纳米结构

摘要： 基于等离激元纳米材料具有优异的光学调控性能,综述了等离激元荧光增强的基本机理,分别阐述了具有特定功能的等离激元增强荧光的纳米结构(PEFNSs)的构效关系,包括等离激元纳米核的材料、形状、尺寸、等离激元纳米颗粒(PNP)与荧光物质间的距离以及荧光物质种类对荧光增强的影响,最后综述了PEFNSs在生物传感器、生物成像和光热疗法和光动力疗法等生物医学领域中的应用,且其在生物、物理、化学等领域的应用具有重要意义。

摘要： 木质素是植物细胞壁荧光的主要来源,是一种天然高分子荧光材料,但木质素的荧光机理和调控机制不明确,制约了其荧光特性的高值利用。本文从木质素荧光团化学结构的筛选和木质素荧光团间聚集耦合态的研究两方面出发,系统地综述了木质素荧光的研究现状,并分别对其研究思路和存在的科学问题进行了总结和凝练。分析表明,首先,由于木质素的自吸收效应和荧光淬灭剂的存在,仅从荧光强度和发射波长两方面筛选与真实木质素荧光相近的模型物作为其荧光团的结论存在一定局限性;其次,木质素荧光团间存在相互作用,单独分析木质素荧光团的化学结构意义有限,木质素真实发光基团是这些荧光团间的聚集耦合态;再次,在木质素微结构聚集行为研究和聚集诱导发光理论的基础上,已从宏观层面明确了木质素胶团间和胶团内两种基本聚集行为对其荧光的影响规律和作用机制,今后的研究应完善木质素聚集荧光行为的关联模型,并从微观分子层面深入揭示木质素荧光团间的耦合机制;最后,木质素荧光并非是一个单纯的光物理性质研究,更是一个由木质素化学结构解析、木质素微结构调控、木质素激发态能量转移等多方向交叉形成的综合性课题,揭示木质素荧光机制仍然是一个具有挑战性的工作,进而会对木质素其他方向的研究起到促进作用。

摘要： 本文采用一种简单、有效的规模化溶液化学策略,在基底(如商用氟掺杂氧化锡透明导电涂层玻璃(FTO))和光活性薄膜(如赤铁矿)之间形成丰富的背接触界面,并用于低成本水氧化反应.高分辨率电子显微镜(扫描电镜、透射电镜、扫描透射电镜)、原子力显微镜、元素成像(电子能量损失谱和能量色散谱)和光电化学研究表明,可通过前驱体溶液的化学成分工程来有效降低机械应力、晶格失配、电子势垒和FTO与赤铁矿在背面接触界面之间的空隙以及FTO与电解液之间的短路和有害反应,进而提升这些低成本光阳极对水氧化反应以及PEC水分解清洁、可持续地生产氢气的整体效率.本研究对通过最小化在介孔电极的背接触界面和晶粒边界上的电子-空穴复合,进而提高电荷收集效率具有重要意义,可提高低成本PEC水裂解装置的整体效率和规模化的能力.

摘要： 正极是锂-氧气(Li-O_(2))电池的电化学反应场所,其直接决定了电池性能。本研究采用泡桐木为原材料,在NaCl/CoCl_(2)混合熔融盐介质中,以三聚氰胺和硫脲为氮源和硫源,一步热解炭化制备出Co、N、S共掺杂的三维自支撑多孔炭材料(wd-NSC),并直接用作Li-O_(2)电池正极。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、氮气吸脱附、拉曼光谱、X射线光电子能谱等对所获三维自支撑多孔炭材料的形貌、晶体结构与化学成分进行了表征。研究结果表明,Co、N、S共掺杂的三维自支撑多孔炭材料表现出高比容量(在0.05mA/cm^(2)的电流密度下,放电比容量可达12.83mA·h/cm^(2))和出色的循环稳定性(在电流密度为0.1mA/cm^(2)和限定容量为0.5mA·h/cm^(2)下,循环寿命可达125次),优异的电池性能可归因于三维分级多孔结构及Co、N、S共掺杂的协同作用。

