采用静电纺丝法成功制备了Y掺杂的ZnO纳米纤维.并通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),能量色散X射线(EDX),透射电子显微镜(TEM)以及热重差热分析(TG-DTA)等手段对样品的结构和形貌进行了表征分析.同时用纯的ZnO和Y掺杂的ZnO纳米纤维制备了传感器,对浓度为(1-200)×10^-6 (体积分数)丙酮的气敏特性进行了测试分析.测试结果表明,可以通过简单控制纳米纤维中Y的含量,来微调该传感器的气敏特性.同时也发现通过Y掺杂, ZnO纳米纤维对丙酮的气敏特性有所改善,表现出很高的响应.纯ZnO和Y掺杂ZnO制成的传感器对几种潜在干扰气体表现出良好的选择性,比如氨气、苯、甲醛、甲苯以及甲醇.本文最后也讨论了该传感器的气敏作用机理.

采用同轴静电纺丝法制备了碳包覆纳米SnO₂中空纤维超级电容器电极材料.利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和比表面积分析仪(BET)对材料进行表征.结果表明,纤维呈现中空形貌,平均直径为1 μm; SnO₂颗粒均匀分布于碳壳结构中,平均粒径为3-15 nm.材料的比表面积为565 m²·g^-1.在三电极体系中,当电流密度为0.25 A·g^-1时,电极材料的比容量达397.5 F·g^-1;在1.0A·g^-1电流密度下,充放电循环3000次后比容量仍保持为初始值的88%.在对称型双电极体系中,电流密度为0.25 A·g^-1时,电极材料的比容量达162.0 F·g^-1,在1.0 A·g^-1电流密度下,充放电循环3000次后比容量仍保持为初始值的84%.

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.

通过探讨氧化钛纳米线阵列反应机制,建立了在水热条件下,氧化钛纳米线阵列在亲水掺铟氧化锡表面上由极性/非极性溶剂体系中形成的胶束内反应并生长的模型.并由此利用微胶束的尺寸限制作用,通过温度对微胶束尺寸进行调节,以及Cl^-离子的晶面限制效应,实现了在较大范围内对纳米线直径的调控.另外反应体系中极性与非极性溶液的比例的变化对纳米阵列的直径影响不大,因此可以认为在此反应体系中,氧化钛纳米线的直径主要受到微胶束的限域效应以及Cl^-离子的晶面限制效应影响.此方法可应用于其他相关氧化物纳米材料的尺寸控制合成中.

研究了不同分子量级分的木质素磺酸钠(SLS)在多壁碳纳米管(MWCNTs)上的吸附特征及其对分散性能的影响.不同级分的SLS及其对MWCNTs的分散性能通过凝胶渗透色谱(GPC),紫外-可见(UV-Vis)光谱、元素分析、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、zeta电位、扫描电子显微镜(SEM)来表征.结果表明,分子量较大的SLS级分中芳香环含量较高,其与MWCNTs之间的π-π作用更强,在MWCNTs上的吸附量大,表现出最佳的分散性能,所分散的MWCNTs的电阻率最小,导电性能较佳.

报道在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的协助作用下,通过简单调节OH^-离子的浓度及Cu²⁺的释放速度,将Cu₂O调节为具有不同空腔特征(介孔、空心及实心)结构的纳米球.研究表明, OH^-根离子的扩散动力学是决定产物结构的关键因素.当[OH^-] > 0.05 mol·L^-1时,高的化学势使其迅速扩散到PVP胶团内部,与吸附在PVP链上的Cu²⁺反应形成Cu(OH)₂,在抗坏血酸(Vc)的还原作用下经过重结晶得到Cu₂O实心球纳米结构;当[OH^-] < 0.025 mol·L^-1时,其扩散速度下降,首先与吸附在PVP胶团外部的Cu²⁺反应形成Cu(OH)₂, Cu(OH)₂的形成阻碍了OH^-离子的向内扩散,形成具有较大空腔(~220 nm)的空心球;当0.025 mol·L^-1 < [OH^-] < 0.05 mol·L^-1时,形成较小空腔(30-60 nm)的空心球.以NH₃水为OH^-缓释源时,虽然OH^-浓度较低,但同时Cu²⁺的浓度也低,胶团外部形成的Cu(OH)₂不足以阻碍OH^-离子的向内扩散,反应过程中NH₃的释放及较低的OH^-浓度阻碍了重结晶的发生,从而形成Cu₂O介孔纳米球.对三种典型结构特征的产物进行了NO₂气体传感性质研究,结果表明, Cu₂O介孔纳米球相比空心结构和实心结构具有更为优异的响应性.结合比表面积数据,我们认为介孔纳米球疏散的结构有利于NO₂气体的扩散和O₂的吸附,从而表现出了更灵敏的气体传感性.

采用静电纺丝的方法制备了SnO₂纳米纤维,并分别用PdO、Au、CdO对该纳米纤维材料进行表面修饰.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)分析、Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积测试对材料进行表征.修饰前后, SnO₂纳米纤维都是由约15 nm的纳米颗粒构成的直径约为200 nm的多级结构材料.采用静态测试系统对纯SnO₂及不同物质修饰的SnO₂的气敏特性进行测试,结果表明,未修饰的SnO₂纳米纤维气敏元件对甲醛具有较好的响应.修饰后的SnO₂材料的气敏特性都有明显的改善. CdO修饰的SnO₂气敏元件对甲醛的响应值最高,且响应恢复时间短,选择性好. Au修饰的SnO₂气敏元件对甲醛响应的最佳工作温度从300 ℃降到了200 ℃.经PdO修饰后, SnO₂纳米纤维对甲苯的响应值变得最高.初步分析了经过修饰的SnO₂气敏材料的敏感机理.

研究了十二烷基硫酸钠对原位晶化制备小晶粒NaY的影响,并以包含小晶粒NaY的原位晶化产物为母体,通过铵交换和稀土离子交换制备出了REUSY催化剂.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线荧光(XRF)及N₂物理吸附-脱附等手段对样品进行了表征,采用微反活性评价装置和小型固定流化床(ACE)评价了所制备催化剂在重油催化裂化反应中的催化性能.结果表明:在原位晶化合成NaY的体系中,添加高岭土微球质量5%的十二烷基硫酸钠,可以将分子筛的平均晶粒尺寸由540 nm减小到250 nm.相比于常规的原位晶化型流化催化裂化(FCC)催化剂,以包含小晶粒NaY的原位晶化产物为母体所制备出的催化剂,在反应原料的转化率、裂化产物的选择性以及抗积碳性能等方面均有明显的提高或改善.

石墨烯是一种碳原子以二维蜂窝状晶格结构构成的单片层材料,由于其具有优异的电传导性、力学性能和热传导性近年来受到广泛关注.本文采用γ射线辐射技术分别处理水溶液和对苯二胺(PPD)水溶液中的氧化石墨烯(GO),得到辐照还原氧化石墨烯(RGO)和胺基化修饰的还原氧化石墨烯(RGON).通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼(Raman)光谱、X射线衍射(XRD)和热失重分析(TGA)等表征分析产物的化学结构和元素组成;通过四探针测试仪和接触角测量仪研究产物的导电性能和亲水性.实验结果表明,在水溶液及PPD水溶液中γ射线辐射均可高效还原GO,还原后得到的RGO和RGON电导率均显著增大.PPD的胺基在辐射还原过程中还可以修饰到石墨烯的表面,因此RGON的亲水性比RGO好,但胺基的存在会干扰石墨烯表面π电子的传导,导致其电导率下降.

采用高温固相反应,以NaF作助熔剂,在1000 ℃的温度下合成了锕系元素Pu的模拟固化体(Gd_1-xCe_x)₂Zr₂O_7+x (0 ≤ x ≤ 0.7).研究了模拟固化体的物相、热膨胀系数(TEC)、热导率(TC)随温度及组成的变化规律.粉末X射线衍射(XRD)测试结果表明: Gd₂Zr₂O₇基质本身呈弱有序烧绿石结构,而用Ce⁴⁺取代Gd³⁺的模拟固化体都呈缺陷萤石结构. (Gd_1-xCe_x)₂Zr₂O_7+x的Ce(3d) X射线光电子能谱(XPS)有六个峰,结合能分别位于881.7, 888.1, 897.8, 900.4, 907.1, 916.1 eV处,与CeO2的XPS图谱非常相似,说明Ce为四价.随着温度的升高,所有样品的热膨胀系数总体上呈增大趋势.在室温至750 ℃附近,大部分样品的热导率随温度的升高而降低,之后热导率又呈小幅上升.在相同温度下,固化体(Gd_1-xCe_x)₂Zr₂O_7+x (0 ≤ x ≤ 0.7)的热膨胀系数及热导率随组成变化呈相同趋势:在0 ≤ x ≤ 0.1范围内随x的增大而增大,随后在x = 0.1-0.7时逐渐减小.

以KAl(SO₄)₂和尿素为前驱体,通过微波水热法于180 ℃反应20 min,经600 ℃焙烧2 h制得分级多孔γ-Al₂O₃空心微球.所制备的样品被用于吸附典型有机染料刚果红(CR)溶液.结果表明,制备的γ-Al₂O₃空心微球直径为0.8-1.0 μm,厚度约为200 nm.此γ-Al₂O₃空心微球具有高的比表面积(243 m²·g^-1)和分级大孔-中孔结构,此结构非常有利于液相过程中的质量传递.微波水热法制备的γ-Al₂O₃空心微球比水热法制备的γ-Al₂O₃和商用的γ-Al₂O₃样品显示出更快和更强的吸附性能.此样品的吸附数据很好地符合假二级速率方程和Langmuir吸附理论模型.从Langmuir吸附理论模型计算得到微波水热法制备的γ-Al₂O₃空心微球的最大吸附量(q_max) 25 ℃时高达515.4 mg·g^-1.由于具有分等级结构、高比表面积、大的孔容和吸附能力,微波水热法制备的γ-Al₂O₃空心微球样品有望成为一种具有很好应用潜力的环境吸附剂.

使用新型含氮聚合物席夫碱为炭源, SBA-15为模板,通过纳米铸型法原位合成微孔-中孔-大孔串联的多级孔富氮炭材料.材料的比表面积为752 m²·g^-1,孔容0.79 cm³·g^-1; X光电子能谱分析表明炭材料中的氮含量高达7.85%(w).将所制备的多孔炭材料应用于CO₂的吸附分离,发现炭材料的微孔发挥主导作用,表面氮掺杂发挥辅助作用.在两者的协同作用下, CO₂吸附量在常压、273 K下可达97 cm³·g^-1, CO₂/N₂和CO₂/CH₄的分离比(摩尔比)分别为7.0和3.2,低压亨利吸附选择性分别为23.3和4.2.采用Toth模型对单组分平衡吸附进行拟合,并根据理想溶液吸附理论(IAST)预测双组分CO₂/N₂和CO₂/CH₄混合气体的分离选择性分别为40和18.

通过Suzuki反应合成了三种基于三苯胺/二苯砜的热激活延迟荧光(TADF)材料(1-3),采用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、时间分辨荧光发射光谱、循环伏安(CV)测试、理论计算、热重分析和差示扫描量热法,系统地研究了三种材料的光物理、电化学、延迟荧光性能和热稳定性.材料1-3均为基于分子内电荷转移(ICT)的双极性分子.三种材料在薄膜中的单线态-三线态能级差分别为0.46、0.39和0.29 eV.荧光量子效率和荧光寿命的测试结果表明,三种材料均能发射延迟荧光,其中材料3具有最佳的延迟荧光性能.材料1-3的最高占有分子轨道(HOMO)能级分别为-4.91、-4.89和-4.89 eV.结合UV-Vis吸收光谱中得到的能隙(E_g)值,我们得到材料1-3的最低未占分子轨道(LUMO)能级,分别为-1.74、-1.89和-1.94 eV.热分析的结果表明,材料1-3具有其较高的热分解温度(T_d,失重5%时的温度),分别为436、387和310 ℃.

利用宽带有机半导体材料(2, 9-二甲基-4, 7-二苯基-1, 10-菲啰啉, BCP)形成无序介观光学结构来提高蓝色顶发射有机电致发光器件(OLED)的出光效率,从而提升器件的外量子效率.基于BCP折射率匹配的作用,在顶电极上增加一层BCP薄膜,器件内的波导光能够被进一步散射出来,且由于此材料本身具有低的玻璃化转变温度,在一定的环境条件下(温度及湿度)下BCP易发生自聚集结晶而形成无序介观光学结构,藉此结构使原来被限制于表面等离激元(SPP)的能量而耦合成自由光场,从而被有效提取出来.通过BCP结构薄膜的作用,器件最大亮度从4500 cd·m^-2提升至9840 cd·m^-2,外量子效率(EQE)从0.42%提升至1.14% (提高了1.7倍),此外光谱也蓝移12 nm,实现了蓝色发光光谱的优化.

