中国科大硒材料合成及其电化学储氢研究获新进展

近日，中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）谢毅教授领导的课题组发展了一种可见光辅助光热化学合成的新方法，成功地控制合成了微米管状、亚微米棒状、梭形纳米棒状、刺猬状纳米棒组装体等不同形态的特殊硒材料。研究结果表明硒材料形貌与结构对其电化学储氢性能有显著影响，如硒亚微米管的电化学储氢性能明显优于梭形纳米棒。该成果发表在4月10日出版的国际著名化学期刊Angew．Chem．Int．Ed．上。     

表面铝氢氧化物微/纳米结构的制备与表征

为了解决微/纳米粉体在吸附、催化等方面易团聚、回收难、利用率低的问题。通过水热法在金属铝表面原位制备铝氢氧化物,探究了氨水浓度、温度和时间对铝氢氧化物外观形貌和组成结构的影响规律。结果表明:溶液中加入氨水时,表面生成拜耳石微米棒状铝氢氧化物。氨水浓度对铝氢氧化物形貌影响较为明显,随氨水浓度增大,表面棒状结构增多。溶液中未加氨水时,铝表面生成拟薄水铝石纳米片状结构铝氢氧化物,并且随着温度的提高和时间的延长,铝氢氧化物纳米片的密度增加、结晶性提高;同时制备的该铝氢氧化物纳米片是疏松多孔的,有利于增大比表面积。     

MoO3纳米材料的合成及电化学嵌镁性能研究

以一级有机胺为模板,制了薄层状的纳米MoO3-Temp,该材料具有3.5 nm左右的层间距.对MoO3-Temp薄层状纳米材料、微米级棒状MoO2超细材料及多晶M00.的电化学嵌镁性能进行了比较,发现层状结构缩短了镁离子的迁移路径,并且在层间还可以储存电解液,从而有利于镁离子向其晶格内部迁移.     

电喷法合成TiO2纳米纤维与微米球及其光催化制氢性能

采用电喷法合成了TiO2纳米纤维与微米球.通过X射线粉末衍射、扫描电镜、紫外可见漫反射光谱和比表面积与孔径分析,对TiO2纳米纤维与微米球进行了结构表征.详细研究了影响TiO2纳米纤维与微米球成型的各种因素.结果表明,电喷所用的聚合物溶液的黏度是TiO2纳米纤维与微米球成型的关键因素.光催化分解水制氢测试表明,与TiO2纳米颗粒相比,TiO2纳米纤维与微米球的光催化分解水产氢活性分别提高了80%和60%.     

应用梯形纳米结构增强纳米棒表面电场

棒状纳米结构作为衬底,已经被广泛地用于表面增强拉曼散射.为进一步增强纳米棒表面电场,从而提高被探测分子的拉曼信号强度,本文设计了梯形-棒状纳米结构.应用梯形纳米结构中电子的纵向振动所产生的电场激发纳米棒中电子的横向振动,实现纳米棒表面电场级联增强的效果.另外,本文还研究了梯形-棒状纳米结构的形貌参数对其表面等离子体共振的影响.     

Mg、Al、Zn、Fe金属纳米粉和微米粉热重行为和燃烧热的比较研究

考察了通过多种方法分别制备的Mg、Al、Zn、Fe活泼金属纳米粉的热重行为、燃烧热等性能,并和相应的金属微米粉做了对比.结果表明:金属纳米粉(Fe、Zn、Al、Mg)比相应微米金属粉反应活性强,更容易被氧化或燃烧,且易被氧化或燃烧完全,但是纳米金属粉的金属含量低于微米金属粉;纳米金属粉的燃烧热值略大于金属微米粉,但是由于纳米铝粉含有氢氧化铝,其燃烧热值低于微米铝粉;纳米金属粉和微米金属粉都可以增加煤油的燃烧热值,但是纳米金属粉更容易分散到煤油里,燃烧以后不会象微米金属那样有结块现象.     

纳米级氢氧化镍与微米级球形氢氧化镍性能比较

为开发高容量、高循环性能镍氢电池,分别使用共沉淀法和固相沉淀转化法,合成了微米级球形氢氧化镍和纳米级氢氧化镍,并对其结构、形貌以及电化学性能进行了对比研究.XRD谱图分析、充放电以及循环伏安测试结果表明,纳米级氢氧化镍比微米级球形氢氧化镍具有更高的电化学活性,而微米级球形氢氧化镍在可逆性、电极循环寿命方面比纳米级氢氧化镍具有更为优越的性能.纳米级氢氧化镍与微米级球形氢氧化镍掺杂使用可收到较好的效果.当纳米级氢氧化镍以质量分数为8%与微米级氢氧化镍掺杂使用时,放电容量提高了约9.6%,同时电极循环性能也得到了一定提高.     

