基于透明微针拉曼原位检测H2O2

在聚甲基丙烯酸甲酯-微针（PMMA-MNs）阵列上修饰聚多巴胺（PDA）层,通过离心技术将金纳米粒子（Au NPs）组装在MNs表面,构建纳米金@聚多巴胺@聚甲基丙烯酸甲酯微针阵列（Au@PDA@MNs）.Au@PDA@MNs有强表面增强拉曼散射（SERS）效应,以罗丹明6G（R6G）作为拉曼探针,在10^-4~10^-8 mol·L^-1的范围内有良好的线性响应,检测限（LOD）可达3.1×10^-10 mol·L^-1.为了检测过氧化氢（H₂O₂）,4-巯基苯硼酸（4-MPBA）被修饰在Au@PDA@MNs上以构建功能化的MNs.利用4-MPBA分子氧化生成4-羟基硫代苯酚（4-HTP）和MNs的透光性,基于1 000 cm^-1和1 068 cm^-1处拉曼强度比（I_{1 000}/I_{1 068}）的变化,完成了H₂O₂的拉曼定量检测,I_{1 000}/I_{1 068}的变化与H₂O₂浓度成定量关系.线性响应范围为10~2 000 μmol·L^-1,LOD为0.93 μmol·L^-1.MNs和SERS技术的结合为确定具有短半衰期和弱拉曼信号的疾病相关生物标志物开辟了一条新途径.     

TiO2/CB-NiCo2O4修饰玻碳电极的制备及其对葡萄糖的电化学测定

利用低温下的水化学生长法合成了镍钴氧化物（NiCo₂O₄）纳米针,因其自组装而表现出立方晶相,再用二氧化钛/炭黑（TiO₂/CB）对NiCo₂O₄表面进行了改性,合成了TiO₂/CB-NiCo₂O₄复合纳米材料.用X射线光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱仪（EDX）图谱对材料的形貌进行了表征,运用循环伏安法（CV）、时间-电流（i-t）曲线法考察了TiO₂/CB-NiCo₂O₄修饰玻碳电极的电化学行为.实验发现：TiO₂/CB-NiCo₂O₄修饰电极对葡萄糖的氧化有良好的电催化性能,其线性范围为0.001~1.780 mmol·L^-1,检测限为0.53 μmol·L^-1（信噪比S/N=3）.将该法用于实际样品中葡萄糖的测定,结果令人满意.     

Fe2O3在锂离子电池负极材料中的研究进展

近年来,锂离子电池被广泛地应用于便携式电子设备和手机,并且对于诸如电动汽车等更高要求的应用而言具有巨大的潜力。作为锂离子电池负极材料,Fe₂O₃是最有可能替代石墨的过渡金属氧化物之一。因其具有高的理论比容量（1 007 mA·h·g^-1）、储量丰富、安全性能好、无毒、环境友好和成本低等一系列优点,被广泛应用于气体传感器、催化和锂离子电池电极材料等领域,是一种具有巨大潜力的电极材料。介绍了锂离子电池的基本结构组成和工作原理,综述了Fe₂O₃的储锂机制和制备方法,总结了近年来Fe₂O₃以及它的复合物作为锂离子电池负极材料的研究进展。     

Ce0.8Sm0.2O1.9@TiO2异质结构电解质研究

半导体与离子导体形成的异质结构可以极大地增强材料的离子电导率,其两相界面能为离子传输提供较好的通道。以TiO₂与Ce_0.8Sm_0.2O_1.9 （samarium doped ceria, SDC）为研究对象,分别通过湿化学法和干混法构造了两种不同的异质结构复合材料。研究表明,利用湿化学法制备的SDC@TiO₂异质结构复合材料（简称SDC@TiO₂）作电解质的燃料电池在550 ℃下最大输出功率密度为761 mW·cm^-2,比用干混法制备的SDC-TiO₂异质结构复合材料（简称SDC-TiO₂）作电解质的燃料电池的最大输出功率密度高21%。与SDC-TiO₂相比,SDC@TiO₂具有更丰富的两相界面。电化学阻抗谱显示,以SDC@TiO₂材料作为电解质的电池具有更低的欧姆电阻和极化电阻。     

氮化碳自组装包裹对SnO2TiO2复合锂离子电池负极材料电化学性能的影响

通过简单的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)纳米片自组装沉积法,制备了g-C₃N₄包裹的SnO₂-TiO₂纳米复合材料.扫描电子显微镜观察显示,g-C₃N₄均匀地包裹在SnO₂-TiO₂纳米颗粒上.SnO₂-TiO₂-C₃N₄纳米复合材料被用作锂离子电池的负极材料,在0.2C的倍率下循环20次后,比容量达到380.2 mA·h·g^-1,明显高于未经g-C₃N₄包裹的纯的SnO₂(51.6 mA·h·g^-1)和SnO₂-TiO₂纳米复合材料.在0.1~0.5C的倍率充放电测试中,SnO₂-TiO₂-C₃N₄纳米复合材料的比容量仅从490 mA·h·g^-1衰减到330 mA·h·g^-1,高倍率下抗衰减性能优于同类材料.材料优异的电化学性能归功于g-C₃N₄的包裹处理,这不仅增强了固体电解质界面(SEI)的稳定性,也抑制了锂离子嵌入-脱出时SnO₂和TiO₂纳米颗粒的体积变化.     