依托上海光源的X射线吸收精细结构(XAFS)谱学线站(BL14W1),建立并发展了用于氢-氧质子交换膜燃料电池(PEMFC)原位XAFS实验的测试装置,以Pt/C纳米催化剂作为PEMFC的阴极催化剂, Pd/C作为燃料电池的阳极催化剂,采集在工作状态下的阴极催化剂的XAFS数据,同步监测燃料电池的电流-电压(J-V)曲线和功率密度曲线,观察到Pt/C催化剂在反应过程中不同电位下氧化态的变化,在高电位下Pt/C催化剂的表面存在较强的Pt-O键,降低了Pt/C催化剂的性能.本文同时也验证了我们所建立的实验装置和研究方法的可行性和可靠性.

以谷氨酸氟硼酸(GluBF₄)离子液体水溶液为反应介质,以物质的量比为1:6的二水合醋酸锌[Zn(Ac)₂·2H₂O]和氢氧化钠为原料,室温下制备前驱体,再微波辅助加热制备了纳米氧化锌粉体,获得了纳米结构微米尺寸纳米ZnO绒球.利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、比表面(BET)、能量色散谱(EDS)等对产物进行了表征.所得产物为六方晶系纤锌矿结构,粉体粒径20.4 nm,绒球比表面积为28.3 m²·g^-1,产物纯度较高,收率95.3%.同时探讨了纳米ZnO绒球生成的可能机理.该纳米材料在日光下显示较高的光催化活性和稳定性.分别配制浓度为10 mg·L^-1的100 mL甲基橙(MO)和甲基紫(MV)水溶液, 30 mg纳米氧化锌为光催化降解催化剂,太阳光激发下5 h脱色率分别达到74.3%和96.9%;溶液总有机碳(TOC)含量随光降解的进行缓慢下降;光催化剂重复利用5次,催化剂形貌不变、颜色不变,质量基本未发生变化.

利用水热法合成了铟掺杂的氧化锌(In-ZnO)纳米棒. X射线衍射(XRD)结果表明铟掺杂能导致氧化锌晶格膨胀. 扫描电镜(SEM)结果显示, 随着前驱液中铟浓度的增加, 氧化锌纳米棒的长径比先减小后增大, 在铟原子浓度为1.0% (原子分数, x), 长径比达到最小值; 随着前驱液中铟浓度继续增加, 长径比增大. 从晶体生长角度考虑, 溶液中存在四羟基铟(In(OH)₄^-)生长基元, 该生长基元可转化为铟替位掺杂(In_Zn)和羟基铟氧化物(InOOH)两种状态, 二者之间存在竞争关系, 共同引起长径比的非线性变化. 当铟原子分数小于1.0%时, In_Zn是主要存在形式, 其能破坏锌极性面, 从而抑制(002)晶面的生长. 当铟原子浓度高于1.0%时, 生成微量的InOOH, 其能起到晶粒粘结剂的作用, 促进(002)面的生长. 因此, 可以通过改变前驱液中铟的浓度, 调控氧化锌纳米棒的长径比. 本文阐述了In-ZnO的生长机理, 并提供一种制备实用的掺杂氧化锌纳米棒的方法.

采用碱性水热合成法制备纳米钛酸盐, 研究盐酸后处理对纳米钛酸盐-二氧化钛形貌及光限幅效应的影响. 采用X射线衍射分析仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对样品的晶型转变及形貌演变进行表征, 通过紫外-可见光谱与开孔Z扫描激光测试技术, 研究样品的线性光学与非线性光学效应. 结果表明, 当酸处理浓度介于0.10-0.55 mol·L^-1范围时, 水热产物由钛酸盐转变为钛酸盐/二氧化钛混合物; 当酸处理浓度高于0.78mol·L^-1时, 钛酸盐近乎完全转变为金红石型二氧化钛. 在酸处理过程中, 纳米钛酸盐晶型转变速率与盐酸的浓度直接相关. 随着盐酸浓度的增加, 钛酸盐体系中逐步分离出游离的TiO₆八面体, 进而发生TiO₆八面体重组, 使水热产物由钛酸盐纳米管转变成二氧化钛纳米片和纳米颗粒. 当盐酸浓度为0.55 mol·L^-1时, 样品表现出最强的光限幅效应.

聚酰亚胺(PI)气凝胶是一类密度低、机械性能好、隔热性能优异的多孔材料, 通常使用昂贵的化学交联剂进行交联. 氧化石墨烯(GO)是近年来广受关注的用于聚合物增强的纳米功能填料. 以前报道的PI/GO 复合材料多是纤维或膜的形式. 为了获得PI/GO 复合气凝胶, 本文采用化学改性氧化石墨烯(m-GO)替代1,3,5-三(4-氨基苯氧基)苯(TAB)等常规的交联剂, 使之与4,4'-二氨基二苯基醚(ODA)和3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐(BPDA)反应, 制得了m-GO交联的PI 气凝胶. GO的化学改性通过其与过量ODA在水热条件下反应实现. 通过扫描电子显微镜(SEM)研究了PI/m-GO气凝胶的微观结构. 分别通过氮气吸脱附测试、热重分析和热线法研究了m-GO对气凝胶的孔特性、热稳定性和热导率的影响. 测试结果表明, 所获得的PI/m-GO气凝胶保持了高的孔隙率、热稳定性和绝热性. 压缩测试结果显示, 与采用1.8% (质量分数, w)的TAB进行交联的PI 气凝胶相比,仅用0.6% (w)的m-GO交联所获得的气凝胶具有更高的比杨氏模量(杨氏模量/密度)、比屈服强度(屈服强度/密度)和更小的体积收缩率.

以氯金酸(HAuCl₄)为前驱物, 油胺同时作为溶剂、表面稳定剂和还原剂, 通过简单的一步湿化学法合成超细金纳米线. 制备出的超细金纳米线不仅产量高、纯度高, 而且纵横比大, 纳米线平均直径~2 nm, 长度可达数十微米. 如果添加另一种还原剂油酸并调节油胺和油酸的体积比为1:1, 将生成直径为~9 nm的金纳米线. 通过改变反应温度和还原剂用量, 对该种超细金纳米结构的生长机制进行阐述说明: 以油胺为模板, 在油胺和一价金卤化物(AuCl)亲金键合形成的一维聚合链作用下, 被还原的金原子附着在已成核颗粒表面, 一维地生长成超细金纳米线.

采用化学气相沉积法和气相掺杂法, 分别制备了La 或N掺杂的SiC 纳米线. 利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线能量色散谱(EDS)分析和X射线衍射(XRD)等测试手段对两种产物的微观形貌、元素组成和物相结构进行了系统表征. 以合成产物作为阴极, 对其场发射性能进行测试, 结果表明: SiC 纳米线的开启电场值和阈值电场值由未掺杂的2.3、6.6 V·μm^-1分别降低为1.2、5.2 V·μm^-1(La 掺杂)和0.9、0.4 V·μm^-1(N 掺杂). 采用Material Studio 软件中的Castep 模块建立(3×3×2)晶格结构模型, 对未掺杂、La 或N掺杂SiC 的能带结构和态密度进行计算, 结果显示: La或N掺杂后, 在费米能级附近产生了新的La 5d或N 2p掺杂能级, 导致禁带宽度(带隙)变窄, 使得价带电子更容易跨越禁带进入导带, 从而改善SiC纳米线的场发射性能.

以Triton X-100 六角相溶致液晶作微反应器, 采用共沉淀法制备了镁铝层状双金属氢氧化物(LDHs)纳米薄片(L-LDHs). 以双氯芬酸钠(DS)为药物模型分子, 采用离子交换法制备了DS插层LDHs (DS/L-LDHs)纳米杂化物, 在37.0 ℃、pH=7.2的缓冲溶液中, 考察了纳米杂化物的药物释放性能, 并与传统溶液共沉淀法制备的镁铝LDHs (S-LDHs)纳米片状颗粒进行了对比. 采用粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)和N₂吸附-脱附等技术对所制备的LDHs和DS/LDHs 样品的晶体结构、比表面积、形貌特征等进行了表征. 结果表明, L-LDHs比S-LDHs具有更低的片厚度, 更高的比表面积和药物负载量, 所形成的DS/L-LDHs纳米杂化物药物释放速率也明显低于DS/S-LSHs, 即L-LDHs更适于作药物载体. DS/L-LDHs纳米杂化物的药物释放过程符合准二级动力学方程, 受颗粒内部扩散过程控制. 溶致液晶模板法可实现LDHs的形貌可控制备, 为LDHs基功能材料的研发提供了新途径.

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法在低温、低功率的条件下制备了一系列本征硅薄膜, 研究了硅烷浓度(C_S)对薄膜微结构、光电特性及表面钝化性能的影响. 将本征硅薄膜作为钝化层应用到氢化纳米晶硅/晶硅(nc-Si:H/c-Si)硅异质结(SHJ)太阳电池中, 研究了硅烷浓度和薄膜厚度对电池性能的影响. 实验发现: 随着硅烷浓度的降低, 本征硅薄膜的晶化率、氢含量、结构因子、光学带隙和光敏性等都在过渡区急剧变化; 本征硅薄膜的钝化性能由薄膜的氢含量及氢的成键方式决定. 靠近过渡区的薄膜具有较好的致密性和光敏性, 氢含量最高, 带隙态密度低, 且主要以SiH 形式成键, 对硅片表现出优异的钝化性能, 使电池的开路电压大幅提高. 但是, 当薄膜的厚度过小时, 会严重影响其钝化质量. 本实验中, 沉积本征硅薄膜的最优硅烷浓度为6% (摩尔分数), 且当薄膜厚度为~8 nm时, 所制备电池的性能最好. 实验最终获得了开路电压为672 mV, 短路电流密度为35.1 mA·cm^-2, 填充因子为0.73, 效率为17.3%的nc-Si:H/c-Si SHJ太阳电池

首先以4-溴-1,8-萘酐、2-氨基-1,3-丙二醇和甲醇钠为原料, 经亚胺化和取代两步反应合成出4-甲氧基-N-(2-羟基-1-羟甲基乙基)-1, 8-萘酰亚胺(MHHNA)活性荧光染料, 然后将其作为扩链剂通过相反转自乳化法制备出了共聚型荧光聚氨酯(PU) (PU-MHHNA)乳液, 并分别采用核磁共振氢谱(¹H NMR)、核磁共振碳谱(¹³CNMR)、元素分析、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、荧光光谱、粒度分析、氙灯老化等方法对所得荧光染料的化学结构、PU乳液及乳胶膜的性能进行了表征. 结果表明, MHHNA和PU-MHHNA的荧光量子产率分别为0.73 和0.92, MHHNA的用量对所得PU乳液的胶体性质没有明显影响. PU-MHHNA的丙酮溶液在UV-Vis 吸收光谱上的最大吸收波长(λ_max)为360.6 nm, 在荧光光谱上的最大激发波长(λ_ex)和最大发射波长(λ_em)分别为362和435 nm. 随着温度的升高, PU-MHHNA的荧光强度逐渐降低. PU-MHHNA乳胶膜的耐光色牢度和耐溶剂色牢度均明显高于共混型荧光聚氨酯(PU/MBNA)乳胶膜.

具有类铂催化性能的碳化钨(WC)催化材料是当前研究的热点与难点. 本文以六氯化钨为钨源, 用剥离后的蒙脱石片层为载体, 将化学浸渍法与原位还原碳化法技术相结合制备了碳化钨与蒙脱石纳米复合材料; 复合材料由碳化钨、碳化二钨(W₂C)和蒙脱石(MMT)组成, 碳化钨呈颗粒状分散或呈层状负载于MMT外表面; 样品的晶相组成与其还原碳化时间有关; 样品的微结构特征与前驱体中钨与蒙脱石的比例有关. 采用三电极体系和循环伏安法测试了样品在酸性溶液中对甲醇的电催化氧化性能, 结果表明, 碳化钨与蒙脱石复合之后对甲醇的电催化性能明显提升, 并具有类铂电催化活性; 当钨与蒙脱石质量比为4 的前驱体经5 h 还原碳化后, 样品中WC占绝对主导, WC和W₂C的质量分数分别为82%和18%, 两者的比值为4.556, 且在MMT外表面形成均匀的负载层. 此时样品的电催化活性最高. 这为制备具有类铂催化活性的高性能碳化钨催化材料奠定了坚实基础.

室温下, 采用原位聚合法, 以吡咯(PY)为单体, 氯化铁(FeCl₃·6H₂O)为氧化剂, 在塑料基片上聚合生长了聚吡咯(PPy)纳米微球. 然后在聚吡咯基片上生长ZnO种子, 将表面种有ZnO种子的PPy元件置于六次甲基四胺与硝酸锌的混合溶液中, 90 ℃水浴中, 在PPy微球上生长了ZnO纳米棒, 合成了PPy/ZnO异质纳米复合材料. 分别通过X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对PPy/ZnO异质纳米复合材料的结构和形貌进行了表征. 制备了塑料基的PPy/ZnO异质纳米复合材料气体传感器, 在室温下, 对10×10^-6-150×10^-6 (体积分数)浓度范围的氨气进行了气敏测试, PPy/ZnO气敏元件对氨气响应的灵敏度基本呈线性关系, 且对甲醇、丙酮、甲苯等有机气体表现出很好的选择性. 最后, 对PPy/ZnO异质纳米复合材料的形成机理进行了简要分析.