棒状纳米氧化锌的控制制备及其对苯酚的降解

通过水热方法控制制备了棒状纳米氧化锌光催化剂，采用X射线衍射（XRD）、电子透射电镜(TEM)、BET比表面积测试、激光粒度分布等测试手段对产物结构和形貌进行了表征。以苯酚废水为目标降解物，研究并比较棒状纳米氧化锌光催化剂对苯酚的光降解性能。结果表明，通过调控制备条件，可以得到一系列不同尺寸、不同长径比的棒状纳米氧化锌光催化剂，该工艺简单，易于放大，其光催化活性随比表面积变大而提高。光催化反应120 min 时，棒状纳米氧化锌光催化剂对苯酚的降解率均可达到80%以上，优于目前应用最广泛的光催化剂Degussa P25。     

纳米和微米ZnO对鲫鱼的毒性效应研究

以鲫鱼Carassius auratus为实验生物,采用电子顺磁共振等多种检测手段,比较研究了纳米和微米ZnO腹腔注射14d后,其在鲫鱼肝脏和脑部的分布情况以及毒性效应.研究发现,相同浓度的纳米和微米ZnO作用下,纳米ZnO处理组肝脏和脑部Zn含量高于微米ZnO处理组;纳米ZnO对肝脏羟基自由基,肝脏和脑部MDA及GSH的诱导率高于微米ZnO;纳米ZnO对肝脏和脑部SOD活性的抑制作用也高于微米ZnO.但不同浓度纳米ZnO对羟基自由基和MDA的诱导效应及对SOD活性的抑制作用并未随浓度的升高而线性增加.结果表明:相比于微米ZnO,纳米ZnO更易进入肝脏和脑部,进而产生更强的毒性效应.但纳米ZnO的毒性并没有随浓度升高而线性增加.     

等离子喷涂纳米和微米Al_2O_3-TiO_2涂层摩擦磨损性能研究

采用大气等离子喷涂的方法制备了纳米和微米Al2O3-TiO2涂层,其中w(TiO2)=13%.分析了涂层组织形貌特征和结合强度等性能,研究了两种涂层在不同载荷下的摩擦磨损性能.结果表明,纳米Al2O3-TiO2涂层是由未熔或半熔纳米颗粒区域与完全熔融粒子铺展区域共同构成的,孔隙率低,显微硬度、结合强度均高于层状结构的微米涂层,且纳米涂层磨损量明显小于微米涂层.高载荷下磨屑均匀细化、圆整,形成微滚珠效应,纳米涂层稳态摩擦系数随载荷增大而下降,而微米涂层摩擦系数随载荷变化不明显.     

纳米和微米ZrO_2颗粒对PPESK复合材料性能的影响

采用热压成型的方法制备了纳米、微米ZrO2填充聚醚砜酮(PPESK)复合材料;考察了复合材料的显微硬度和弯曲强度;并研究了干摩擦条件下纳米、微米ZrO2颗粒对复合材料摩擦磨损性能的影响;利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析ZrO2/PPESK复合材料磨损表面形貌及磨损机理.研究表明,干摩擦条件下,单斜相纳米ZrO2填充PPESK复合材料的主要磨损机制是严重的粘着转移,而四方相纳米ZrO2填充PPESK的主要磨损机制是轻微的磨粒磨损;微米ZrO2填充PPESK的低摩擦磨损主要归因于微米颗粒的承载作用.     

以CuCl纳米棒薄膜为前驱体制备CuS纳米/微米管和CuO纳米/微米晶薄膜

在本文中,以由氯化亚铜纳米棒组成的薄膜为前驱体,分别通过气-固相的硫化和氧化反应获得了由直径150到200纳米,长度达数微米的硫化铜管组成的薄膜和粒径为150到200纳米的氧化铜纳米/微米晶所组成的薄膜。利用XRD,SEM,TEM测试方法对薄膜的晶化度,纯度,形貌及结构特点进行了分析。制备的薄膜具有大尺寸,高比表面积,构筑单元为单晶的特点。研究表明,硫化铜纳米/微米管是通过克肯达尔效应形成的,而氧化铜纳米/微米晶是氯化亚铜与空气反应通过类似于化学气相沉积过程形成的。     

纳米究竟有多神奇

Q:刻度尺上的最小单位是毫米,听说微米比毫米还要小,可妈妈告诉我现在又出现了一种叫“纳米”的长度单位,它比微米更精确、更微小。那这种连肉眼也无法看清的纳米是怎样研究     

相变和晶粒尺寸对二氧化钛陶瓷无压烧结行为的影响

分别采用XRD和光学显微镜对亚微米和纳米TiO2粉体进行表征,通过恒速无压烧结,研究了相变和晶粒尺寸对二氧化钛粉体在不同升温速率下的烧结致密化过程和烧结行为的影响。结果表明,纳米锐钛矿、纳米金红石和亚微米锐钛矿型TiO2致密化开始温度分别是450、750和1 000℃;纳米锐钛矿、纳米金红石和亚微米锐钛矿型TiO2烧结致密化速率最高时所对应的温度分别是880、920和1 025℃。相变的存在可以降低烧结温度,加快烧结速率;粒径小的粉体烧结温度低,且致密度高。     

