核壳型Ni-Pt纳米微粒的氧还原电催化性能

应用化学还原两步法制备了壳层厚度不同的Ni-Pt核壳型纳米粒子,并用XRD,XPS,TEM,SEM技术表征了微粒的表面元素组成和物理结构,用动电位扫描法考察了该纳米粒子对氧还原反应的电催化活性。实验结果表明,合成的Ni-Pt微粒为球形核壳结构纳米粒子,外直径平均值约30 nm,Ni核直径约17 nm,Pt壳层厚度约8 nm;核壳Ni-Pt/C相对Pt/C具有更高的电催化氧还原活性和抗甲醇性,电催化氧还原活性和抗甲醇能力随Pt壳层厚度改变有明显变化,变化的规律呈火山形,核壳Ni-Pt/C催化性能随Pt壳层厚度改变的机理符合"d电子调变效应"机理。     

CocorePdshell/C核壳型纳米粒子电催化氧还原性能

应用胶体粒子模板法制备不同壳层厚度的CocorePdshell纳米电催化剂。TEM、XRD和EDS证实,CocorePdshell纳米粒子基本为球形,面心立方晶型(fcc)Pd成功包覆在纳米金属Co的表面,其中,Co1Pd2纳米粒子平均直径约10 nm且粒径分布较窄。动电位、交流阻抗、循环伏安及原位傅里叶变换红外反射光谱等电化学测试结果表明:与Pd/C相比,CocorePdshell/C纳米粒子对氧还原反应(ORR)的活性有明显的提高,甚至接近于Pt/C;抗甲醇能力非常优异,对甲醇氧化几乎无活性;不同壳层厚度催化剂中,以Co1Pd2/C催化剂的活性最高,在0.5 mol/L H2SO4中氧还原峰电流密度可达175.5 mA/mg,比Pt/C的要高出20 mA/mg。     

核壳型Ru@Pt在甲醇电催化氧化反应中的电子效应研究

通过两步化学还原法合成了不同壳层厚度的核壳型Ru@Pt纳米粒子,采用X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱(EDS)等手段对粒子的晶体结构、表面元素、微观形貌及组成进行物理表征;应用循环伏安法和交流阻抗法对电催化氧化甲醇的催化性能进行电化学测试。结果显示,制备的Ru@Pt纳米粒子直径约为2~4nm,为核壳型结构;不同Ru@Pt样品氢的脱附峰随n(Pt)∶n(Ru)比值的增大呈现先增加后减小的"山形"趋势,其中n(Pt)∶n(Ru)=0.5∶1样品的脱附峰值最高;由于核层Ru对Pt壳层产生电子效应,使核壳型纳米粒子电化学活性面积增大,且电子效应越强活性比表面积越大;随着纳米粒子电子效应的增强,其比质量活性增大,甲醇反应过程的阻抗降低。     

碱性介质中Co掺杂的Pt/C电催化氧还原的性能

采用溶胶法制备了用于阴离子膜直接甲醇燃料电池的Pt-Co/C阴极电催化剂,并用X射线衍射、X射线能谱和透射电镜技术对催化剂进行了表征.结果表明,制备的Pt-Co合金颗粒分布均匀,粒径为2～6 nm,其组成与前驱体中相应金属的原子数比基本吻合.用电位线性伏安扫描法测试电化学活性及抗甲醇性.结果显示,随着碱性的增加,氧还原起始电位降低,峰电流减小,催化活性降低;相同碱性电解液中不同原子数比例的Pt-Co/C催化剂活性以Pt80Co20/C的活性最佳,其催化活性和抗甲醇性比Pt/C有显著提高,在0.1 mol/L KOH溶液中其峰电流密度达到95 mA/mg.     