有机-无机卤化物钙钛矿是一类优异的光电材料. 在过去四年内, 基于有机-无机卤化物钙钛矿的光电器件实现了超过15%的光电转换效率. 而有机-无机卤化物钙钛矿材料的可控制备是保证其在光电器件中应用的基础. 本文采用新的沉积方法在玻璃衬底表面制备了一种典型的有机-无机卤化物钙钛矿CH₃NH₃PbI₃薄膜. 其制备过程是: 采用超声辅助的连续离子吸附与反应法在玻璃衬底表面沉积PbO-PbI₂复合物膜, 之后与CH3NH3I蒸汽在110 ℃环境下反应, 将PbO-PbI₂复合物膜转化成CH₃NH₃PbI₃钙钛矿薄膜. 对CH₃NH₃PbI₃薄膜的微观结构, 结晶性及其光电性能等进行了表征. 结果表明, CH₃NH₃PbI₃薄膜呈晶态, 具有典型的钙钛矿晶体结构. 薄膜表面形貌均匀, 晶粒尺寸超过400 nm. 在可见光范围, CH₃NH₃PbI₃薄膜透过率低于10%, 能带宽度为1.58eV. 电学性能研究表明CH₃NH₃PbI₃薄膜表面电阻率高达1000 MΩ. 高表面电阻率表明CH₃NH₃PbI₃薄膜具有一定的介电性能, 其介电常数(ε_r)在100 Hz时达到155. 本研究提出了一种制备高质量CH₃NH₃PbI₃钙钛矿薄膜的新方法, 所得CH₃NH₃PbI₃薄膜可望在光、电及光电器件中得到应用.

为满足储能领域对于材料兼具高能量密度和高功率密度的需求, 本文旨在将具有特殊孔隙结构的碳化物衍生碳与具有高导电性和高能量存储密度的石墨化碳(球形天然石墨)相复合, 制备得到一种多孔碳化硅衍生碳/球形天然石墨(SiC-CDCs@NG)复合材料. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱、N₂吸/脱附等方法对材料的组成、结构、形貌、孔结构和比表面积等进行了表征. 结果表明,SiC-CDCs@NG材料具有较大的且可调节的比表面积和微孔体积, 微孔孔径集中在0.5-0.7 nm范围内; 通过改变NG/Si 摩尔比, 可以有效调控CDCs壳和NG核在复合材料中的组成分布、CDCs微孔的体积、孔径分布和比表面积.

通过液固界面上的溶解-沉淀耦合反应在Ba(NO₃)₂乙醇-水溶液中实现了毒重石晶型的碳酸钡在方解石(CaCO₃)晶体基底上的外延生长, 得到碳酸钡的单晶微米锥阵列. 碳酸钡微米锥的长轴平行于毒重石晶体的[001]方向,同时也与方解石基底[001]晶向相同, 其俯视图为六边形, 具有近似的六方对称性. 随反应时间的增加, 外延生长形成的碳酸钡微米锥的尺寸增加, 但其轴径比逐渐减小. 通过改变乙醇-水混合溶剂中的乙醇含量或者Ba(NO₃)₂浓度也能调控碳酸钡晶体的尺寸和形貌. 随着混合溶剂中乙醇含量与Ba(NO₃)₂浓度的提高, 溶液中BaCO₃的过饱和度增加, 通过外延生长在方解石的(104)表面形成的BaCO₃阵列结构的密集程度逐渐增加, 尺寸逐渐减小, 形貌从微米锥逐渐转变为微米柱状结构. 经过对晶化过程及毒重石和方解石晶体结构分析,提出了在方解石表面外延生长形成的毒重石微米锥单晶阵列结构的形成过程机理: 该过程为界面溶解-沉淀耦合反应的过程,方解石的溶解和毒重石的外延生长过程同时进行, 由于两种晶体在方解石基底的(104)晶面与(001)晶面上具有中高度错配值, 毒重石晶体在方解石的这两个晶面上发生Volmer-Weber型的外延生长, 逐渐形成在靠近基底处包覆有方解石台阶的毒重石微米锥单晶阵列结构.

以微米级硅胶微粒为基质, 通过接枝聚合和大分子反应, 制备了具有刷状结构的阳离子性接枝微粒, 深入研究了其对牛血清白蛋白(BSA)的强吸附能力、吸附机理和吸附热力学. 首先使含叔胺基团的单体甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)在硅胶微粒表面发生接枝聚合, 制得接枝微粒PDMAEMA/SiO₂, 然后以氯乙胺为试剂, 使接枝大分子PDMAEMA链中的叔胺基团发生季铵化反应, 获得了具有刷状结构的阳离子聚电解质的功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO₂. 测定了微粒QPDMAEMA/SiO₂的zeta 电位, 实施了对BSA的等温吸附实验, 考察了介质pH值、离子强度及温度对吸附作用的影响, 研究了吸附热力学. 研究结果表明, 功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO₂ 比接枝微粒PDMAEMA/SiO₂ 具有更高的zeta 电位, 在静电相互作用驱动下, 微粒QPDMAEMA/SiO₂对BSA具有很强的吸附能力. 吸附容量随介质pH值的增大呈现先增大后减小的变化趋势,当pH值等于BSA的等电点(pI=4.7)时, 具有最高的吸附容量(高达112 mg·g^-1). 以等电点为界, 离子强度对吸附容量会产生完全相反的影响作用: 当介质pH值小于BSA的等电点时, 电解质浓度增大, 吸附容量增高; 当介质pH值等于BSA的等电点时, 吸附容量几乎不随电解质的浓度发生变化. 吸附过程熵值减小而且放出热量,是一个焓驱动的吸附过程.

以偏钨酸铵为钨源、聚乙烯吡咯烷酮为连接剂，采用浸渍提拉法制备了石墨烯-氧化钨复合薄膜，利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及Raman光谱等方法对复合结构材料进行了表征，并利用光电流测试、交流阻抗谱（EIS）、瞬态光电流谱和强度调制光电流谱等方法，研究复合薄膜电极在光电作用下界面上的载流子转移过程和电荷传输行为. 结果表明，组成薄膜的氧化钨纳米颗粒与石墨烯充分复合，光电性能显著提高；与石墨烯复合后，薄膜的瞬态时间常数增大，电子-空穴对寿命延长；电子传输时间减少，为纯氧化钨薄膜的47.5%.

采用有利于二维层状结构形成的L-半胱氨酸作为硫源，钼酸钠作为钼源，制备聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）辅助水热合成花瓣状微球形貌的MoS₂/还原氧化石墨烯复合电极材料（PVP-MoS₂/RGO）. X射线衍射（XRD）及透射电子显微镜（TEM）证实，经过PVP的适量添加，MoS₂有序堆垛结构的片层数目明显减少. 扫描电子显微镜（SEM）显示，添加适量PVP的MoS₂/石墨烯材料具有分散性更好的花瓣状微球形貌. 上述的少层有序堆垛结构及复合材料的良好分散性缩短了MoS₂中锂离子的嵌入/脱出路径，使其具有更高的容量、循环稳定性和倍率性能.

金属表面粗糙结构及其润湿性对其露、霜、冰的相变及传质现象有重要影响. 通过电火花微加工和化学氧化法，本文首先实现了铜片表面微米、纳米阵列结构的可控制备. 针对条纹，方柱和四棱锥三种典型微米结构特征，对比研究了单级粗糙结构和二级复合结构超疏水表面的润湿性、结露、结霜、结冰及其融化过程. 微纳复合结构可有效增强超疏水性，减少霜晶形核和生长速度，同时还能大幅度延缓结冰的时间，多次冷热循环处理后，表面仍能保持较好的防霜抗冰性能. 通过经典形核理论，Brown 凝并，一维传热及传质理论，综合分析了冰霜在这种表面的传质特性.

基于凝胶柱色谱分离技术研究了单分散的单壁碳纳米管（SWCNTs）在不同化学结构多孔多糖凝胶中的流动特性以及对金属型（m-）/半导体型（s-）SWCNTs 分离的影响. 通过比较SWCNTs 在一系列不同孔径的葡聚糖Sephacryl 凝胶中的流动行为，发现减小孔径尺寸能够增强s-SWCNTs 与凝胶之间的吸附作用力，使大直径的m-SWCNTs 快速地流过凝胶颗粒，而选择性地保留了小直径的s-SWCNTs. 进一步发现多糖凝胶化学结构比孔径尺寸在SWCNTs 的m/s 分离中起着更重要的作用. 当基于葡聚糖结构的Sephacryl 凝胶中的氨基结构被琼脂糖结构所取代时，如Superdex 200 和Sepharose 2B凝胶会增强它们与SWCNTs 之间的作用力，使SWCNTs 的保留时间延长，降低了s-SWCNTs 的选择性和纯度. 此外，即使拥有与Sephacryl S100类似的孔径范围，当Sephacryl 凝胶中的氨基被疏水环氧丙烷基团取代时，葡聚糖凝胶Sephadex G100 与SWCNTs 的作用力很弱，导致所有SWCNTs 快速流动，无法实现SWCNTs 的m/s 分离. 因而，我们认为凝胶孔径和化学结构共同影响并调控了SWCNTs的m/s分离的选择性、纯度以及分离效率.

从实验和理论两方面详细研究了金银合金膜表面等离子体共振（SPR）传感器在可见光波段的敏感特性. 实验方面，通过在玻璃基底上溅射50 nm厚的金银合金薄膜制备了一种新型的SPR传感芯片，并且自行搭建了基于Kretschmann 结构的波长检测型SPR传感器测试平台. 利用不同浓度的氯化钠（NaCl）水溶液和浓度为10 μmol·L^-1的牛血清蛋白（BSA）水溶液分别作为折射率样品和分子吸附样品，研究了传感器的折射率灵敏度和吸附灵敏度，并与金膜和银膜SPR传感器进行了对比研究. 结果表明，对于折射率灵敏度的测试，金银合金膜SPR传感器大幅高于金膜SPR传感器，略低于银膜SPR传感器；而对于吸附敏感的研究，金银合金膜SPR传感器的灵敏度与银膜SPR传感器相近，是金膜SPR传感器的3倍. 理论方面，利用菲涅尔公式和等效折射率计算公式仿真计算了这三种薄膜结构的SPR传感器的灵敏度和精确度，结果指出金银合金膜SPR传感器的灵敏度与银膜SPR传感器接近，是常规金膜SPR传感器的2.31倍，而半高峰宽仅为金膜和银膜SPR传感器的1.36 倍. 在稳定性方面，金银合金膜SPR传感器与金膜SPR传感器均具有良好的化学稳定性，而银膜SPR传感器较易氧化，使用寿命低，不常被采用. 综上，金银合金膜在改善传感器灵敏度的同时，不会降低精度，是一种高灵敏、低成本、良好稳定性的SPR传感器敏感材料.

以氧化石墨烯（GO）为原料、丙酮肟（DMKO）为还原剂和氮掺杂剂，采用化学还原法制备了不同氮掺杂含量的石墨烯（NG）. 利用场发射透射电子显微镜（FETEM）、紫外-可见（UV-Vis）光谱、傅里叶变换红外（FTIR）光谱、X射线光电子能谱（XPS）、zeta 电位和纳米粒度分析、循环伏安（CV）和旋转圆盘电极（RDE）等手段对材料的形貌、结构、成分和电化学性质进行表征. 结果显示：DMKO能有效地还原GO，且通过调节GO与DMKO的质量比，可以得到不同还原效果的NG，其氮含量范围为4.40%-5.89%（原子分数）；GO与DMKO的质量比为1：0.7时制备的氮掺杂石墨烯（NG-1）在O₂饱和0.1 mol·L^-1 KOH溶液中对氧还原反应（ORR）的电催化性能最佳，其ORR峰电流为0.93 mA·cm^-2，电子转移数为3.6，这归因于其较高含量的吡啶-N增加了材料的ORR活性位点. 此外，石墨化-N由于其较高的电子导电性倾向于产生较高的氧还原峰电流，而吡啶-N较低的超电势倾向于产生较正的氧还原峰电位. 与商用Pt/C相比，该材料展现出了优异的抗CH₃OH“跨界效应”的特性.

采用分子束外延法分别在650-920 ℃的Si（110）和920 ℃的Si（111）衬底表面生长出铁的硅化物纳米结构，并主要分析了920 ℃高温下纳米结构的形貌、组成相及其与Si 衬底的取向关系. 扫描隧道显微镜（STM）研究表明，920 ℃高温下，Si（110）衬底上生长的铁硅化合物完全以纳米线的形式存在，且其尺寸远大于650 ℃低温下外延生长的纳米线尺寸；Si（111）衬底上生长出三维岛和薄膜两种形貌的铁硅化合物，其中三维岛具有金属特性且直径约300 nm、高约155 nm，薄膜厚度约2 nm. 电子背散射衍射研究表明920 ℃高温下Si（110）衬底上生长的纳米线仅以β-FeSi₂的形式存在，且β-FeSi₂相与衬底之间存在唯一的取向关系：β-FeSi₂（101）//Si（111）；β-FeSi₂ [010]//Si[110]；Si（111）衬底上生长的三维岛由六方晶系的Fe₂Si 相组成，Fe₂Si 属于164 空间群，晶胞常数为a=0.405 nm，c=0.509 nm；与衬底之间的取向关系为Fe₂Si（001）∥Si（111）和Fe₂Si[120]//Si[112].

