2 Film Prepared by Micro Arc Oxidation

通过微弧氧化法在Na3PO4+K2Cr2O7电解液中制备了系列铬掺杂二氧化钛薄膜. X射线和扫描电镜显示薄膜的主要晶相为锐钛矿型二氧化钛,且表面为多孔结构. 在可见光照射下,薄膜对降解亚甲基蓝和分解水有着较好的光催化性能,这主要是由铬的掺杂引起的.由于铬的掺杂,一方面在二氧化钛中形成了Cr3+/Cr4+离子对,另一方面在带隙中形成了氧的空位能级. 前者降低了电子-空穴的复合几率,而后者在二氧化钛的禁带中形成了新的能级. 新能级的形成使得由二氧化钛价带跃迁至氧空位能级所需的光子能量减少. 另外探讨了微弧氧化形成掺杂二氧化钛薄膜的机制.     

有机磷农药残留的表面增强拉曼光谱快速检测

农药残留严重影响人类身体健康与生命安全,故亟需建立一种简单高效的农药残留快速检测方法。本文以金纳米溶胶作为表面增强拉曼光谱(SERS)的增强基底,结合便携式拉曼光谱仪,实现了倍硫磷与对硫磷等常用有机磷农药的多靶标同时检测。结果表明倍硫磷和对硫磷分别在1053 cm~(-1),1216 cm~(-1)和857 cm~(-1),1112 cm~(-1)处具有特征拉曼谱峰,且两者互不干扰。同时进一步研究表明,倍硫磷和对硫磷的浓度与其特征拉曼谱峰强度线性相关,故可实现定量检测,其中倍硫磷检测限可达0.01μg/mL对硫磷检测限可达0.025μg/mL。同时,该SERS方法可直接用于菠菜实际样品中多种农药残留的多靶标快速检测,检测限达到0.05μg/mL。该SERS方法具有方便、快速、灵敏度高、多靶标同时检测等优点,有望实现农药残留的现场快速检测。     

Radiation Vulcanization of Magnetorheological Elastomers Based on Silicone Rubber

介绍了两种制备磁流变弹性体的硫化方法即高温硫化和辐射硫化. 研究中采用动态力学分析仪(DMA)测量了样品的动态力学特性.特别是对样品的磁流变效应和耐久性进行了详细的测试. 实验结果表明,经过辐射硫化的样品具有更大的零场模量和磁致模量,以及更好的磁流变效应和耐久性. 为了解释这些结果,文章对样品的体积形变和增塑剂渗出都作了详细的分析. 在硫化过程中样品的体积保持稳定是辐射硫化样品具有大磁致模量的重要原因,而增塑剂渗透性小也是辐射硫化样品具有高磁流变效应和耐久性的重要因素.     

微波辅助的金属氯化物Lewis酸催化纤维素水解

研究了微波辐射下四种金属氯化物Lewis酸的催化纤维素酸水解反应性能,发现CuCl₂的催化性能最好。反应温度、反应时间、微波功率、催化剂用量和酸种类对纤维素水解转化率、葡萄糖和5-羟甲基糠醛(5-HMF)的选择性均有明显影响。与传统热反应相比,微波辐射明显加快纤维素酸水解速率,提高葡萄糖的选择性。0.5g纤维素和15g水,在微波功率800W,温度到达225℃时立即停止反应的条件下,当CuCl₂用量为0.05mmol时,纤维素转化率和葡萄糖选择性达72.6%和62.3%;当CuCl₂用量为0.15mmol时,5-HMF的选择性最高为13.2%;当CuCl₂用量为0.30mmol时,纤维素的转化率高达90.6%,但葡萄糖选择性只有6.7%。     

软粒子力学性能的模拟研究

运用弹性膜理论结合三角网格动力学模型模拟研究了平行板压缩软粒子的过程, 仔细考察了压缩过程中软粒子的形状变化、应力响应、力学松弛和粘弹行为. 模拟结果与已有的实验基本一致.     