摘要： 发展可替代能源对缓解全球能源问题具有重要意义.直接甲醇燃料电池(DMFC)因其工作温度低、能量密度高以及低污染物排放特性正逐渐成为最有发展前景的便携式能源技术之一.目前,其商业化进程主要取决于阳极甲醇氧化反应(MOR)的动力学快慢.贵金属作为最常用的阳极催化剂得到了广泛的研究,但是其稀缺性以及易受COads中间产物中毒影响限制了其应用.考虑到以上问题,具有优异抗中毒能力的低Pt或者非Pt纳米催化剂的设计和研发变得十分重要.本文从DMFC阳极电催化原理出发,总结了过渡金属基催化剂(过渡金属−贵金属催化剂、过渡金属催化剂以及自支撑催化剂)在MOR中的研究进展.重点强调了纳米催化剂的组成成分、多孔结构、高指数面、晶体缺陷以及顶点增强效应等对其电化学性能的影响.最后,展望了过渡金属基电催化剂在DMFC中所面临的机遇和挑战.

摘要： 为了从纳米尺度了解表面结构和润湿性对池沸腾液体与固体壁面的传热性能,本文采用分子动力学方法研究了超亲水至超疏水不同润湿性的液体氩在光滑表面和含凹、凸半球纳米结构表面的沸腾传热过程,分析了三种表面上液氩在受热过程的形态、温度、热流密度等相关参数的变化情况。结果表明,液氩层沸腾过程大致可分为液氩层吸附于固体表面和液氩层从壁面脱离两个加热阶段,当液氩层吸附于固体表面时,温度升高、热流密度及气态氩原子产生速度均大于液氩层脱离壁面时的情况,在这两个阶段亲水表面上氩原子温度变化有明显的拐点,而疏水表面在两个阶段加热过程相差不大。亲水表面上的微结构能吸附更多液氩原子,促进了气泡产生及加速温度、热流密度的变化,而在疏水及超疏水微结构表面,微纳结构与液氩间的气膜层促进了气泡产生,计算结果为池沸腾传热及微结构选择提供了理论依据。

摘要： 北京航空航天大学以广泛用作时效硬化铝合金的商用2024铝合金为例,对通过结合粉末冶金和高压扭转来提高时效硬化铝合金的强度进行了深入研究,所获得的多层次纳米结构2024铝合金表现出非常高的抗拉强度,接近1 GPa。本项研究先通过高压扭转制备多层次的纳米结构2024铝合金,然后采用预烧结粉末进行自然时效处理。粉末引入的氧化物颗粒不仅在HPT工艺中将Al晶粒细化为115 nm,将亚晶粒细化为36 nm。

摘要： 文章采用高能球磨法制备纳米结构Fe-Si粉末,探讨了球磨时间、球料比例、球磨速度、Si含量等球磨参数对制备的纳米结构Fe-Si粉末的平均晶粒尺寸的影响。结果表明,球磨后的粉末呈不规则片状,平均晶粒尺寸达到了纳米级,并且有不同程度的团聚现象。随着球磨时间的增长,纳米结构粉末的平均晶粒尺寸变小,粉末变得更加均匀,在球磨48 h时,平均晶粒尺寸减小到约11 nm;大球料比球磨比小球料比球磨所得粉末的平均晶粒尺寸小;球磨机转速对所制备粉末的平均晶粒尺寸有较大的影响,球磨机转速越高,球磨粉末的平均晶粒尺寸越小;混合粉末中Si含量对球磨粉末的平均晶粒尺寸有一定的影响。

摘要： 美国太平洋西北国家实验室研究人员最近验证了一种全新的先进的制造工艺,可以直接从高性能铝合金粉末中生产出纳米结构的棒、管材。该研究团队采用新型固相处理方法,缩减了铝合金粉末传统挤压加工过程中的几个步骤,同时显著提高了产品的延展性,即使用PNNL的剪切辅助加工和挤出技术或ShAPE^(TM)直接从粉末中挤出纳米结构铝棒。