采用自组装的方法制备99%高纯度半导体碳纳米管平行阵列条带，以金属钯和钪为非对称接触电极制备碳纳米管（CNT）薄膜晶体管（TFTs）器件. 主要研究不同沟道长度碳纳米管薄膜晶体管器件的电输运特性和红外光电响应特性，分析了其中的载流子输运和光生载流子分离的物理机制. 我们发现薄膜晶体管器件的电学性能和光电性能依赖于器件沟道长度（L）和碳纳米管的平均长度（L_CNT）. 当沟道长度小于碳纳米管的平均长度时，器件开关比最低；当沟道长度超过碳纳米管平均长度时，随着沟道长度的增加，器件开关比增加，光电流减小.相关研究结果为高纯碳纳米管薄膜晶体管器件在红外光探测器方面的进一步应用提供参考依据.

以溶胶-凝胶伴随相分离法制备的阶层多孔二氧化硅作为载体，3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）为改性剂，乙醇为还原剂，在阶层多孔二氧化硅固体骨架上进行银纳米颗粒均匀负载. 利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、汞压、N₂吸附/脱附、X射线光电子能谱（XPS）等测试技术对银纳米颗粒负载阶层多孔二氧化硅进行了表征，探讨了APTES表面改性、乙醇还原机理以及银纳米颗粒负载块体的孔结构特征变化规律. 结果表明：APTES表面改性将氨基接枝于阶层骨架上，氨基与银离子形成银氨离子，银氨离子经乙醇还原后将平均粒径约16 nm的银纳米颗粒成功负载于二氧化硅的大孔及介孔内部；负载后的阶层多孔块体的大孔骨架未受到破坏，但其比表面积由418 m²·g^-1下降到254 m²·g^-1，两次还原负载能提高银纳米颗粒的负载量.

针对当前水相合成的量子点（QDs）光性能与稳定性等方面存在的不足，发展了基于聚合物多齿配体的水相制备策略. 利用巯基修饰的聚丙烯酸（PAA-SH）作为多齿配体代替常用的巯基丙酸等单齿配体，结合微波辅助加热制备了CdTe 量子点，研究了多齿配体对量子点的生长机制与荧光性能的影响. 以PAA-SH为配体制备的CdTe量子点荧光性能优异（荧光量子效率（PLQY）可达75%），流体力学直径较小（~10 nm），稳定性也有明显提高. 基于聚合物多齿配体的量子点制备技术有助于实现生物医学研究中急需的兼具高亮度、高稳定性、小尺寸等特征的高性能量子点生物探针的制备.

提出一种全新的缺陷修复的方法，即将聚丙烯腈基（PAN）碳纤维T300 在液态丙烯腈低聚物（LAN）中浸渍后，再进行预氧化和碳化热处理，可以将T300 的拉伸强度提高25%. 应用二维小角X射线散射（SAXS）法可以计算出LAN修复缺陷前后T300微孔缺陷的长度（L）、横截面尺寸（l_p）、取向角（B_eq）、相对体积（V_rel）的变化，结果表明碳纤维的拉伸性能越好，微孔的长度、取向角、相对体积含量越小. T300 拉伸性能的提高是由于缺陷修复的结果. 应用BET比表面积法、扫描电子显微镜（SEM）表征LAN修复缺陷前后T300的比表面积以及表面形貌的变化，结果表明，T300在LAN中浸渍并经过预氧化和碳化热处理，比表面积变小，表面缺陷明显减少. 进一步验证LAN对碳纤维中的微孔缺陷具有修复作用. 应用X射线光电子能谱（XPS）法表征LAN修复前后T300表面化学成分的变化，结果表明，LAN修复后含氧官能团（C―OH，C＝O，HO―C＝O）显著增加，有利于增强碳纤维与树脂基体之间的相互作用，从而提高碳纤维的力学性能.

以碳球为模板，采用溶胶-凝胶法制备空心球状BiVO₄，浸渍法制备CuO负载BiVO₄. 运用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、高分辨率透射电镜（HRTEM）、Brunauer-Emmett-Teller （BET）、塔菲尔（Tafel）、线性扫描（LSV）、光电转化效率（IPCE）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis-DRS）等手段对催化剂进行表征. 结果表明，空心球状BiVO₄比表面积（10.24 m²·g^-1）是无定型BiVO₄ （1.97 m²·g^-1）的5.20 倍. 负载CuO后，与BiVO₄形成p-n 型异质结结构. 其中，5%负载量的空心球状BiVO₄具有最佳电化学性能，Tafel 表征腐蚀电流密度（2.22 μA·cm^-2）为空心球状BiVO₄（0.18 μA·cm^-2）的12.33 倍，禁带宽度减小为2.30 eV. 以甲苯为模型污染物研究催化剂对挥发性有机化合物（VOCs）的催化去除和矿化效果，5% CuO负载量的空心球状BiVO₄光催化氧化能力最佳，可见光照6 h甲苯降解率达85.0%，矿化率达12.0%.

采用双槽控电位法在阳极氧化铝（AAO）模板中制备了有序均一的[NiFe/Cu/Co/Cu]_n多层纳米线阵列，并在不同温度下进行了热处理. 利用X射线衍射（XRD）对热处理前后多层线的晶体结构进行了测试. 考察了不同退火温度对多层线矫顽力、剩磁比、巨磁电阻（GMR）效应、磁灵敏度的影响. 随热处理温度升高，多层纳米线中磁性微晶晶型取向越来越明显，晶体结构更均匀；多层纳米线的矫顽力和剩磁比先增大后减小. 300 ℃下多层纳米线矫顽力达到最大值，GMR最大值可达59%，对应的磁电阻灵敏度（S_V）为0.233% Oe^-1.

采用共沉淀、溶胶-凝胶和固相反应法制备了GdAlO₃：Er³⁺,Yb³⁺荧光粉. 借助X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、N₂-吸附、吸收光谱和荧光光谱等手段研究了不同方法制备的GdAlO₃：Er³⁺,Yb³⁺荧光粉结构、形貌、表面基团和光吸收及上转换发光性能. 结果表明： 用共沉淀法比固相反应法和溶胶-凝胶法可以在更温和的条件下制得纯相GdAlO₃：Er³⁺,Yb³⁺ 荧光粉，用共沉淀法和溶胶-凝胶法制备的GdAlO₃：Er³⁺,Yb³⁺荧光粉颗粒都在纳米尺寸，溶胶-凝胶法制得的样品存在相对严重的颗粒团聚现象，而用固相反应法制备的荧光粉为微米级颗粒. GdAlO₃：Er³⁺,Yb³⁺荧光粉在980 nm激发的上转换发射光谱包含波长为524 和546 nm的绿光与659 nm的红光，且三种方法制备的样品绿光发射强度都显著高于红光. 不同方法制备的荧光粉上转换发光强度和红光/绿光强度比相差较大，共沉淀法制备的样品上转换发光强度要显著高于固相法以及溶胶-凝胶法制备的样品，而溶胶-凝胶法制备的样品发光中红光/绿光相对强度比最高. 红外光谱显示，不同方法制备的GdAlO₃：Er³⁺,Yb³⁺荧光粉表面OH^-、CO₃^2-及CO₂官能团含量不同，溶胶-凝胶法制备的样品要明显高些. 基于红外光谱、不同Er³⁺和Yb³⁺离子掺杂浓度及不同激光功率上转换发光的结果，对Er³⁺和Yb³⁺之间的能量传递过程及不同方法制备荧光粉的上转换发光性能进行了讨论.

以二水氯化亚锡（SnCl₂·2H₂O）为盐原料，采用静电纺丝的方法制备了SnO₂纳米纤维. 为了研究ZnO掺杂对SnO₂形貌、结构及化学成分的影响，分别制备了不同含量ZnO掺杂的SnO₂/ZnO 复合材料. 利用热重-差热分析（TG-DTA）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外（FTIR）光谱仪、扫描电镜（SEM）及能量色散X射线（EDX）光谱对材料的结晶学特性及微结构进行了表征. 制备的SnO₂/ZnO 复合材料是由纳米量级的小颗粒构成的分级结构材料. ZnO含量不同，对应的SnO₂/ZnO复合材料结构不同. 表征结果表明ZnO的掺杂量对SnO₂材料的形貌及结构均起着重要作用. 将制备的不同ZnO含量的SnO₂/ZnO复合材料进行气敏测试，测试结果表明，Sn：Zn摩尔比为1：1制作的气敏元件对甲醇的灵敏度优于其它摩尔比的气敏元件. 讨论了SnO₂/ZnO复合材料气敏元件的敏感机理. 同时针对Sn：Zn 摩尔比为1：1 时表现出最好的气敏响应，分析了其原因，包括Zn的替位式掺杂行为、ZnO的催化作用、过量ZnO对SnO₂生长的抑制作用以及SnO₂与ZnO晶粒界面处的异质结.

以P123为模板，1，2-二（三甲氧基硅基）乙烷（BTME）为硅源合成了介孔氧化硅纳米管（E-SNTs）. 将ESNTs经过聚乙烯亚胺（PEI）修饰后制得吸附剂用于捕捉CO₂. 对吸附剂进行了透射电镜（TEM）、物理吸附、傅里叶变换红外（FTIR）光谱、热重分析（TGA）等表征. E-SNTs-PEI 吸附剂的最佳CO₂吸附温度为75 ℃. 吸附剂的CO₂吸附量随着PEI负载量的增加呈现先增大后减小的趋势，其中50%为最佳负载量，此时吸附剂的吸附量最大为3.32 mmol·g^-1. 相比较SBA-15 基吸附剂，E-SNTs 基吸附剂具有更优异的吸附性能. 在有水汽的存在下，吸附剂E-SNTs-50 的CO₂吸附量达到3.75 mmol·g^-1. 经过四次循环吸脱附实验测试E-SNTs-PEI 吸附剂的稳定性能，结果表明其CO₂吸附量基本不变，该吸附剂表现出较好的稳定性和可再生能力.

以不同平均分子质量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP，通常用K值来表示PVP溶液相对粘度的特征值，粘度越大，PVP 平均分子质量越大，平均分子质量为8000、40000、160000、360000 的PVP 分别标记为K17、K30、K60、K90)为表面活性剂，通过水热法合成了形貌和光学共振峰可控的银纳米结构. 将反应体系加入到60 mL的不锈钢高压反应釜中，在一定的温度下加热数小时. 我们在K17的水溶液中合成了尺寸均一的五重孪晶银纳米十面体. 而在K30、K60 和K90 的乙二醇(EG)溶液中得到了纵横比随着PVP分子质量增大而增大的银纳米线. 产物的形貌和微结构通过透射电镜(TEM)和场发射扫描电镜(FE-SEM)进行表征，表面等离子共振(SPR)吸收峰通过紫外-可见分光光度计进行测试，结果显示银纳米结构的表面等离子共振随着其形貌和尺寸的改变而发生变化.

采用简单的气相沉积法，合成了不同组成的Zn_xCd_1-xS (0< x <1)纳米线. 利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电子能谱研究了所制得的纳米线的表面形貌和组成. 该方法以Au为催化剂，简单控制起始物质的相对用量和沉积温度，可以获得可控的Zn/Cd 比例. X射线衍射结果表明所制得的Zn_xCd_1-xS纳米线具有纤维锌矿的单晶结构. 根据制得纳米线的表面形貌讨论了纳米线可能的生长机理为“底部生长”机理. 利用拉曼光谱和光致发光光谱研究了Zn_xCd_1-xS纳米线的光学性质，其纵向光学(LO)声子的拉曼位移频率随着组成的变化在ZnS和CdS的拉曼位移频率之间连续变化. 光致发光光谱中同时存在带边发光和缺陷发光. Zn_xCd_1-xS纳米线的带间跃迁的频率可随着组成的调节而调节，纳米线的禁带宽度介于ZnS (3.63 eV)和CdS (2.41 eV)的禁带宽度之间.

在阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)体系中，采用一步法制得聚苯胺/SDBS超疏水复合材料. 利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察产物形貌并测定其元素组成. 通过傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见光谱仪、X射线衍射等对其结构进行表征，用视频接触角测量仪测定材料的亲疏水性. 考察SDBS浓度和溶液酸度对产物形貌及疏水性能的影响，探讨疏水机理. 结果表明：在pH=1-9，SDBS浓度大于0.016 mol·L^-1条件下，所制备复合材料的水接触角大于150°，SDBS掺杂使得苯胺单体的转化率高达98%. 两亲分子SDBS亲水磺酸基与聚苯胺主链上的亚胺基不仅存在静电引力，而且能形成磺酰胺键，聚苯胺主链间又以氢键相互连接，SDBS分子的疏水烃基有序排列朝向聚苯胺主链外侧，从而组装形成具有微纳结构的聚苯胺/SDBS超疏水复合材料. 本文结果有利于更好地理解聚苯胺/SDBS超疏水性复合材料的形成机理，对超疏水材料的设计提供新思路.