表面增强拉曼散射光谱对人体尿液成份的初步研究

作为人体体液之一的尿液中含有多种人体新陈代谢的产物以及体内排出的毒素,如果能够对这些组分进行定性分析,就能够在一定程度上有效反映人体器官的健康状况,这是临床医学中重要的研究途径。该实验分别以785和1 030 nm激光作为源激发,以具有电磁场增强的金纳米粒子作为基底,利用表面增强拉曼散射光谱(SERS)对临床实验研究中所用的人体新鲜尿液的成份进行快速、无损分析。通过控制金纳米溶胶与尿液原液的混合比例从而来制备一系列具有不同配比的实验样品,并且通过实验我们获得其相应的SERS光谱。由实验结果分析可知,我们能够有效地得到尿液中尿酸、次黄嘌呤等多种成份的SERS光谱。与此同时,我们还研究了在不同波长激光条件下的尿液的SERS光谱。相较于1 030 nm的激光,785 nm的激光得到的SERS光谱具有较高的分辨率以及较低的背景值。与此同时,利用具有1 030 nm激光的便携式拉曼仪对实验样品进行快速、无损分析,有望为临床医学现场、快速分析诊断提供帮助和支持。而且相信,SERS能够在人类健康甚至生物组织的检测等方面提供更加详细的信息。     

电化学表面增强拉曼光谱—现状和展望

许多和能源、生命相关的过程都强烈依赖于电化学荷电界面的结构和性能.自从表面增强拉曼光谱效应发现后,就很快地被应用于电化学界面的原位研究,即从分子水平上深入表征各种表面(或界面)的结构和过程,如鉴别物种在表面的键合、构型和取向等.最近十年,纳米科技的飞速发展为SERS技术提供了丰富的基底以及检测和表征方法,从而推动了与纳米科学密切相关的电化学SERS领域令人瞩目的发展.本文系统介绍Au和Ag的SERS、过渡金属薄层SERS、纯过渡金属SERS、核壳结构SERS和已经可以应用于单晶表面研究的gap-modeSERS、TERS和SHINERS,其中穿插着介绍电化学SERS的历史发展、现状和存在的问题及其展望,为电化学SERS研究提供较为全面的详细的参考.     

水润滑下等离子喷涂Cr3C2—NiCr涂层／增韧SiC陶瓷摩擦副的摩擦学特性

采用MM-200型摩擦磨损试验机考察了等离子喷涂Cr3C2-NiCr涂层/增韧SiC陶瓷摩擦副在蒸馏水润滑下的摩擦学特性,通过对磨损表面形貌和磨屑的电子探针和傅立叶转换红外光谱分析,探讨了其磨损机理。结果表明：在较低载荷下,SiC与水发生摩擦化学反应,在磨痕表面生成由SiO2和硅胶组成的表面膜,从而使得摩擦副呈现出优异的摩擦学特性;在较高载荷下,SiC陶瓷发生晶粒微观断裂,从而使得摩擦系数升高并出现较大波动,此时Cr3C2-NiCr涂层的磨损率显著增大。     

基于双核酸适配体的磁珠-SERS标签三明治结构用于SARS-CoV-2病毒表面S蛋白的快速检测

面对新型冠状病毒2019(COVID-19)传播速度极快的情况,发展快速、准确和低成本的诊断方法以检测SARS-CoV-2病毒的特定抗原非常必要。基于逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)的COVID-19检测需要特定的实验室,耗时较长。本文针对SARS-CoV-2刺突蛋白,提出了一种基于核酸适配体特异性识别的一步捕获底物和检测探针的表面增强拉曼光谱(SERS)检测平台。利用模拟病毒(PSV)进行实验,不经预处理,在5 min内用便携式拉曼光谱仪检测SARS-CoV-2病毒及其变异株。实验结果表明,针对模拟病毒的检出限为200 TU/mL。此外,该方法可以检测另外5种SARS-CoV-2的变异病毒株,咽拭子体系中的极限检测限可以达到5 000 TU/mL。实际大批量咽拭子的实验结果可以达到特异性为100%的效果。因此,该平台在SARS-CoV-2的医护点快速诊断中具有很大的应用潜力。