源于核-壳结构普鲁士蓝/聚吡咯的铁氮共掺杂碳材料及其高效的氧还原性能

燃料电池阴极氧还原反应十分缓慢,通常需要贵金属催化剂加快反应速率。目前,燃料电池阴极氧还原催化剂主要为铂及其合金纳米颗粒,但由于其成本高,自然资源有限,稳定性差,难以大规模应用。基于过渡金属与氮共掺杂的碳材料可作为氧还原反应有效且廉价的候选催化剂,受到了广泛的关注。本文研究以普鲁士蓝纳米颗粒为模板,在其表面原位聚合吡咯,得到核-壳结构的普鲁士蓝/聚吡咯纳米颗粒,再以该纳米颗粒为前驱体,经过高温裂解制备铁氮共掺杂碳纳米颗粒(Fe-N-CNPs-X,X代表高温裂解温度)。Fe-N-CNPs-X催化剂粒径约为80 nm,Fe-N-CNPs-900催化剂在碱性电解质溶液中显示出优异的氧还原催化活性:-0.17 V电位下即可产生明显的氧还原电流,接近Pt/C催化剂的峰电位(-0.15 V);起始还原电位和半波还原电位(E_(1/2))分别为-0.03 V和-0.11 V,极限电流密度为4.90 mA/cm~2,与Pt/C的起始还原电位(-0.02 V)和半波还原电位(-0.10 V)以及极限电流密度(4.86 mA/cm~2)相当;与商业Pt/C催化剂相比,Fe-N-CNPs-X催化剂具有更优的稳定性和甲醇耐受性。上述研究结果为铁氮共掺杂碳材料的实际应用奠定了基础。     

非晶态Pt壳层Ni@Pt纳米粒子的甲醇电催化氧化动力学

通过连续两步化学还原法制备了非晶态金属壳层的Ni@Pt纳米粒子,并通过球差校正高分辨透射电镜、XRD、EDS及XPS对其微观结构及组成进行了表征。运用电化学方法研究了硫酸溶液中甲醇在该纳米粒子上的电化学反应动力学过程。结果表明:采用这种方法制备出了非晶态金属Pt包覆的Ni@Pt核壳型纳米粒子,平均粒径约为12nm,壳层厚度约为1～2nm;非晶态壳层Pt纳米粒子上的塔菲尔斜率最小值为0.075,比晶态纳米粒子的低;同时甲醇反应级数最大值可达到0.60,比晶态纳米粒子的高。这说明非晶态金属是高活性的甲醇电氧化催化剂。     

离子液体体系中石墨烯负载铜纳米粒子高效电催化氧还原反应

通过一步还原法制备了还原氧化石墨烯纳米片负载的铜纳米粒子复合材料(CuNPs-rGO-20%,CuNPs-rGO-80%,CuNPs-rGO-120%),并利用循环伏安法分别在0.1 mol/L KOH水溶液和离子液体(Ionic Liquid,IL)1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim] BF_4)电解液中进行电化学测试来研究其对氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction,ORR)的电催化效果.采用透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对所制备的纳米粒子催化剂进行表征.TEM和XRD结果表明,所制备的CuNPs-rGO-80%纳米粒子表面主要为Cu(111)晶面,平均粒径约为10 nm.电化学测试结果表明,与商业化Pt/C(质量浓度20%)催化剂相比,CuNPs-rGO-80%纳米催化剂在IL中具有优异的ORR电催化活性,ORR的起始电位更正,ORR峰电位正移150 mV,还原电流密度更大.     

焙烧温度对TiO_2纳米纤维的组成及其载铂催化剂对甲醇电化学氧化活性的影响

采用静电纺丝技术及随后的高温焙烧制备了不同晶相组成的TiO_2纳米纤维(TiO_2NFs),再经浸渍还原将Pt纳米颗粒负载于其表面,得到Pt/TiO_2纳米纤维催化剂(PT-x,x为焙烧温度).通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线能量散射谱(EDS)等测试手段对样品的晶相、微结构和化学组成进行了表征.测试结果表明,随着焙烧温度的升高,TiO_2纳米纤维中金红石相含量相应增大,550℃下焙烧获得的TiO_2纳米纤维中金红石含量为2.67%.所制备的催化剂中,Pt负载量均大约为20%,Pt纳米颗粒均匀地分布于TiO_2纳米纤维表面,其中PT-550所负载的Pt纳米颗粒最小.电化学测试结果表明,PT-550催化剂具有较好的催化甲醇氧化活性、抗CO中毒能力和稳定性.     

