不同形貌ZnO纳米材料的制备和光催化性质研究

将纳米材料领域的研究热点凝练为材料化学综合实验课题。采用简单的溶剂热方法制备出不同形貌的Zn O纳米结构,使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和红外光谱仪对制备样品的结构进行表征,以甲基橙为目标物,考察Zn O纳米结构的光催化降解能力。通过该实验可使学生掌握纳米材料制备、表征和光催化性质的基本知识,激发本科阶段学生从事科学研究的兴趣。     

Ag2Se纳米晶的水热合成及表征

在低温水热条件下,以AgNO3、Na2SeO3或单质硒为反应物,制备了金属硫族化合物Ag2Se纳米晶.用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)分别对Ag2Se纳米晶的结构及形貌进行了表征分析.结果表明,所得样品为正交晶系的Ag2Se纳米晶,主要形貌为不规则的纳米颗粒;同时采用不同硒源及表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)可以获得不同形貌的纳米晶.     

中孔Ag微米盘/ZnO纳米棒阵列异质结的构筑及光催化研究

利用简单的两步合成法制备得到新颖的中孔Ag微米盘（HMDs）/ZnO纳米棒（NRs）异质结,主要包括上晶种和异质外延生长.通过简单的合成参数调控,可以制备不同纳米直径、不同长度、不同形状的ZnO NRs,进而制成不同形貌的Ag/ZnO异质结.结构新颖的Ag/ZnO异质结由一维（1D）半导体和二维（2D）纳米结构元构成,Ag/ZnO异质结具有高比表面积和开放的空间结构,在光电领域具有很重要的应用潜力.在光催化测试中,Ag/ZnO异质结表现出优越的催化活性,主要归因于结构独特的Ag/ZnO异质结的协同效应.     

表面活性剂对氧化锌微纳米晶形貌及光致发光性能的影响

以硝酸锌、氢氧化钠为原料,采用水热法制备出氧化锌微纳米晶,并研究了表面活性剂对氧化锌微纳米晶形貌的影响,探讨了不同形貌氧化锌微纳米晶的生长机理。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及光致发光谱（PL）等测试手段对产物的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明,借助表面活性剂CTAB、SDBS、PVPK90可分别制得片状、棒状和花状纤锌矿型氧化锌微纳米晶,3种形貌的氧化锌微纳米晶均具有光致发光特性,尤其片状ZnO微纳米晶的光致发光峰最强。     

水热法制备ZnO纳米棒阵列及其表征

采用两步低温水热法在Si片衬底上制备形貌规整的ZnO纳米棒阵列,纳米棒长度约为5μm.利用扫描电镜(SEM)、PL光谱测试对ZnO纳米棒的微观表面形貌和光学特性进行表征分析.探究制备过程中两次水热的生长液浓度对ZnO纳米棒形貌的影响,通过表征对比获得最优的生长液浓度范围.实验首先利用提拉退火等工序在衬底上获得ZnO的晶种层,再经过两次水热反应制备出分布均匀、有序生长、取向一致的较为理想的纳米棒阵列.     

ZnSe-Au杂化纳米晶的制备与表征

为研制新型ZnSe基杂化纳米晶,确定ZnSe-贵金属杂化纳米晶组元间的作用机制,制备出了ZnSe-Au杂化纳米晶.利用X射线衍射仪(XRD)和高分辨透射电子显微镜(TEM)研究了杂化纳米晶的物相组成、形貌和生长机制.利用紫外可见分光光度计及荧光分光光度计对杂化纳米晶的光学性能进行了表征.结果表明:ZnSe-Au杂化纳米晶生长机制为异相形核、外延生长的机制;相对于单独的Au纳米颗粒,杂化纳米晶中Au的局域表面等离子共振吸收被显著红移.由于界面电子转移过程的存在,ZnSe的光致发光猝熄.     

纳米结构材料的制备及应用进展

纳米结构材料表现出不同于传统块状材料的光、磁、声、电、催化等特性.如何实现纳米结构材料的可控制备及规模化应用,是当前纳米科技的挑战性问题之一.综述纳米结构材料的可控制备策略及应用探索,围绕晶面调控法、模板辅助法和物理场诱导法3种制备策略,以及在环境催化、能源和光学领域的应用研究,重点介绍课题组在纳米结构材料方面最新进展...     