在乙醇和三乙胺的混合溶液中，采用溶剂热法制备了尺寸为10 nm的Co₃O₄立方体. 考察了钴盐前驱体和溶解氧对Co₃O₄纳米立方体结构的影响规律，通过对合成过程中不同阶段产物的结构分析和表征，提出了Co₃O₄纳米立方体的形成机制是溶解再结晶的过程. 将所制备的Co₃O₄纳米立方体在200 ℃焙烧处理后，尺寸和形貌均可保持稳定，但400 ℃焙烧后，变为球形纳米粒子. 这种主要暴露{100}晶面的Co₃O₄纳米立方体催化CO氧化反应的活性低于纳米粒子({111}晶面)，验证了四氧化三钴纳米材料在CO氧化反应中的晶面效应.

在室温(~30 ℃)条件下，氯金酸(HAuCl₄)均匀混合在粘稠的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)胶体(水为溶剂)中，HAuCl₄可以被PVP还原，从而形成纳米片. 本工作中，通过调整晶体生长条件，成功合成了大量新形貌的单晶金纳米片(厚度数十纳米，尺寸为数个微米). 例如，在晶体生长初期阶段，通过引入温度变化(如降温10-20 ℃)，形成的金纳米片主要是六角星形，并伴有盾状、内凹外凸的三角状、截角的、三叉的及多台阶等新形纳米片. 结合理论计算，阐明了金纳米片的生长机制：在一定条件下，金(111)晶面不仅可以沿着<110>方向生长成为常规的三角或六角纳米片，还可以沿<211>、<321>等不同方向生长成含有更高指数侧面的新形金纳米片.

采用简单的类微乳化学沉淀法获得了有效复合的BiOBr-TiO₂纳米材料. 该合成方法的关键在于Br^-的双重作用. Br^-既作为“桥”将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中CTA⁺与TiO₂粒子相连, 构筑了稳定的油包水的类微乳体系. 同时, 它又作为BiOBr 的溴源有助于纳米复合材料异质结的形成. 与纯TiO₂和传统的水相化学沉淀法获得的BiOBr-TiO₂复合样品相比, 采用类微乳化学沉淀法获得的复合光催化剂表现出高的光生电荷分离效率, 相应地显示出优异的光催化降解气相乙醛和液相苯酚的性能, 这主要与BiOBr和TiO₂粒子之间异质结的有效构筑有关.

使用传统方法制备β-FeSe铁基超导体需要隔绝空气的真空条件, 反应温度通常超过800 ℃. 本文采用LiCl/NaCl/KCl 熔盐法在空气条件下得到β-FeSe 铁基超导体. 制备过程简单, 不需要在真空条件下封管处理,熔盐的使用有效降低了反应温度, 并阻止反应物和产物在空气中氧化. 粉末X射线衍射和Rietveld 分析结果表明产物纯度较高. 电性和磁性测试表明β-FeSe在8 K附近有超导性出现.

利用强静电吸附(SEA)理论, 根据Fe₂O₃与SiO₂表面不同的零电荷点(PZC), 将铂盐溶液pH值调控后浸渍在Fe₂O₃/SiO₂的载体上, 制备出Pt/Fe 双金属Fischer-Tropsch (F-T)催化剂, 通过N₂ 吸脱附技术、X射线衍射(XRD)、扫描投射电镜(STEM)和X射线能量散射谱(EDS)对催化剂的结构、形貌及组成进行表征. 结果表明浸渍过程中PtCl₆^2-离子定向选择性地吸附在Fe₂O₃表面, 而非SiO₂表面. 与传统浸渍(IW)法制备的催化剂比较, Pt与Fe紧密结合在一起, 还原后形成高度分散均一的纳米颗粒, 粒径尺寸在2 nm左右. 以F-T合成反应作为模型反应对催化活性进行表征, 强静电吸附法合成的催化剂表现出优异的催化性能, 反应进行150 h 后CO转化率仍保持在51%以上.

以Al(NO₃)₃为铝源,尿素为均相沉淀剂, 在聚乙二醇400(PEG4000)-DL-天冬氨酸形成的复合软模板体系中, 通过简单的常压回流方式成功合成出形貌和尺寸较为均一的红毛丹状γ-AlOOH纳米结构, 继而考察了反应物和添加剂用量对前驱体形貌和尺寸的影响, 并对γ-AlOOH纳米结构可能的形成机理进行了探讨. 实验结果表明, 所合成的红毛丹状γ-AlOOH具有球中球的核壳结构, 统计得内球直径约为400 nm, 外壳外径约为600 nm, 密集状态的壳层厚度约为15 nm, 毛刺状凸出物长度可达60 nm以上. 前驱体样品经600℃煅烧5 h后即转变为具有良好形貌继承性的γ-Al₂O₃, Brunauer-Emmett-Teller (BET) N₂-吸附实验表明其比表面积高达299.97 m²·g^-1.

采用微波水热法快速合成Zn₂GeO₄纳米带, 研究反应温度、模板剂、原料用量等因素对晶体生长的影响, 并优化其合成条件. 用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)光谱和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis RDS)等手段分析产物的形貌、结构和组成, 考察合成的Zn₂GeO₄在甲基橙光催化降解反应中的性能. 研究结果表明: 微波水热条件下, 以摩尔比为2:1的乙酸锌和氧化锗为原料, 在160℃反应20 min可合成分散均匀的Zn₂GeO₄纳米带, 宽约100 nm, 长为几十微米. 与常规水热法相比,微波水热法合成的Zn₂GeO₄纳米带的本征缺陷减少, 光致发光(PL) 光谱降低,比表面积增大50.7%,光催化活性提高54.7%.

以NaH粉和Al 粉为合成原料, 分别采用2% (摩尔分数, x) CeCl₃和2% CeCl₃/y% KH (y=0.02, 0.04)为催化添加剂, 在室温和3 MPa氢压下, 通过反应球磨(NaH/Al+CeCl₃)和(NaH/Al+CeCl₃/yKH) (y=0.02, 0.04)复合物成功制备出Na-Al-H 配位氢化物. 吸放氢性能测试结果表明, KH的加入能有效改善Na-Al-H 体系中第二步脱氢反应放氢动力学性能. (NaH/Al+CeCl₃/0.02KH)复合物170℃放氢时可在20 min内完成脱氢过程, 且在较低温度(100-140℃)下具有良好的可逆吸放氢性能. Kissenger 方法计算表明, 添加KH可降低Na-Al-H 体系第二步脱氢反应的表观活化能, 降低其放氢峰值温度. 相结构分析表明, KH的添加使Na-Al-H 体系中Na₃AlH₆的晶胞体积发生膨胀, 进而提高体系的第二步放氢动力学性能.

通过精细调整控制合成条件, 在SiO₂-TPAOH-H₂O-NH₄F (TPAOH: 四丙基氢氧化铵)体系中制备出了厚度可控的薄板型Silicalite-1 分子筛材料, 并利用扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、粉末X射线衍射(XRD)及差热-热重分析(TG-DTA)对样品的结构信息、样品形貌及物理化学性质进行了表征. 研究表明, NH₄F浓度和反应体系pH 值对Silicalite-1 分子筛的形貌起着重要的导向作用. 随着NH₄F/SiO₂的摩尔比(n(NH₄F)/n(SiO₂))由0 增加到0.18, 分子筛形貌由交互生长的椭圆形变为板形, 其厚度也逐渐变薄; 当n(NH₄F)/n(SiO₂)=0.4 时, 厚度达到最薄. 继续增加NH₄F/SiO₂的摩尔比, 其厚度增加, 这是由于F^-提高了样品结晶度. HRTEM研究表明b轴垂直于平面, 由于在MFI 结构的材料中, b轴方向是其直孔道方向, 这种材料有利于客体分子的进出. 还研究了样品的热稳性, 所有样品在1100℃焙烧2 h后, 其形貌和结构不发生变化.

为探索适宜制备粒径分布窄、荧光量子产率高、发光区域在红光至近红外光区段的量子点的巯基酸的条件, 我们研究了三类3-巯基异丁酸(MIBA)衍生物在以亚碲酸钠为碲源的水相法水热制备CdTe量子点中的影响. 这三类衍生物包括设计合成的主链亲水性衍生物3-巯基异丁酰甘氨酸(MIBGly)、3-巯基异丁酰-3-氨基丙酸(MIBAPA)和3-巯基异丁酰天冬氨酸(MIBAsp), 支链亲水性衍生物N-乙酰基半胱氨酸(ACys)和支链疏水性衍生物3-巯基-2-甲基丁酸(MMBA)和3-巯基-2,2-二甲基丙酸(MDMPA). 以这三类MIBA 衍生物为修饰剂时,CdTe量子点均能够保持MIBA体系较窄的荧光半峰宽. 采用亲水性的MIBA衍生物(MIBGly、MIBAPA、MIBAsp和ACys)比采用疏水性的MIBA衍生物(MMBA和MDMPA)更有利于制备发射波长较长的量子点. 采用支链亲水性的MIBA衍生物((ACys)比采用主链亲水性的MIBA衍生物(MIBGly、MIBAPA和MIBAsp)更容易获得高荧光量子产率的量子点.

使用L-半胱氨酸作为连接剂, 利用硼氢化钠原位还原预先吸附在介孔氧化亚铜表面的氯金酸根离子,得到了Au/Cu₂O异质结构. 应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)光谱和N₂物理吸附等手段对催化剂进行表征, 并以λ>400 nm的可见光作为光源, 评价了该催化剂光催化降解亚甲基蓝(MB)的活性. 实验结果表明, 直径为4 nm的金颗粒完好地负载在介孔氧化亚铜的表面, 并且介孔氧化亚铜的细微结构与孔径均未发生变化. 研究表明, 以乙醇作为反应溶剂有效抑制了AuCl₄^-与Cu₂O之间的氧化还原反应, 从而有利于氧化亚铜介孔结构的保持及金颗粒的原位还原. 光催化降解亚甲基蓝的结果表明, Au/Cu₂O异质结构的光催化活性比纯氧化亚铜光催化活性有明显提高. 推测其光催化性能提高的主要原因如下: 一方面, 金颗粒良好的导电性有利于氧化亚铜表面电子的快速转移, 实现电子-空穴分离; 另一方面, 金颗粒可能存在的表面等离子共振现象加速了光生电子的产生.

用静电纺丝法制备了In(NO₃)₃/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纺丝前驱物, 然后分别在500、600、700℃时烧结得到三种In₂O₃ 纳米纤维. 通过X 射线衍射(XRD)仪、热重差热分析(TG/DTA)、场发射扫描式电子显微镜(FE-SEM)表征结果得知, 500℃时In₂O₃的晶相已经形成, 且粒径为最小, 约为24 nm, 纳米纤维呈介孔结构.将三种烧结温度的In₂O₃纤维制作成气敏元件, 测试对比了三种元件对甲醛气体的敏感特性, 结果表明, 500℃烧结得到的In₂O₃纳米纤维在工作温度为240℃时响应最好, 对浓度为10×10^-6 (体积分数, φ)甲醛的响应为7.用静电纺丝法合成了CdO 纳米颗粒, 通过XRD、SEM 表征得知CdO 呈粒径约为68 nm 的颗粒. 将In₂O₃和CdO以不同摩尔比(1:1, 10:1, 20:1)复合, 对比测试了纯In₂O₃及三种In₂O₃/CdO复合材料对应的气敏元件对甲醛的气敏特性, 测试结果表明当In₂O₃纳米纤维与CdO纳米颗粒以摩尔比10:1 复合时, 元件的工作温度较低(200℃), 且对甲醛表现出最佳的气敏特性, 对浓度为10×10^-6甲醛的响应为13.6, 响应/恢复时间为140 s/32s. 最后对不同摩尔比复合的In₂O₃/CdO对甲醛的气敏机理进行了初步分析.

不锈钢(AISI 316L)是目前在医药器械中应用最为广泛的商业化材料. 下一代的不锈钢智能材料将特殊功能的生物活性分子(或纳米粒子)修饰在金属表面以模拟组织功能、提高生物/细胞相容性, 这是目前材料科学研究的热点领域之一. 本文研究了具有微纳米多孔表面结构的316L 不锈钢对抗体和生物酶分子的吸附作用,并与这些生物分子在光滑表面以及镀金表面的吸附进行了比较. 研究发现不锈钢可通过简单的电化学腐蚀方法在表面产生微纳米多孔结构. 微纳米孔不锈钢表面可稳定地吸附抗体或辣根过氧化物酶分子, 其吸附量与喷镀金表面相当或更好. 用表面活性剂(10%牛血清白蛋白(BSA)或0.2% Tween-20)洗涤不能除去吸附的蛋白.用5% Tween-20 预处理金属表面, 则可减少一半的抗体吸附量; 但表面活性剂预处理对辣根过氧化物酶的吸附没有影响. 吸附蛋白质后的金属表面湿润度大大增加; 蛋白质修饰的微纳米孔不锈钢表面表现出了很好的亲水性(水接触角小于50°), 指示了很好的生物相容性. 而金属表面的湿润度则主要取决于蛋白质物种, 并与蛋白质的吸附量正相关. 吸附于不锈钢微纳米孔表面的抗体仍保持了良好的生物活性; 用此种方式制备的抗CD34抗体修饰的不锈钢血管支架可以高密度并高选择性地吸附其目标细胞(如KG-1细胞). 本文工作为未来制备新型的无高聚物涂层的不锈钢智能医学生物材料提供了基础.