室温固相合成形貌可控的CuO纳米晶及其表征

通过室温固相反应法成功制备出具有一维棒状和球型状的CuO纳米晶.研究结果表明,在反应过程中,表面活性剂对CuO纳米晶的形貌起着决定性的作用.当反应过程在表面活性剂聚乙二醇400液态环境中进行时,所制备的CuO为一维棒状纳米晶.纳米棒的直径为6～14 nm、长度为100～400 nm;当反应过程在表面活性剂聚氧乙烯9醚液态环境中进行时,则所制备的CuO为球形纳米粒子,纳米粒子的直径为4～11nm,平均直径为7 nm.用X射线粉末衍射和透射显微镜技术对所制备纳米晶的成分、晶相、形状和尺寸进行了表征分析.对不同形貌CuO纳米晶的形成机理作了深入的讨论,提出了CuO纳米棒的表面活性剂软模板诱导自组装生长机理.     

纳米铝在炸药中的分散性和成型性

为了研究纳米铝在炸药中的分散性和成型性,利用不同溶剂对纳米铝进行了分散;利用超声波分散法、高速剪切混合法、叶片式搅拌混合、分散加高速分散机混合对黑索金/铝(RDX/Al)体系进行分散;采用熔融混合造粒工艺研究了不同纳米铝粉含量的成型性,采用直接混合造粒工艺研究了不同纳米铝粉含量对RDX/Al体系成型性,结果表明:乙酸乙酯的分散效果最好;超声分散可以提高纳米铝粉的分散均匀性;采用的三种工艺可以达到相同的分散效果;微米铝和纳米铝在三硝基甲苯(TNT)中的成型性基本无变化;在RDX/Al体系的压装炸药中,含纳米铝的炸药成型性较含微米铝的炸药差;含纳米铝炸药的密度随铝粉含量增加呈现非线性变化,而纳米铝和微米铝级配的炸药密度随铝粉含量增加呈现线性增加.     

纳米α-Al2O3粉添加对氧化铝陶瓷性能的影响

为了解决氧化铝陶瓷脆性大、均匀性差等问题,我们在微米氧化铝粉体中添加一定比例的纳米-αAl2O3粉,研究纳米-αAl2O3粉的添加和成型压力对微米氧化铝陶瓷显微结构和性能的影响。实验结果表明,在粉料挤压成型过程中,纳米-αAl2O3粉可填充到微米氧化铝粉体的孔隙之中,减小了孔隙尺寸;成型压力提高,可减少气孔数量,从而提高了陶瓷素坯的密度,改善了氧化铝陶瓷烧结后的密度和力学性能。     

纳米氧化锌/AC复合发泡剂在PVC糊和PP发泡中的应用研究

在AC发泡剂中添加纳米氧化锌，研究了纳米氧化锌对AC发泡剂分解的促进作用及在PVC糊和PP发泡中的应用．结果表明，在AC发泡剂中添加纳米氧化锌的样品，其初始分解温度明显低于未添加纳米氧化锌的AC发泡剂．添加纳米氧化锌的AC发泡剂，其分解速度明显高于未添加纳米氧化锌和洛加微米氧化锌的样品、在PVC糊和PP发泡中，添加纳米氧化锌的样品，发泡倍率明显高于未添加纳米氧化锌和添加微米氧化锌的样品．     

某些纳米氧化物的合成及抑烟性能研究

用金属盐和碳酸钠、氢氧化钠为原料，采用直接沉淀法合成得到纳米CuO、ZnO、MgO和Fe2O3。用XRD、TEM、IR测试手段对纳米级的粉体结构和形貌进行研究，比较了这些纳米级氧化物与微米级氧化物对聚氯乙烯（PVC）的抑烟性能。实验结果表明，相同添加量，各种纳米氧化物对聚氯乙烯的抑烟性能比微米级氧化物的要好得多。     

炭化微米木纤维滤芯柴油机排放纳米颗粒吸附特性

为了有效净化柴油机排放的纳米级碳烟颗粒(纳米颗粒),以炭化微米木纤维材料制备柴油机尾气微粒捕集器滤芯.分析炭化微米木纤维滤芯及柴油机排放颗粒物特性,并利用巨正则系综蒙特卡罗法(GCEMC)模拟纳米颗粒在炭化微米木纤维活性炭孔中的吸附特征,进而利用柴油机尾气微粒捕集器性能检测试验台对活性炭孔吸附纳米颗粒的蒙特卡罗模拟结果进行验证.结果表明:当柴油机微粒捕集器中尾气温度为470 K,捕集器前部压力由102.5 kPa过渡到125.0 kPa时,炭化微米木纤维滤芯吸附纳米粒子平均数密度的GCEMC模拟结果约为6.28×107cm-3,试验结果约为5.60×107cm-3,模拟结果和试验结果基本一致,该方法可以用来进行炭化微米木纤维滤芯吸附纳米颗粒过程的模拟研究.