聚合物／层状无机物纳米复合材料研究进展

从聚合物／层状无机物纳米复合材料的类型和制备方法、结构与性能表征等方面,总结了聚合物／层状无机物纳米复合材料的研究进展。利用插层复合原理制备各种聚合物／层状无机物纳米复合材料,赋予材料独特的结构,更优异的力学,热学,电磁和光学及其气体阻隔性能,具有重要的科学意义和应用前景。     

银纳米材料制备和应用进展

 银纳米复合材料由于其优良的综合性能而具有广阔的应用前景,已成为纳米材料研究的热点。本文综述了银纳米颗粒和银纳米复合材料的化学制备方法,包括化学还原法、光还原法、微乳液法、电化学法等,指出了化学还原法由于容易控制粉末粒度和形貌,生产成本相对较低,是目前研究和应用最广的制备纳米银粉的方法,在制备过程中加入保护剂是防止纳米银颗粒团聚的有效方法;分析了银纳米材料在催化材料、抗菌材料、电子电路、表面增强拉曼光谱及其他领域的应用,复合银纳米材料已经在乙烯氧化制环氧乙烷催化剂和抗菌塑料中得到商业化应用;提出制备尺寸可控、形貌可控的银纳米粒子以及各种新型功能性银纳米材料将是今后研究的方向。     

聚合物/层状无机物纳米复合材料研究进展

从聚合物/层状无机物纳米复合材料的类型和制备方法、结构与性能表征等方面,总结了聚合物/层状无机物纳米复合材料的研究进展.利用插层复合原理制备各种聚合物/层状无机物纳米复合材料,赋予材料独特的结构,更优异的力学,热学,电、磁和光学及其气体阻隔性能,具有重要的科学意义和应用前景.     

海胆状Ag/g-C_3N_4/ZnO三元复合高效光催化材料的制备

通过简单的二步水热法制备了一种具有良好光催化特性的海胆状Ag/g-C_3N_4/ZnO三元复合光催化材料,通过SEM,TEM,XRD,XPS和UV-Vis DRS等表征方法对材料进行了表征。SEM和TEM结果表明,该材料是以螺旋杆状ZnO纳米棒自组装而成的海胆状ZnO为基体的三元复合物。XPS分析表明,在Ag,g-C_3N_4与ZnO之间形成了双异质结结构。UV-Vis DRS测试表明,所得复合材料与纯海胆状ZnO相比,其吸收带边发生了较大的红移,对可见光吸收增强。氙灯照射下光催化实验结果表明,该材料相较于纯海胆状ZnO,光催化性能显著提高,效率达到97%。最后探究了Ag/g-C_3N_4/ZnO特殊的形貌结构、纳米Ag的局域表面等离子共振效应(LSPR)及g-C_3N_4与ZnO异质结的形成等因素对光催化性能的影响。     

纳米氧化锌的制备技术及其应用前景

综述了纳米氧化锌的主要制备方法,结构表征和材料特性.介绍了液相和气相合成法等不同制备方法的反应特征、产物形貌及其性能.分析了水热法、模板法、溶胶凝胶法和化学气相氧化法的生长机理.讨论了纳米氧化锌的应用前景,并对纳米氧化锌的后续研究重点提出了一些建议.     

一维纳米结构材料的水热合成:钒酸盐单晶纳米线和纳米带

一维纳米结构纳米棒、纳米线、纳米带和纳米管由于其独特的大小、形貌依赖的性质和作为纳米器件的重要组元和连接已经越来越受到广泛关注。钒酸盐晶体内在各向异性的多钒酸根长链结构和层状结构可能导致在合适溶液反应条件下控制生长成为一维纳米结构材料。基于以上考虑,一种简单容易的水热合成方法导致了预期的NaV60,6和NaV60,43H20单晶纳米线以及Nao.33Vi05nH:0 (n<1.3)单晶纳米带的控制生长。所有合成产物的相组成、结构和形貌分别通过XRD.SEM.TEM和SHED等分析技术进行分析和表征。因此,可以预期这种方法可能被应用于其它具有类似结构材料的一维纳米晶的合成。     

花状Ag/ZnO复合物的制备及光催化性能

采用水热合成法制备ZnO微米花状粉体,利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为还原剂和分散剂,在ZnO微米花状粉体表面还原不同浓度的银氨溶液,获得花状的Ag/ZnO复合物。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电镜(TEM)对它们的物性结构和晶粒形貌进行了表征,显示Ag纳米晶分散地附着在ZnO的表面。对亚甲基蓝溶液进行紫外光催化降解实验,结果表明该复合物具有很高的光催化活性。     

Ag纳米棒的控制合成

在多孔氧化铝纳米孔道内,乙二醇与Ag 反应生成银核,在一定温度下并经限域生长形成银纳米棒.用X射线衍射光谱(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及电子选区衍射(SAED)等检测手段对产物进行了表征.TEM形貌表明,制备的银纳米棒产量丰富,半径均匀,其长度约为200 nm,平均直径为60 nm,这与所用模板的孔结构相一致;SAED图表明银纳米棒是孪晶结构;XRD数据分析指出银纳米棒具有面心立方的晶体结构.     