纳米复合材料中的微观界面结构和界面作用对材料的宏观介电性能, 如介电常数、介电损耗、击穿强度等有十分重要的影响. 本文发展了一种基于扫描静电显微探针技术的测量方法, 可以直接表征二氧化钛/环氧树脂纳米复合材料的微观界面结构及相应的动态介电响应行为. 实验中利用扫描探针的纳米尺度分辨能力, 探测到不同温度下环氧树脂纳米复合材料的局域动态介电响应变化过程, 从而获得纳米颗粒与高分子界面相互作用及极化相关的温度特性. 进一步通过对二氧化钛纳米颗粒进行表面修饰, 得到了两种不同特性的二氧化钛/环氧树脂界面, 验证了不同界面作用引起的复合材料界面区域与非界面区域高分子链介电损耗图像的反差.

采用水热法以Hummers氧化法制备的氧化石墨和钛酸四丁酯为原料制备了部分还原的氧化石墨烯/二氧化钛(RGO/TiO₂)复合光催化剂, 并研究了该复合材料在可见光以及紫外光下对亚甲基蓝的光催化降解活性.结果表明, 通过改变反应温度和氧化石墨加入量可以调控TiO₂的晶相组成及其在复合材料中的分散性; 在水热反应过程中氧化石墨烯发生了部分还原; 所制备的RGO/TiO₂复合材料的可见光和紫外光催化活性均高于纯TiO₂; 部分还原的氧化石墨烯在复合材料中担当载体和电子受体, 同时可以使TiO₂的初始吸收边向可见光区域红移, 增强了TiO₂在可见光区域的吸收, 能有效提高对目标污染物的吸附性和光催化降解活性.

设计并合成了一种基于咔唑的新型的磷光主体材料, 即9-(6-(9-咔唑基)己基)咔唑(hCP), 对其结构及性能进行了表征. 研究结果表明: hCP分子中两个咔唑与烷基链是非共平面的, 由于长烷基链的缠绕, 因而具有较高的三线态能级(3.01 eV)和较高的玻璃化温度(93℃); 以hCP为主体材料, 与绿光磷光染料三(2-苯基吡啶)合铱(Ir(ppy)₃)掺杂作为发光层, 制备了磷光电致发光器件, 其器件的最大电流效率为15.1 cd·A^-1, 相对于4,4'-N,N'-二咔唑基联苯(CBP)为主体材料的参考器件, 显著提高了34.8%.

Calcium and barium zirconate powders based upon CaZrO₃:Eu³⁺,A and BaZrO₃:Eu³⁺,A (A=Li⁺, Na⁺, K⁺) were prepared by combustion synthesis method and heating to ~1000℃ to improve crystallinity.The structure and morphology of materials were examined by X-ray diffraction (XRD) and scanningelectron microscopy (SEM). XRD results showed that CaZrO₃:Eu³⁺,A and BaZrO₃:Eu³⁺,A (A=Li⁺, Na⁺, K⁺) perovskites possessed orthorhombic and cubic structures, respectively. The morphologies of all powderswere very similar consisting of small, coagulated, cubical particles with narrow size distributions andsmooth and regular surfaces. The characteristic luminescences of Eu³⁺ ions in CaZrO₃:Eu³⁺,A (A=Li⁺, Na⁺, K⁺) lattices were present with strong emissions at 614 and 625 nm for ⁵D₀→⁷F₂ transitions with other weakeremissions observed at 575, 592, 655, and 701 nm corresponding to ⁵D₀→⁷F_n transitions (where n=0, 1, 3, 4 respectively). In BaZrO₃:Eu³⁺ both the ⁵D₀→⁷F₁ and ⁵D₀→⁷F₂ transitions at 595 and 613 nm were strong.Photoluminescence intensities of CaZrO₃:Eu³⁺ samples were higher than those of BaZrO₃:Eu³⁺ lattices. Thisremarkable increase of photoluminescence intensity (corresponding to ⁵D₀→⁷F_n transitions) was observedin CaZrO₃:Eu³⁺ and BaZrO₃:Eu³⁺ if co-doped with Li⁺ ions. An additional broad band composed of manypeaks between 440 to 575 nm was observed in BaZrO₃:Eu³⁺,,A samples. The intensity of this band wasgreatest in Li⁺ co-doped samples and lowest for K⁺ doped samples.

以1-十八烯作为高沸点溶剂, 在磁性粒子表面沉积量子点获得新型的磁性荧光Fe₃O₄-CdSe 纳米异质结构. 首先以乙酰丙酮铁(Fe(acac)₃)为前驱体, 二苯醚为溶剂, 油酸为表面活性剂和油胺(OAm)为表面活性剂兼还原剂, 通过溶剂热法制备单分散性的Fe₃O₄ 纳米粒子. 然后以1-十八烯为高沸点溶剂, CdO 为镉源,TOP-Se为硒源, 十六胺为表面活性剂以及硬脂酸为生长促进剂和成核剂制备得到新型的Fe₃O₄-CdSe纳米异质结构. 通过透射电镜(TEM), 傅里叶变换红外(FTIR)光谱, X射线衍射(XRD)谱, X射线光电子能谱(XPS)分析仪, 振动样品磁强计(VSM), 紫外-可见(UV-Vis)光谱和光致发光(PL)等手段对Fe₃O₄-CdSe 纳米复合材料的结构和性能进行表征. 结果表明, CdSe纳米粒子成功地吸附在Fe₃O₄纳米粒子表面, 并沿着c轴生长, 形成了宽3.6 nm, 长分别为14.5 和32.5 nm的新型枣核状和钉子状的异质结构体. 这种新型的Fe₃O₄-CdSe纳米复合材料是由磁铁矿Fe₃O₄和六方形的CdSe棒状结构组成, 具有较好的荧光性能和超顺磁性. 随着CdSe棒长度的增加, 荧光吸收峰向长波方向移动. Fe₃O₄纳米粒子, 枣核状和钉子状的Fe₃O₄-CdSe纳米复合材料的饱和磁化强度分别是57.80, 40.76和31.10 emu·g^-1.

采用共沉淀法制备了Ce_0.65Zr_0.35O₂(CZ)储氧材料, 在传统的水陈化体系中引入了乙醇, 研究了乙醇的加入对CZ储氧材料性能的影响. 对所制备样品进行了傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N₂吸附-脱附、储氧量(OSC)和H₂程序升温还原(H₂-TPR)的表征, 并考察了以CZ储氧材料为载体制备的单钯催化剂的三效性能. 结果表明, 乙醇引入陈化体系对样品的结构和性能有显著影响. 以醇水共存体系陈化制备的CZ储氧材料颗粒小、堆积松散、孔径分布宽、孔容大, 具有优异的储氧性能和热稳定性, 经1000 °C焙烧后, 比表面积为29.3 m²·g^-1, 储氧量仍高达520 μmol·g^-1. 以此为载体制备的单钯催化剂, 空燃比操作窗口宽, 对C₃H₈、CO、NO的转化明显优于水陈化体系制备的储氧材料所制备的催化剂.

以自制的聚(苯乙烯-b-丙烯腈)(PS-b-PAN)嵌段共聚物为成膜材料, 采用呼吸图案法制备了有序多孔薄膜, 采用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜形貌进行了分析, 研究了聚合物浓度、溶剂种类及共聚物结构对薄膜结构的影响. 结果表明, 薄膜表层为多孔结构, 且孔为圆形、以六方阵列形式排列; 薄膜表层下面是蜂窝状结构.以三氯甲烷(CHCl₃)为溶剂时, 在较高浓度下制备的薄膜表层孔间距较大, 蜂窝结构尺寸较小, 且形成了多层结构. 与CHCl₃为溶剂时相比, 挥发速度较快的二硫化碳(CS₂)作溶剂时制备的多孔薄膜有序性较好, 薄膜表层孔径和孔间距均较大, 蜂窝结构尺寸较小. 以没有PAN链段的聚苯乙烯大分子引发剂(PS-Cl)为成膜材料时, 制备的薄膜表层没有形成多孔结构, 而是形成了窝状结构. 同时, 通过对薄膜表层晕的研究证明了多孔薄膜表层缺陷是由水滴处于液膜下较深的位置造成的.

合成了一种新型红色磷光配合物二(1-苯基咪唑) (1-苯基异喹啉)合铱((ppz)₂Ir(piq)), 通过核磁共振氢谱(¹H NMR)对其结构进行了表征, 通过紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、荧光光谱、低温磷光光谱、循环伏安法及含时密度泛函理论(TD-DFT)对其光物理性能及能级结构进行了研究. 制备了一系列基于(ppz)₂Ir(piq)的电致发光器件, 研究了(ppz)₂Ir(piq)的电致发光性质. 结果表明, (ppz)₂Ir(piq)的UV-Vis 吸收峰主要位于296、342、395 和460 nm, 固态粉末的室温磷光发射峰位于618 nm, 在2-甲基四氢呋喃(2-MeTHF)溶液中其低温磷光发射峰位于598 nm, 其三线态能级(E_T)为2.07 eV. (ppz)₂Ir(piq)的最高占据轨道(HOMO), 其主要定域于配体ppz 和金属Ir(III)上, 最低未占据轨道(LUMO)主要定域于配体piq 上. (ppz)₂Ir(piq)的HOMO和LUMO 能级分别为-5.92和-3.62 eV. 基于(ppz)₂Ir(piq)电致发光器件的优化掺杂浓度为8%-12% (w), 最大电致发光谱峰位于616 nm,最大电流效率约10 cd·A^-1, 最大功率效率为4.44 lm·W^-1, 色坐标保持在(0.65, 0.35)附近, 是一种潜在的饱和红光磷光材料.

以柔性不锈钢基底上经磁控溅射沉积的钛膜为钛源, 在1 mol·L^-1的低浓度NaOH溶液中水热法制备了朝基底上方取向生长的大长径比柔性TiO₂纳米须薄膜, 考察了钛膜沉积条件对纳米须薄膜的影响, 系统研究了水热反应条件对薄膜生长过程的影响及TiO₂纳米须薄膜的形成机制. 通过场发射扫描电镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射仪(XRD)等对样品进行了表征. 结果表明, 与室温沉积的钛膜相比, 600 ℃下沉积的钛膜水热后得到的纳米线薄膜与基底的附着力更好. 所得TiO₂纳米须为单晶锐钛矿, 经由Na₂Ti₂O₄(OH)₂、H₂Ti₂O₅·H₂O转变而来. 纳米须形成于水热阶段, 平行于Na₂Ti₂O₄(OH)₂的(100)晶面择优取向生长, 纳米须经历了纳米片→纳米线束→纳米线的裂解生长过程. 朝基底上方取向生长的纳米须薄膜的形成是低浓度NaOH溶液与较高水热温度(220 ℃)协同作用的结果. 进一步在Na₂SO₄溶液中研究了薄膜电极的光电化学性能, 结果表明, TiO₂纳米须薄膜的光电性能明显优于零维纳米颗粒薄膜和二维纳米片薄膜, 显示了良好的应用前景.

对淀积在玻璃衬底上厚度约60 nm的金银合金溅射薄膜进行硝酸腐蚀脱银处理, 得到纳米多孔金薄膜. 利用自建的波长检测型表面等离子体共振(SPR)传感装置研究了腐蚀时间对纳米多孔金薄膜SPR特性的影响, 结果发现纳米多孔金薄膜与水溶液接触后在400-900 nm光谱范围内不具有SPR效应, 而当薄膜置于空气中时会产生明显的传播等离子体共振吸收峰, 其共振波长随腐蚀时间增加逐渐红移. 纳米多孔金薄膜在空气气氛中的SPR效应使其能够用于原位监测气相分子在孔内的吸附, 还可对在液相中吸附的生化分子进行离位测试. 本文对L-谷胱甘肽、L-半胱氨酸、2-氨基乙硫醇三种含巯基的生化小分子在纳米多孔金薄膜内的吸附进行了离位分析, 结果表明与传统的致密金薄膜SPR芯片比较, 纳米多孔金薄膜对这些分子显示出更高的灵敏度和更低的检测下限, 这归功于多孔金的大比表面积使其能够吸附大量的生化小分子. 实验还对乙醇蒸气在纳米多孔金薄膜内的吸附进行了原位监测, 发现吸附平衡所用时间较长, 约为160 min.