FeNi/SiO2核 - 壳纳米球的制备及磁学性质

利用共沉淀结合氢气还原法制备球形核 - 壳结构的γ - FeNi/SiO2纳米复合材料.用X射线衍射(XRD)确定样品的相组成,用透射电子显微镜(TEM)观察样品的形貌,用振动样品磁强计(VSM)测定样品的磁性能.结果表明:pH值是影响核 - 壳纳米结构形貌的重要因素;pH值为9左右且还原温度为700 ℃,制备出的纳米粒子具有近似的球形核 - 壳结构:纳米颗粒是以γ - FeNi合金为核心,其平均粒径大约为80 nm,外面包覆非晶SiO2壳层的核 - 壳结构;随着SiO2质量分数增加,样品的饱和磁化强度明显下降.随着还原温度升高,纳米粒子的尺寸大小略有增加,其饱和磁化强度明显增大,但矫顽力下降,这主要归结于铁镍与铁镍氧化物界面存在交换耦合相互作用.     

羰基簇合物途径制备的碳载Pt-Co催化剂阴极抗甲醇性能

通过Pt和Co羰基簇合物途径制备了碳载Pt—Co(Pt-Co／C)复合催化剂．其金属粒子的平均粒径小．相对结晶度很低．与商业化的E-TEK Pt／C催化剂相比,该催化剂具有较好的抗甲醇性能和电催化氧还原活性．     

下底层Ti引导制备Co-Pt垂直磁记录薄膜的研究

在加热的玻璃基板上,通过磁控溅射的方法沉积金属Ti作为下底层,然后沉积不同成分的Co1-x-Ptx(x=0,15%,26%,35%)磁性薄膜.利用振动样品磁强计(VSM)和X射线衍射技术(XRD)分析了薄膜的磁性能和晶体结构.结果表明Pt原子分数对Co-Pt晶格常数有重要影响,随着Pt原子分数的增加,Co晶格常数(a,c)增大,从而减小Co-Pt与下底层Ti在(00.2)晶面之间的错配度,有利于c轴取向垂直膜面排列,获得了较好的磁性能.引入Ti和SiO2共溅射制备下底层,研究发现随着SiO2体积分数的增加,Co-Pt薄膜的垂直磁性能得到改善.     

水溶性纳米SiO2的制备及其摩擦学性能

以硅酸钠为原料,采用聚乙二醇为表面修饰剂及聚丙烯酸钠为分散剂,通过CO2沉淀法制备了水溶性纳米SiO2.通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对水溶性纳米SiO2粒子进行表征;利用四球机考察了水溶性纳米SiO2粒子及其同辛丁基二硫代磷酸双β羟乙基十八胺盐(简称DDPN)...     

磁性纳米粒子的制备及其细胞分离方面的应用

介绍了一种始终在溶液中制备Fe3O4磁性纳米粒子的化学共沉淀,并对制得的粒子进行表面修饰的方法．通过IR,XRD和AFM等测试仪器对样品进行了表征．结果表明：采用化学共沉淀的方法制备出的磁性纳米粒子具有单分散性,且粒径比较均一,约在30nm．由于制备过程均在液体中进行,故制备周期短,污染小．同时利用自制的免疫磁性Fe3O4纳米粒子能较好地分离脐血中的CD133细胞,细胞体外扩增明显．     