摘要： 电催化是发展可持续洁净能源技术的基础科学,是电化学能源转换和物质转化的关键环节.精准合成催化活性纳米结构是制约很多电催化反应走向实际应用的重要挑战.与湿化学合成、固相合成和气相沉积等传统方法相比,电化学合成是一种简单、快速、廉价及可控的高效催化材料制备方法,也是一种最为直接的一体化电极制备方法.本文综述了近年来利用电化学合成方法制备高效能源催化材料的研究进展.首先,简要介绍了电沉积、阴极腐蚀、电化学去合金化、电化学置换、电化学剥离和电化学修饰等几种主要电化学合成方法的基本原理,并讨论了电化学合成中电势、电流和电解质组成等关键合成参数的影响.然后,重点讨论了电化学合成的催化材料在燃料电池、电解水、二氧化碳/一氧化碳电还原、电化学合成氨、有机分子电化学转化等重要电催化反应中的应用.这些催化材料按照形貌可分为单原子催化剂、球形纳米粒子、形貌可控的纳米粒子、二维层状/片状纳米材料和三维纳米结构等.电化学合成在制备结构明确的单原子催化剂上具有其它合成方法不可比拟的优势.与胶体化学方法相比,电化学合成的尺寸和形貌可控的纳米粒子具有表面清洁、无表面附着的有机配体以及不需要焙烧等催化剂预处理的特点.除形貌外,电化学合成还可以制备在原子尺度上具有特定几何和电子结构的催化活性纳米结构.电化学方法也是催化剂修饰和再生的一种重要途径,结合特定的电化学程序,可在连续操作条件下实现催化材料的原位再生.通过讨论代表性的催化剂案例,分析这些催化剂在电催化应用中的构效关系,阐明了电化学合成方法在催化剂理性设计和制备中的独特优势.最后,总结了当前电化学合成催化材料方面存在的问题和研究挑战,并展望了未来的发展方向.电化学合成的能源催化材料在热催化、光催化等领域的应用价值仍需进一步探索.此外,电化学合成在金属有机框架、高熵合金等新兴功能材料的制备上也具有很好的应用前景.如何利用电化学的特点并结合原位表征、大数据预测等先进实验和理论方法,更加精准、可控地合成催化活性纳米结构依然是未来该领域重要的研究机遇.

摘要： 磷是人体不可缺少的一种元素,同时也是自然界不可回收的珍贵资源.众所周知,磷矿藏在地球上分布极不均匀且储藏量十分有限.因此,如何实现磷资源的有效利用与回收是现今研究的一大热点.其中,以零价铁为材料进行磷酸盐的回收,因其具有材料简单易得、回收效率高等优点而被人们关注.采用来自湖北恩施的鲡状赤铁矿，样品破碎后过200目标准筛，经管式炉在氢气氛围下的不同温度(250°C, 300°C,350°C,400°C,450°C,500°C,550°C,600°C)锻烧1h。进行XRD,BET等表征，并在实验室条件下进行磷酸盐回收实验。结果表明，天然鲡状赤铁矿主要矿物组成是赤铁矿，主要化学组成是Fe2O3。在锻烧过程中，赤铁矿特征峰逐渐减弱，在350°C时，出现磁铁矿(Fe3O4)特征峰，450°C开始Fe0特征峰并随着温度的升高逐渐增强，表明结晶度逐渐升高，结合谢乐公式发现晶粒尺寸逐渐增大。在550°C时赤铁矿已完全转变为Fe0，且具有较大的比表面积和孔径。批式实验表明，600 °C锻烧的样品具有最好的回收磷性能，这是因为随着锻烧温度的升高(250-600°C)，赤铁矿经过了从Fe2O3→Fe3O3→FeO→Fe0的过程，表明赤铁矿在还原氛围中遵循逐级还原的规律。综上，赤铁矿通过还原实现纳米结构化形成Fe0具有优越的磷酸盐回收性能，为矿物资源的有效开发和综合利用提供了新思路。