采用化学浴沉积法制备了碱式硫酸锌(ZSH)纳米片, 并经1000 ℃煅烧处理得到了ZnO多孔片. 详细研究了ZSH在Zn²⁺-六亚甲基四胺前驱体溶液体系中的形成机理、ZSH 的热解过程、ZnO的结晶性、微结构以及光致发光性能. 结果表明, 所得ZnO多孔片呈规则六角形状, 其尺寸为10-50 μm, 厚度为200-500 nm, 由于高温固相反应中传质等因素的限制, 构成薄片的ZnO晶粒呈多边形或不规则形貌, 晶粒间的孔为亚微米孔, 尺寸在100-500 nm范围. ZnO多孔薄片结晶性良好, 在388 nm处表现出较强紫外发光, 无可见光区的缺陷发光. 机理分析表明, SO₄^2- 与Zn²⁺的高亲和力是Zn²⁺-六亚甲基四胺体系中ZSH生成的根本原因, 而ZSH的热分解过程对ZnO多孔片的形貌和微结构影响显著. 本研究提出了一种制备高结晶质量ZnO多孔材料的新方法, 所得ZnO多孔片可望在催化、染料敏化太阳能电池、紫外光电器件等领域得到应用.

模板法是制备无机中空微纳米球的重要方法之一. 本文以苯乙烯为单体, 通过乳液聚合得到粒径约为620 nm的单分散聚苯乙烯(PS)微球. 以磺化后的聚苯乙烯(PSS)微球为模板, 利用阴阳离子静电吸附作用, 将PSS与前驱体SnSO₄中的Sn²⁺结合. 通过Sn²⁺在乙醇-水介质中的水解作用得到核-壳复合结构, 再经高温煅烧, 得到SnO₂中空微纳米球. 实验对前驱体的浓度、表面活性剂的用量、反应时间及模板选择等方面做了研究,通过扫描电镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)、红外(IR) 光谱、热重分析(TGA)、H₂ 程序升温还原(H₂-TPR)、Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积等技术深入探究SnO₂中空微纳米球的结构, 并对比中空SnO₂与实心粒子的氧化还原特性. BET和H₂-TPR显示将SnO₂制备成微纳米空心球后其比表面积增大, 表面氧空位明显增多, 氧化活性明显提高. 从IR 及XRD推断核-壳结构形成机理, 进而优化出简单合理的实验方案, 获得表面光滑、结构致密, 包覆厚度可控的SnO₂中空微纳米球.

从原子尺度上去研究薄膜生长过程中温度对薄膜取向性、缺陷结构以及薄膜完整性的影响和作用规律, 对于解释薄膜生长的物理本质、控制生长条件、提高薄膜制备的质量具有重要意义. 本文应用基于反应力场的分子动力学方法研究了ZnO薄膜(000l)表面作为衬底的薄膜沉积生长过程, 初步讨论了衬底温度(200、500和800 K)变化对沉积较薄ZnO膜质量的影响, 部分结果与实验观察相符. 结果表明, 衬底温度在500 K左右时, 沉积原子结构径向分布函数曲线特征峰尖锐、明显, 有序度较高, 注入和溅射对薄膜完整性影响较小, 沉积形成的薄膜结构稳定而又致密. 在预置衬底表面平坦的情况下薄膜呈现一种链岛状的生长模式, 每原子层均具有两种生长取向, 导致其生长前锋交汇处形成了一种新的有序缺陷.

以短链阳离子三聚表面活性剂C₁₀H₂₁N⁺(CH₃)₂(CH₂)₂N⁺(CH₃)(C₁₀H₂₁)(CH₂)₂N⁺(CH₃)₂C₁₀H₂₁]·3Br^?为结构导向剂, 通过2,7-二(3-三乙氧硅基氨丙酯基)萘(NIS)和四乙氧基硅烷(TEOS)共缩聚, 制备了有序的萘基桥联的杂化周期性介孔有机硅(PMOs). 样品通过X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、氮气吸附-脱附、差示扫描量热/热重分析(DSC/TGA)表征. 结果表明, 当NIS占NIS和TEOS总量40% (摩尔分数)时, 可以形成具有结晶态孔壁的有序介孔杂化材料. 当NIS含量低于或高于40%时, 分别形成无定形孔壁的有序介孔杂化材料和无孔杂化材料. 随着孔壁中萘基基团的增加, 由于有机基团之间π-π堆积作用增强, 杂化介孔材料显示良好的热稳定性. 由于在二氧化硅骨架中嵌入荧光萘基基团, 杂化有机-无机有序介孔材料显示了激基缔合物的光学行为. 随萘基基团含量的增加, 杂化材料的紫外吸收峰发生蓝移, 形成H聚集体; 由于聚集引起的荧光淬灭, 杂化材料的荧光量子产率明显降低.

以正硅酸甲酯(TMOS)为前驱体, 0.01 mol·L^-1盐酸(HCl)为催化剂, 环氧丙烷(PO)为凝胶促进剂, 粘均分子量(M_v)为10000的聚氧化乙烯(PEO)为相分离诱导剂, 采用溶胶-凝胶伴随相分离制备SiO₂多孔块体材料,利用差热分析(DTA)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、汞压、N₂吸附/脱附等测试技术对所制得的SiO₂多孔块体进行了表征, 探讨了环氧化物调控溶胶-凝胶以及PEO诱导相分离机理. 结果表明, 加入PEO能诱导SiO₂凝胶发生相分离, 当PEO/TMOS摩尔比为0.0018时, 可以获得共连续多孔结构的SiO₂块体材料, 其大孔孔径分布在1-3 μm之间, 比表面积达719 m²·g^-1, 孔体积为0.48 m³·g^-1. 环氧丙烷因其环氧原子的强亲核性和不可逆的开环反应, 促进溶胶-凝胶转换, 同时借助吸附在SiO₂低聚物上的PEO诱导SiO₂凝胶相分离, 从而制备共连续大孔及骨架结构的多孔块体.

以3-巯基丙酸为稳定剂在水相中合成了Cu掺杂的ZnSe量子点(QDs), 并利用硫脲(CH₄N₂S)对其进行表面修饰, 制备出核壳结构的ZnSe:Cu/ZnS 量子点. 制得的量子点呈闪锌矿结构, 尺寸约为5 nm, 有较好的分散性, 其荧光发射峰在460 nm左右. 经CH₄N₂S修饰后, 量子点表面形成了宽禁带的ZnS包覆层, 将电子和空穴限域在了ZnSe:Cu 核内, 减少了表面发生非辐射复合的载流子, 显著提高了量子点的荧光强度. 与Na₂S、硫代乙酰胺(TAA)等常用硫源相比, 以CH₄N₂S为硫源制得的ZnSe:Cu/ZnS 量子点壳层厚度可控, 表面钝化效果更好, 显示出更佳的荧光效率和稳定性. ZnSe:Cu/ZnS 量子点经过紫外线照射后消除了表面的悬空键, 进一步提高了其量子产率, 最终获到了具有较好荧光性质的ZnSe:Cu/ZnS量子点.

采用四氯化钛(TiCl₄)和氧化石墨为主要原料, 通过原位复合的方法制备了氧化钛/氧化石墨(TiO₂/GO)纳米复合材料. 采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪、X射线衍射(XRD)仪、热重-差热分析(TG-DTA)仪、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了TiO₂/GO纳米复合材料的结构和性能. 结果表明, 石墨在氧化过程中结构层键合大量含氧官能团, 部分含氧官能团进一步与纳米TiO₂以化学键结合; 复合后氧化石墨原有衍射峰消失. 将TiO₂/GO添加到水性聚氨酯(WPU)中, 制备了TiO₂/GO-WPU复合涂膜. 紫外吸收光谱表明, 随着氧化石墨含量的增加, 复合涂膜的紫外吸收能力增强, 当GO含量达到一定数值时, 涂膜的紫外吸收最强, 随着GO含量继续增加吸收又呈下降趋势, 存在一较优浓度值. TiO₂/GO的添加显著提高了聚氨酯涂层的抗紫外线性能, 耐磨损性能和热稳定性能.

通过环氧丙烷预反应法, 以乙腈为溶剂快速制备了高掺杂的氧化铜/二氧化硅复合气凝胶. 在典型的合成过程中, 将正硅酸甲酯(TMOS)、乙腈、去离子水和环氧丙烷混合进行预反应, 然后将该溶液与氯化铜的乙腈-水溶液混合并添加环氧丙烷, 在35℃烘箱中静置0.5 h 后转化为湿凝胶, 再经过CO₂超临界流体干燥和热处理即可获得黑色块状CuO/SiO₂复合气凝胶. 最终气凝胶样品密度约为180 mg·cm^-3, 比表面积高达625 m2·g^-1, 平均掺杂比为19.91%±2.42% (Cu:Si 摩尔比), 压缩模量为1.639 MPa, 具有成型性好、分散均匀等优点,是良好的背光源靶材料. 本论文还通过对比实验对凝胶化过程的机理进行分析, 结果表明, 通过改变溶剂和采用环氧丙烷预催化均衡了两种不同前驱体的反应速率, 实现了共凝胶的目的. 此外, 该方法还有望为其它金属氧化物/二氧化硅复合气凝胶的制备提供新思路.

以氧化石墨烯(GO)为原料, 尿素为还原剂和氮掺杂剂, 采用水热法合成了氮掺杂石墨烯. 利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)、氮气吸脱附分析、电导率和电化学测试对样品的形貌、结构、组成以及电化学性质进行表征. 结果表明:水热条件下尿素能有效地化学还原GO并对其进行氮掺杂; 通过调节原料与掺杂剂的质量比, 可以得到不同氮掺杂含量的石墨烯, 氮元素含量范围为5.47%-7.56% (原子分数); 在6 mol·L^-1的KOH电解液中, 氮元素含量为7.50%的掺杂石墨烯的超级电容性能最优, 即在3 A·g^-1电流密度下首次恒流充放电比电容可达184.5 F·g^-1, 经1200次循环后的比电容为161.7 F·g^-1, 电容保持率为87.6%.

采用原位化学还原方法制备出了两种不同形貌的镍纳米粒子-石墨烯(Ni-GNs)复合材料, 并研究了形貌对复合材料电磁吸收性能的影响. 制备过程中通过改变反应物的加入顺序, 制备出球形和刺球形镍纳米粒子-石墨烯复合材料. 利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和矢量网络分析仪(VNA)对复合材料的形貌、结构和微波吸收性能进行了表征. 结果表明: 刺球形镍纳米粒子-石墨烯复合材料相比于球形镍纳米粒子-石墨烯复合材料具有优异的电磁吸收性能, 其原因是由于复合材料中刺球形镍纳米粒子独特的各向同性天线形貌引起的尖端放电效应. 因此利用简单的原位化学还原制备不同形貌镍纳米粒子-石墨烯复合材料的方法可以作为其他复合材料制备的总体路线.

拓扑绝缘体是一种全新的量子功能材料, 具有绝缘性体能带结构和受时间反演对称性保护的自旋分辨的金属表面态, 属于Dirac 粒子系统, 将在新原理纳电子器件、自旋器件、量子计算、表面催化和清洁能源等方面有广泛的应用前景. 理论和实验相继证实Sb₂Te₃, Bi₂Se₃和Bi₂Te₃单晶具有较大的体能隙和单一Dirac 锥表面态, 已经迅速成为了拓扑绝缘体研究中的热点材料. 然而, 利用传统的高温烧结法所制成的拓扑绝缘体单晶块体样品常存在大量本征缺陷并被严重掺杂, 拓扑表面态的新奇性质很容易被体载流子掩盖. 拓扑绝缘体二维纳米结构具有超高比表面积和能带结构的可调控性, 能显著降低体态载流子的比例和凸显拓扑表面态, 并易于制备高结晶质量的单晶样品, 各种低维异质结构以及平面器件. 近年来, 我们一直致力于发展拓扑绝缘体二维纳米结构的控制生长方法和物性研究. 我们发展了拓扑绝缘体二维纳米结构的范德华外延方法, 实现了高质量大比表面积的拓扑绝缘体二维纳米结构的可控制备, 并实现了定点与定向的表面生长. 开展拓扑绝缘体二维纳米结构的谱学研究, 利用角分辨光电子能谱直接观察到拓扑绝缘体狄拉克锥形的表面电子能带结构, 发现了拉曼强度与位移随层数的依赖关系. 设计并构建拓扑绝缘体纳米结构器件, 系统研究其新奇物性, 观测到拓扑绝缘体Bi₂Se₃表面态的Aharonov-Bohm (AB)量子干涉效应等新奇量子现象, 通过栅电压实现了拓扑绝缘体纳米薄片化学势的调控, 并将拓扑绝缘体纳米结构应用于柔性透明导电薄膜. 本文首先简单介绍拓扑绝缘体的发展现状, 然后系统介绍我们开展的拓扑绝缘体二维纳米结构的范德华外延生长、谱学、电学输运特性以及透明柔性导电薄膜应用的研究, 最后对该领域所面临的机遇和挑战进行简要的展望.