胃蛋白酶对CdS纳米粒子的表面修饰及分析应用

以巯基乙酸为稳定剂及表面修饰剂,在水溶液中合成了平均粒径为10 nm左右的CdS纳米粒子,用胃蛋白酶改变CdS纳米粒子的表面修饰状态并研究了其系列特性.CdS纳米粒子在292 nm附近有强的紫外吸收,有524.8 nm的荧光发射,胃蛋白酶对其表面修饰后,紫外吸收峰位不变,荧光峰位蓝移至462.4 nm,荧光强度降低.温度及pH值对表面修饰产生影响.在最佳实验条件下,胃蛋白酶质量浓度在2～20 mg/L范围内与荧光降低值之间成线性关系,检测限 (3σ) 为0.13　mg/L (n=10),方法可用于人体胃液胃蛋白酶的测定.     

电弧法合成填充金属纳米粒子的碳纳米管

用阳极弧法合成了碳纳米管内包覆铁和钴等金属纳米粒子.对合成物用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、电子能谱(EDS)和Raman光谱等方法进行了鉴定和表征.发现包覆粒子的多壁碳纳米管的平均直径约为35nm,其端部和内部包覆的粒子不连续分布、粒径基本均匀,约为20nm.分析了阳极弧等离子体法合成碳纳米管内包覆金属纳米粒子的形成机理.     

BiVO4纳米复合氧化物的制备及光催化性能研究

采用柠檬酸络合法合成了BiVO４纳米粒子,并对其光催化性能进行了测试。试验结果表明,平均粒径约有24nm,由于粒径小、比表面积较大,因此该材料对水溶性染料有较大的吸附作用。     

Bi2O3/Cu-O-Cr核壳结构纳米复合物的合成

采用沉淀法制得球形单分散Bi2O3纳米粒子；通过共沉淀法制备球形单分散Bi2O3／Cu-O-Cr核壳结构复合纳米材料,通过X射线衍射、透射电镜、能谱分析和红外光谱等技术表征所合成材料的成分组成、晶体结构、微现形貌以及颗粒尺寸，并对Bi2Oa／Cu-O-Cr核壳结构的复合纳米粒子的形成机理进行研究。研究结果表明：在包覆前先对Bi2O3粒子进行表面铵离子（NH4^＋）功能化是形成均匀核壳纳米结构的关键；铜铬包覆层以氨配合物的形式包在Bi2O3粒子表面，形成棱壳结构的复合粒子，复合粒子的平均粒度为78nm．核厚为60nm．     

随机分布纳米颗粒增强陶瓷基复合材料性能数值模拟分析

基于蒙特卡罗方法,利用ANSYS的APDL参数化设计语言,构建随机分布纳米颗粒增强陶瓷基复合材料性能数值分析模型,利用均质化理论计算不同体积比纳米颗粒增强陶瓷基复合材料的热膨胀系数、有效弹性模量和热残余应力。结果表明,所建模型计算的结果与用经典理论方法计算的结果基本吻合,证明所建模型是可靠的,其中三维模型能更准确地分析纳米颗粒体积比较大时微观结构对应力分布状态的影响。     

垂直磁记录薄膜交换耦合作用及开关场分布的测量

采用Lakeshore7407型振动样品磁强计,以Co-Pt垂直磁记录薄膜为例,详细介绍了垂直薄膜等温剩磁(isothermalremanentmagnetization,IRM)曲线、直流退磁剩磁(directcurrentdemagnetizationremanence,DCD)曲线的测量方法和退磁因子的计算方法,并给出根据退磁场修正后的IRM和DCD曲线计算垂直磁记录薄膜曲线和开关场分布(SFD)的方法.最后详细讨论了薄膜的微观组织和易磁化轴取向分布对退磁场、交换耦合作用和SFD的影响.结果表明:退磁场的存在使得直接测量得到的晶粒间交换耦合作用偏小,开关场分布宽化;影响晶粒间交换耦合作用的内在原因是介质的微观组织和易磁化轴的取向分布.