摘要： 本研究旨在筛选白术多糖纳米结构脂质载体(PAMK-NLC)的最佳制备工艺,并对其体外免疫活性进行评估.采用熔融乳化超声法制备PAMK-NLC;考察纳米粒子的形态,粒径分布和包封率;在单因素实验的基础上,采用响应面法(response surface methodology,RSM)对制备工艺进行优化;以PAMK溶液和空白NLC作为对照,用MTT法测定了其对小鼠T、B淋巴细胞增殖的影响.试验结果显示,PAMK-NLC的最佳制备条件为:硬脂酸和辛癸酸甘油酯质量比为2∶1,泊洛沙姆188和卵磷脂质量比为2∶1,超声时间为12min.在该条件下制备的PAMK-NLC的包封率为76.85±0.38％,分散系数为0.281.同时,NLC能够提高PAMK促进小鼠淋巴细胞增殖的能力.因此,NLC作为PAMK的载体是切实可行的.

摘要： 阐明二元ZrN涂层，三元Zr-Y-N涂层、Zr-Si-N涂层纳米复台涂层以及ZrN/Si3N4纳米多层涂层的塑性变形机制;研究了加载基体偏压，掺杂活性元素、引入纳米复台结构以及纳米多层对氮化物硬质涂层塑性变形机制的影响作用;利用涂层的塑性变形机制理论.探究纳米结构氮化物硬质涂层的致硬机理.

摘要： 由于光照具有清洁、操控简单、强度可调等特性,因此光响应的分子开关广泛用于不同的化学领域.一个突出的例子是可以容易地合成和改性的偶氮苯,它具有高量子产率和消光系数,并且也有着光良好的诱导E/Z异构化的可逆性.偶氮苯衍生物与β-环糊精（β-CD）形成稳定和光响应的主客体复合物，而葫芦[6]脲可以与多胺类分子形成非常稳定的包合物。基于此，合成了偶氮苯修饰的多胺类分子，它具有优异的水溶性和良好的光稳定状态。由于偶氮苯类分子在光照成顺式之后，其可以从环糊精空腔中脱出，从而实现可逆的[3]准轮烷和[2]准轮烷的变化。有趣的是，该化合物在电子显微镜下有着较规整的纳米结构，实现了可逆的光控形貌转化。

摘要： 钛及其合金因具有良好的生物相容性、优异的耐蚀性以及与骨组织相接近的机械力学性能而被广泛应用于人体内的硬组织替换.然而,机械加工与抛光而成的钛种植体表面呈生物惰性,当植入生物体内时,材料与周围组织之间能形成一层纤维包裹层,引起植入体失效.为了提高钛金属的生物活性,许多表面改性技术被应用于钛表面的修饰与活化,如碱热处理、电化学阳极氧化以及等离子体浸没离子注入等,但通常采用这些方法改性的钛金属在表面结构或组分上相对单一,不能模拟自然骨的多尺度与多组分特征,从而影响植入体在体内的生物活性与生物相容性.

摘要： 本文基于层流扩散火焰研究了碳烟颗粒的形貌和纳米结构的演变过程.研究的燃料包括正庚烷、正丁醇以及二者的等体积混合物(H50B50).采用热泳探针法采样并使用透射电子显微镜TEM进行样本观测.总体来说,正丁醇火焰中产生的碳烟颗粒尺寸最小,数量也最少,其次是H50B50和正庚烷火焰;在碳烟发展过程中积聚颗粒的分形维数呈现单调递增的趋势.在碳烟生长阶段,微晶长度会减小,层间距会增大;随后,碳烟石墨化程度增大,微晶长度增大,微晶曲率和层间距减小;在碳烟发展后期,外层大量微晶被氧化,微晶曲率会增大.另外,正丁醇火焰尖端中成熟的碳烟具有最大的微晶长度和曲率以及最小的层间距.