金属氧化物纳米材料因其丰富的形貌、独特的性能、广泛的应用成为材料合成领域研究的热点. 调控金属氧化物纳米材料的形貌对于调变其性能、拓展其应用空间具有重要意义. 电化学方法由于操作简单易控、方法灵活多变, 因此成为调控金属氧化物形貌的常用方法. 本文综述了近年来我们在金属氧化物纳米材料的电化学合成与形貌调控方面已取得的研究结果; 总结了不同金属氧化物在电化学过程中晶体生长机制和形貌调控的规律, 为实现功能材料的定向合成奠定了基础.

综述了基于生长后处理策略下单一导电属性及手性单壁碳纳米管(SWCNTs)分离技术的研究进展, 阐述了SWCNTs 的选择性分离原理, 并比较了不同分离技术在分离纯度、效率、成本以及可规模化等方面的优缺点, 为SWCNTs 分离技术的发展及应用提供了方向性指导.

目前化学气相沉积(CVD)方法在不同的金属基底上大规模生长获得石墨烯得到了广泛的应用; 同时扫描隧道显微镜(STM)做为一种强大的精细直观的研究手段可以用于表征金属衬底上石墨烯的微观形貌, 指导石墨烯的控制生长. 本文侧重于Cu箔、Pt 箔和Ni 衬底上石墨烯的控制生长、表面微观形貌、表面缺陷态、堆垛形式的阐述, 得到结论: (1) 两种溶碳量较低的金属(Cu, Pt)上, 石墨烯的生长都符合表面催化的生长机制, 同时层间的范德华相互作用也可以诱导双层石墨烯的生长; (2) 衬底粗糙度的增加可以使石墨烯的电子态去简并化, 从而破坏石墨烯面内π键共轭结构, 导致部分碳原子转变为sp³杂化; (3) 原生的褶皱是由于界面热膨胀系数失配所导致; (4) Pt 箔表面石墨烯的平整度要远优于Cu箔表面的石墨烯, 且不同晶面共存的基底对于石墨烯的连续性并没有产生显著的影响.

特殊的单原子层二维sp²碳结构给石墨烯带来众多独特的性能和潜在的应用. 然而, 单层石墨烯容易聚集并会逐渐重新石墨化, 这成为其应用的一个重要障碍. 本文报道了一种新策略来解决这个问题, 即通过在石墨烯表面引入sp²碳纳米结构作为永久的波纹来阻止石墨烯的聚集和石墨化, 并使之在溶液中易于分散和稳定. 和其他功能化方法不同, 该方法没有引入杂原子, 不破坏石墨烯的结构和功能. 制得的石墨烯具有优异的导电性能(~65000 S·m^-1), 并具有较好的溶液稳定性.

为实现金属离子检测和分子水平的信息处理, 合成了一类新型的含有功能配位基团的螺吡喃衍生物(SP1-SP4). 研究发现: 在没有UV光照的条件下, 金属离子可以促进螺吡喃(SP2和SP4)开环并形成稳定可逆的络合物(MC-Mⁿ⁺). 紫外-可见吸收光谱研究表明, 在UV光照前加入不同的金属离子会引起SP2 和SP4 的光学性质的特征变化, 因此提供了一种简易的通过裸眼就能辨别金属离子的比色方法. 荧光光谱研究表明, 这类化合物能够高灵敏高选择性地检测锌离子. 此外, 基于吸收光谱和荧光光谱的变化, 这类螺吡喃衍生物可以用于构建组合的逻辑门, 执行分子水平的信息处理, 从而展现了其在化学或环境传感和未来的分子计算机领域的潜在应用前景.

将Eu(tta)₃dpbt (dpbt: 2-(N,N-diethylanilin-4-yl)-4,6-bis(3,5-dimethylpyrazol-1-yl)-1,3,5-triazine; tta:thenoyltrifluoroacetonato)包埋在甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、正辛基三甲氧基硅及其水解缩合产物组成的杂化基质中, 制备了Eu(tta)₃dpbt 质量分数为40%的荧光纳米粒子, 其平均粒径为45 nm. 所制备的发光纳米粒子在水中分散稳定性高、光稳定性好、细胞毒性低、长波敏化Eu³⁺发光性能优良, 适宜作为生物分析的发光标记物. 所制备的发光纳米粒子的可见区激发峰位于415 nm, 激发峰尾部延展至475 nm, 其发光量子产率为0.31(λ_ex=415 nm, T=23 ℃), 最大双光子激发作用截面为5.0×10⁵ GM (λ_ex=830 nm, 1 GM=10^-50 cm⁴·s·photo^-1×particle^-1). 以转铁蛋白修饰上述发光纳米粒子表面制备的纳米生物探针被成功应用于活的HeLa肿瘤细胞的特异性标记和双光子激发Eu³⁺发光成像.

以Cu₂S中空球为反应性模板, 通过在水溶液中与银离子的阳离子交换和氧化还原反应制备了大小均匀的Ag₂S中空球-Ag纳米粒子异质结构, 即Ag₂S-Ag异质中空球. 该异质结构中每个Ag₂S中空球的直径约为600 nm, 壁厚约20–30 nm, 其表面均附着一个Ag纳米粒子. 采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和能量色散X射线谱(EDS)对所得Ag₂S-Ag异质中空球的结构和组成进行了表征. 若以CuS中空球为反应性模板, 在相似转化条件下则主要得到不含Ag粒子的Ag₂S中空球. 该结果表明, Cu₂S中的Cu(I)的还原性在Ag₂S-Ag异质中空球的形成中发挥了重要作用. 通过对所制备的Ag₂S-Ag异质中空球进行二次生长, 还可以得到Ag₂S中空球的半球表面均被Ag膜所包覆的Ag₂S-Ag异质中空球.

通过油酸盐前驱体高温热解法制备出大小均匀的钴掺杂四氧化三铁球形纳米粒子, 其钴/铁摩尔比可以通过调节油酸钴与油酸铁的比例进行调变. 当产物中钴/铁摩尔比从0.024增加到0.156, 所制备的氧化铁纳米粒子的饱和磁矩从39 emu·g^-1逐渐减小到30 emu·g^-1, 而矫顽力从0 Oe升至190 Oe. 在305℃下, 随着反应体系的热解时间由0.5 h 增加到3 h, 所制备出的氧化铁纳米粒子尺寸逐渐由7 nm增加到14 nm. 热解时间较短时, 以高价态的四氧化三铁的晶型为主, 辅之以少量的氧化亚铁; 热解时间增加至2 h, 产物的晶型为四氧化三铁和氧化亚铁的复合物; 而继续增加热解时间至3 h, 除四氧化三铁和氧化亚铁之外, 还出现少量的零价态的CoFe合金, 说明铁(钴)元素经历了由三价到二价, 最后被还原为零价的过程. 随着反应温度的升高, 产物的尺寸逐渐增大, 同时产物中氧化亚铁的含量增多.

综合利用化学气相沉积、铝热反应法、汽-液-固生长法、极性面融合和稳态湍流动力学控制来大量制备双股类螺旋Zn₂SnO₄单晶纳米带. 该材料属于面心立方尖晶石型透明半导体, 在光伏器件和湿度与可燃气体传感器中有着广泛的应用. 扫描电镜、透射电镜、电子衍射、X射线衍射、拉曼光谱以及光发射等技术分析表明所得的双股类螺旋纳米带是由两个独立的Zn₂SnO₄纳米带通过扭曲纠缠和融合而成. 该双股类螺旋纳米带实际上是在轴向具有周期性的超晶格材料. 光致发光测量表明该纳米带在326.1 nm处出现强发射峰, 线宽约为1.5nm. 本研究所采用的综合制备法中的铝热反应法和稳态湍流微扰法可能有助于类似材料的控制制备.

采用银镜法和水热法制备了两种纳米Ag/CNTs(碳纳米管)复合材料, 利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、粉末X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜及能量散射光谱仪(SEM-EDS)对复合物的物相、组成、形貌和结构进行分析表征, 并运用差示扫描量热法(DSC)研究了纳米Ag/CNTs 复合材料对环三亚甲基三硝胺(RDX)热分解特性的影响. 结果表明: 纳米Ag 以10-80 nm的不规则球形“粘附”于纳米CNTs 表面,分散较均匀, 水热法制得的复合物表面纳米Ag较大、且负载的Ag粒子较多; 纳米Ag/CNTs 复合材料的加入改变了RDX的热分解过程, 使原有占主导的液相分解变为二次的气相反应加剧, RDX主分解峰形发生了明显的改变; 纳米Ag/CNTs 复合材料对RDX热分解的催化主要表现为分解温度的降低.

以氯钯酸为前驱体, 苯甲醇为还原剂和溶剂, 十六烷基吡咯烷酮(PVP)为稳定剂, 在微波辐射下制备了分散均匀、形貌均一的树枝状钯纳米结构. 产物用透射电子显微镜(TEM), X射线粉末衍射(XRD), X射线光电子能谱(XPS)进行了表征, 表明所制备的Pd纳米颗粒呈树枝状, 形貌单一, 分散均匀, 是由许多近似圆形的小颗粒自组装而成的二级结构. 对树枝状钯催化硝基苯加氢反应进行探究, 表明树枝状钯的催化活性比市售的钯碳催化剂的催化活性高.

以九水合硝酸铁为原料, 利用改进的聚合诱导胶体聚集(PICA)的方法制备出三维网络状多级孔结构氧化铁(HPH). 此结构的制备关键是在合成过程中尿素和甲醛聚合生成脲醛树脂(UF). 脲醛树脂一方面在铁的羟基氧化物生长过程中与之杂化形成杂化产物Fe-UF, 另一方面则进一步聚合, 形成脲醛树脂微球(UFM). 脲醛树脂微球作为模板诱导杂化产物Fe-UF在其表面的聚集. 微球与微球之间则由于表面存在的脲醛树脂间的聚合会相互交联形成网络状结构. 经过煅烧处理后, 脲醛树脂及脲醛树脂微球的分解导致不同尺寸孔结构的生成. 光催化研究结果表明, 产物对罗丹明B的降解效率是商用纳米氧化铁的4倍.

采用三种低温溶胶-凝胶法制备了具有不同Fe₃O₄掺杂量的磁靶向纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物, 通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱、荧光光谱(FS)及磁性能分析等表征方法筛选出包覆均匀、分散性好、磁性能优异及光催化活性较高的纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物. 以四甲基偶氮唑蓝(MTT)法检测肝癌细胞(HepG2)的存活率, 考察纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物在外磁场作用下对HepG2 细胞的光催化杀伤效应. 结果表明: 采用方法三制备的5%(质量分数)Fe₃O₄-TiO₂复合物具备核-壳结构, 在混悬液中分散性较好, 平均粒径约为50 nm, 具有较强的光催化活性和良好的磁响应性, 同时将纳米TiO₂的光响应范围拓宽至444 nm; 在外磁场作用下, 紫外光和可见光激发纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物对HepG2细胞的杀伤效应差异不大, 且均强于纳米TiO₂; 其杀伤效应在0-1.0 T范围内随着外磁场强度的增大而增强.

利用凝胶柱色谱技术, 研究者们通过两步或多步淋洗的方法实现了不同导电属性或电子结构单壁碳纳米管(SWCNTs)的分离, 并提出其分离机制主要是由不同导电属性和电子结构的SWCNTs 与凝胶填料之间作用力的差异所导致的. 基于凝胶柱色谱分离技术, 本文重点考察了超声时间对单壁碳纳米管单分散以及金属型/半导体型SWCNTs 分离的影响. 在一定的低超声功率下, 适当增加超声时间有利于SWCNTs 在十二烷基硫酸钠(SDS)溶液中的单分散. 紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)吸收光谱、拉曼(Raman)光谱和荧光(PL)光谱表征结果表明, 2 h的超声条件是获得高纯度的金属型以及不同直径分布的半导体型SWCNTs 的最优条件. 我们认为不同超声时间对SWCNTs 分离的影响主要是改变了SWCNTs 的单分散性和长度, 调制了不同SWCNTs 与凝胶之间作用力的差异, 从而导致了不同SWCNTs分离结果.

采用水辅助化学气相沉积法制备了结晶性好的一维带状SnO₂. 分别以小粒径锡粉和金修饰的小粒径锡粉作为反应原料制得带宽度不同的带状SnO₂, 小粒径锡粉作为反应原料能提高带状SnO₂的产率. 将所得SnO₂带和SnO₂纳米颗粒按不同比例混合配制成胶体, 采用刮涂法制备含不同比例纳米颗粒和纳米带的复合SnO₂薄膜并组装染料敏化太阳能电池(DSSCs)来评价带状SnO₂的电子输运性能. 组装的太阳能电池表现出与复合纳晶薄膜中一维SnO₂带的带宽度和所含比例密切相关的光电性能. 通过强度调制光电流谱的测量确定复合SnO₂薄膜的电子传输速率, 并进一步分析一维材料所具有的良好电子传输性能对光电流增加的贡献. 因为一维SnO₂带在复合纳晶薄膜中作为电子输运的快速通道可以加快电子的输运速度, 所以以适宜的比例添加具有合适宽度的一维SnO₂带可以明显提高太阳能电池的光电性能.