Au对于ZnO(0001)面上Zn空位的影响

ZnO因其独特的光学性能和良好的电学特性,成为近几年来半导体研究领域中人们关注的热点材料.而在纳米尺度下,ZnO材料的热学、光学、磁学和电学性质更是表现出许多奇异特性,在许多领域有着重要应用,产业化前景看好,成为目前极具开发潜力的材料.如何制备、生长、利用功能型纳米ZnO材料组装高性能的微电子器件已成为当今人们研究的焦点课题.气相沉淀法(VLS)法是目前制备ZnO纳米结构的常用方法,利用活性剂对ZnO纳米结构生长进行控制是其显著特点.如Au,Cu,In等作为活性剂在制备ZnO纳米结构中起着重要作用,深入地了解这些元素在ZnO纳米结构生长过程中的作用,对于了解表面活性剂控制下的ZnO纳米结构的生长机理有重要意义.Meyer作了关于Cu在ZnO表面的研究[1],Northup和Neugebauer研究了In/ZnO体系[2],我们小组也进行了Au在ZnO极性面上吸附的第一性原理研究[3].     

非水相合成在非氧化物半导体纳米晶材料制备中的应用进展

半导体纳米晶材料由于具有表面效应、量子尺寸效应、介电限域效应、特殊的热学性质、光学性质及光电化学性质等而成为材料科学和化学领域的研究热点.在研究它们独特性质的时候,制备出各种高质量的纳米晶材料就成为必备条件之一.非水相合成相对于已报道的其它方法而言,具有很多优点,如:单分散性好,粒径容易控制、产物的结晶度高等,而越来越被研究者关注.本文对近几年关于半导体纳米晶材料的非水相合成方法进行了综述.     

新型还原性电纺纤维膜的绿色制备与催化应用

以天然绿茶水为溶剂代替传统的化学试剂作为静电纺前驱体溶液,采用静电纺丝技术有效地将茶水中的活性多酚类物质保留在纤维中,并通过茶多酚类物质从纤维中的缓释原位还原AgNO_3生成Ag,制备了一种新型还原性PVA/SiO_2/茶多酚(PVA/SiO_2/TP)复合纤维膜.通过扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)对纤维的形貌和结构进行表征,并进一步探索了负载有Ag纳米颗粒的复合薄膜的催化性能.结果表明:PVA/SiO_2/TP在水中具有良好的稳定性,Ag纳米颗粒均匀负载于纤维表面;而且,这种通过原位还原法制备的Ag/PVA/SiO_2纤维膜能够有效地催化Na BH4降解亚甲基蓝,表现出良好的催化性能,在催化和生物医药等领域具有潜在的应用价值.此外,整个制备过程完全符合绿色化要求,选用无污染的溶剂、绿色还原剂及保护剂,反应条件也相对温和,是一种"绿色"制备纳米材料的新方法.     

一维ZnO纳米棒光催化降解甲醛的研究

一维金属氧化物纳米材料,例如纳米管、纳米棒和纳米线,其独特的几何形貌、新颖的物理化学性质以及在纳米光学和器件的应用而引起了人们广泛的研究兴趣.在此,采用一种简单的水热法制备了直径小(30 nm)和形貌均一的一维ZnO纳米棒,对制备的氧化锌纳米棒的形貌、晶相结构、光学性质和比表面积等性质进行了一系列表征.将ZnO纳米棒用于光催化降解甲醛,当光催化液相降解甲醛时,光催化性能很稳定,降解率达90.9%;气相降解甲醛时,催化剂很稳定,平均转化率有95.6%,平均矿化率达94.5%.说明ZnO纳米棒液相气相降解甲醛显示出很好的光催化活性.     

以催化活性调控为导向的金属纳米结构可控合成

概述了具有面心立方结构的金属纳米晶体的可控合成方法,阐述了合成过程中的关键控制参数。以课题组近年来的进展为例,重点讨论了金属纳米晶体的晶面调控方法.例如,通过表面修饰剂的选择,可以有选择性地获得具体不同低指数表面晶面的纳米晶体;通过晶体生长位点的活化,在晶种介导生长过程中可以形成具有高指数晶面的纳米晶体.由于表面晶面的种类决定了纳米晶体的表面原子排列方式,其调控赋予了材料在分子吸附与活化过程中的可控性,从而使得材料具有独特的催化性能.