摘要： 本文对商业碳黑颗粒(Carbon Black)和柴油机碳烟颗粒(Diesel Soot)在N2环境下不同温度热老化处理1小时和5小时,并分别采用等温和非等温2种方式对热老化处理之后的碳烟颗粒进行氧化试验,考察热老化对碳烟颗粒氧化特性的影响.结果表明,热老化过程对两种颗粒物氧化活性均有降低作用,对柴油机碳烟颗粒物氧化活性降低更明显.老化时间对颗粒物氧化活性影响效果与老化温度有关.老化温度越高,老化时间对颗粒物氧化活性降低越明显.动力学参数计算表明,碳黑颗粒的活化能在163kJ/mol-187kJ/mol之间,柴油机碳烟颗粒活化能在187.9kJ/mol-217.8kJ/mol之间,热老化过程使碳黑颗粒和柴油机碳烟颗粒活化能上升,表明颗粒物氧化活性降低,柴油机碳烟颗粒活化能上升幅度更大.热老化过程降低颗粒物氧化活性主要有两点原因:颗粒物表面附着挥发性有机物含量降低以及颗粒物纳米结构石墨化程度升高.HRTEM图像表明,热老化过程使颗粒物碳层长度增长,扭曲度降低,石墨化程度升高,导致氧化活性降低.

摘要： 在药物化学中有一类重要的关环反应:Bischler-Napieralski反应,是合成异喹啉、咔啉等氮杂环化合物的有效方法.虽然这个反应从发现至今已有一百多年的历史,但是目前为止,其应用范围还仅仅局限在药物中间体及天然产物的合成上.前期以Bischler-Napieralski关环反应为关键步骤,将其运用到菲啶衍生物的合成上,合成了基于菲啶的线型和全梯形共轭聚合物.最近，针对目前氮杂环体系，特别是具有大π结构的1,10-邻菲罗啉衍生物的合成方法有限等问题，通过合理的分子设计和合成条件的优化，将这一反应成功拓展至稠环1,10-邻菲罗啉衍生物及类似物的合成上，为己有方法难以合成3, 4, 7, 8位π扩展的可溶性稠环邻菲罗啉衍生物及类似物提供新的制备方法。在此基础上，研究了含稠环1,10-邻菲罗啉分子在溶液中的超分子自组装。在氢键、范德华力和π-π作用下，这些分子能够自组装形成一维有序纳米结构，并对质子、金属离子具有响应特性。

摘要： 对于几何粗糙结构对表面润湿性的影响,研究的趋势从大尺度向纳米级转移.几何结构也由简单趋于复杂.本文通过分子动力学模拟的方法,来研究纳米级的几何粗糙结构对润湿性的影响,并想揭示纳米尺度下,表面分级几何结构对润湿性的影响.通过对比分析得到以下结论:1.Cassie-Baxter方程对的一级规则纳米粗糙表面接触角的预测是较为准确的.2.满足Wenzel假设的算例与Wenzel理论对比,结果有所偏离,分析了导致偏离的原因.3.通过碳构型表面润湿性模拟得到的接触角与固液间相互作用能得相互对比,论证了二级规则粗糙结构对增加表面的疏水性有一定帮助.4.发现了在一个本身疏水的表面增加合适尺度的起伏能给水滴增加束缚.解释了带有合适尺度起伏的具有规则细结构的表面的表观接触角反而小于不带起伏的具有规则细结构的表面的现象.

摘要： 本文通过两步法合成了ɑ-Fe2O3薄膜,ɑ-Fe203是n型间接带隙半导体，首先是通过简单的化学腐蚀法在铁箔基底上制备出了β-FeOOH薄膜,再将制备的β-FeOOH薄膜在N2中退火,即可得到ɑ-Fe2O3薄膜.通过SEM表征分析得到了纳米棒、纳米线,纳米片、菜花状纳米形态结构.所制备的样品经过Co2+的修饰后,由于表面态钝化和空穴注入效率的提高,其光电流明显增大.

摘要： 本发明的一个方式的纳米晶体的排列方法具有以下工序：第1工序，将钛酸钡纳米晶体和/或钛酸锶纳米晶体和非极性溶剂加入容器中；第2工序，从容器内采集含有钛酸钡纳米晶体和/或钛酸锶纳米晶体的上清液；第3工序，通过将具有凹凸结构的基板浸渍于所述上清液并捞起，利用毛细管现象将所述上清液涂布于所述凹凸结构表面，使所述纳米晶体在所述凹凸结构上排列。

摘要： 本发明的一个方式的纳米晶体的排列方法具有以下工序：第1工序，将钛酸钡纳米晶体和/或钛酸锶纳米晶体和非极性溶剂加入容器中；第2工序，从容器内采集含有钛酸钡纳米晶体和/或钛酸锶纳米晶体的上清液；第3工序，通过将具有凹凸结构的基板浸渍于所述上清液并捞起，利用毛细管现象将所述上清液涂布于所述凹凸结构表面，使所述纳米晶体在所述凹凸结构上排列。

摘要： 本发明涉及生产连接至驻极体基板连接的胶体纳米颗粒的定向单层或多层组件的方法，该方法包括步骤(4)根据正和/或负电荷的图案给予驻极体基板表面电势，和步骤(6)使驻极体基板与胶体分散体接触。胶体分散体包含电中性或接近中性且可电极化的胶体纳米颗粒，以及非极化或弱极化的分散介质。表面电势的绝对值和可极化纳米颗粒的浓度分别为不低于第一表面电势阈值和不低于第二浓度阈值，从而获得具有期望的几何形状的组件，其中就不存在不期望的缝隙而言，至少第一层是紧凑的，该不期望的缝隙的尺寸为大于两个相邻纳米颗粒的尺寸，优选不大于一个纳米颗粒的尺寸。

摘要： 本发明制造含碳的棒状体和/或板状体三维地结合而成、在上述棒状体和/或上述板状体中形成了用石墨烯多层膜壁划定的肺胞状的孔的碳纳米结构体。此外，制造在上述碳纳米结构体的上述孔中负载有金属体的负载金属的碳纳米结构体。

摘要： 本发明是具备含有碳的棒状体或环状体枝状分支形成的树状碳纳米结构体、和内包在上述碳纳米结构体中的金属体，构成内包金属的树状碳纳米结构物。还构成树状的碳纳米结构体，它是含有碳的棒状体或环状体枝状分支形成的。

摘要： 本发明提供了一种采用了流化床反应器来制备碳纳米结构体的方法。所述方法通过使一部分合成的碳纳米结构体剩余并使用其作为提高反应器内部的流动性的流体材料，从而优化了反应器内部的流体材料和催化剂的流动性，而能够有效连续制备碳纳米结构体。

摘要： 本发明制造含碳的棒状体和/或板状体三维地结合而成、在上述棒状体和/或上述板状体中形成了用石墨烯多层膜壁划定的肺胞状的孔的碳纳米结构体。此外，制造在上述碳纳米结构体的上述孔中负载有金属体的负载金属的碳纳米结构体。

摘要： 本发明是具备含有碳的棒状体或环状体枝状分支形成的树状碳纳米结构体、和内包在上述碳纳米结构体中的金属体，构成内包金属的树状碳纳米结构物。还构成树状的碳纳米结构体，它是含有碳的棒状体或环状体枝状分支形成的。

摘要： 本发明的目的在于提供一种容易进行表面改性处理的纤维状碳纳米结构体。本发明的纤维状碳纳米结构体的温度微分曲线的峰的半峰宽为38°C以上且小于90°C，上述温度微分曲线为通过干燥空气环境下的热重分析得到的热重曲线的一次微分曲线，上述峰的峰顶高度的1/10高度处的高温侧温度为658°C以上。

摘要： 本发明提供一种易于进行表面改性处理的纤维状碳纳米结构体。本发明的纤维状碳纳米结构体通过在干燥空气环境下的热重分析得到的热重曲线的一阶导数曲线的峰的对称性系数为3.70以下。在此，热重曲线的一阶导数曲线能够作为热重曲线的温度导数曲线或热重曲线的时间导数曲线。