CoFe2O4-Al2O3复合材料的制备及其在含日落黄废水处理中的应用

制备了铁酸钴-氧化铝（CoFe₂O₄-Al₂O₃）复合材料,并采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、比表面积和孔径分析仪对多孔CoFe₂O₄-Al₂O₃复合材料的物相和形貌进行了分析. 利用制备的CoFe₂O₄-Al₂O₃复合材料活化过硫酸氢钾（PMS）来降解废水溶液中的日落黄（SY）,通过研究CoFe₂O₄-Al₂O₃材料制备过程中Co²⁺,Fe³⁺和Al³⁺的物质的量之比、煅烧温度和时长对材料催化性能的影响,发现Co²⁺,Fe³⁺和Al³⁺的最佳物质的量之比为1:2:12,最佳煅烧温度为400 ℃和最佳煅烧时长为3 h. 对采用在最优条件下制得的CoFe₂O₄-Al₂O₃复合材料作为催化剂,PMS氧化降解含日落黄废水进行研究,考察了pH值、温度、不同体系、PMS用量、CoFe₂O₄-Al₂O₃材料用量和一些阴离子对日落黄降解的影响. 结果表明：在pH=7,温度为55 ℃条件下,用0.1 g催化剂和0.125 g PMS能使100 mL质量浓度为0.6 g·L^-1的日落黄溶液在30 min内降解率达到99.5%. 同时,碳酸氢根负离子（HCO₃^-）和硝酸根负离子（NO₃^-）的加入抑制了日落黄的降解,而Cl^-则能促进日落黄的降解. 此外,在进行4次循环使用后,CoFe₂O₄-Al₂O₃仍表现出很好的催化性能,日落黄去除效果仍能达到90%以上.     

自组装纳米Au电极及其对H2O2催化氧化的研究

 研究了纳米粒子-金溶胶在铂金电极表面的单分子层自组装,并探讨了K₃Fe(CN)₆在金溶胶表面的电化学吸附性质;同时,以金溶胶修饰电极为工作电极,铂金电极为对电极,Ag/AgCl电极为参比电极组成的三电极系统对H₂O₂有良好的催化氧化作用,在1.0×10^-6～1.0×10^-3mol/L的浓度范围内与氧化峰峰电流呈良好的线性关系,为纳米自组装修饰电极在电化学及生物催化反应等方面的应用开辟了新的途径.     

高载量钴离子掺杂MnO2用于高性能锌离子混合电容器

通过恒流电沉积的方法在柔性碳布上制备了钴离子掺杂的MnO₂,其负载量达到13.8 mg/cm²。利用X射线衍射仪（X-ray diffractometer, XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）、X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectrometer, XPS）和电化学工作站等对材料的结构和性能进行表征,探究了钴离子掺杂对MnO₂电化学性能的影响。结果表明,当该电极与活性炭组装成液态锌离子混合电容器（zinc ion hybrid capacitors, Zn-HCs）时,Zn-HCs在2 mA/cm²的电流密度下,面积比电容高达5 883.0 mF/cm²,面积能量密度为3 154.9 μWh/cm²,与锌离子电池的能量水平相当。当该电极与活性炭组装成准固态柔性Zn-HCs时,Zn-HCs具有较好能量密度（在1 mW/cm²的功率密度下达1 351.1 μWh/cm² ）的同时具有优异的机械柔韧性,使Zn-HCs有望应用于新一代的柔性可穿戴设备。     

纳米Al2O3分离富集环境样品中的铊

 研究了纳米Al₂O₃对铊的吸附性能,考察了吸附热力学,最佳酸度和吸附容量.实验结果表明:在最佳pH条件下,铊定量、快速地被吸附在纳米Al₂O₃材料上;其2,20,40 ℃时最大吸附容量分别为4.44, 5.78, 6.28 mg·g^-1;等温吸附线呈现可逆的Langmuir吸附形式.吸附反应的焓变ΔH⁰和熵ΔS⁰均为正值,ΔG⁰为负值,说明该过程是自发的吸热反应.被吸附在纳米Al₂O₃上的金属离子能采用1.00 mL 0.25 mol·L^-1 HCl溶液定量洗脱, 其回收率达到98%.该法对铊的检出限为0.84 μg·L^-1,相对标准偏差(RSD)为2.4%, 已成功地应用于实际水样和多金属结核样品GBW07296的测定,分析结果令人满意.     

O3/H2O2工艺控制太湖原水中致嗅氨基酸

针对太湖原水中氨基酸氯化消毒后可能引发的嗅味问题,采用太湖某水厂滤后水为研究对象,考察了O₃/H₂O₂深度处理工艺对水中致嗅氨基酸的去除效果及影响因素。结果表明滤后水中致嗅氨基酸占总游离氨基酸的81.6%,采用O₃/H₂O₂工艺降解致嗅氨基酸的最佳投量为1.5 mg·L^-1 O₃和0.06 mM H₂O₂,去除率91.28%,致嗅氨基酸浓度降至484.62 ng·L^-1,加氯消毒后几乎没有致嗅风险。水温10~30℃范围内,O₃/H₂O₂对致嗅氨基酸的去除率随温度升高而增大;pH=6~8范围内,去除率随pH的升高而增大。另外,该组合工艺较单独O₃/H₂O₂对溴酸盐的生成也有明显抑制作用。     

石墨相氮化碳表面包覆改善锂离子电池正极材料LiCoO2电化学性能的研究

通过简单的固相法和液相法,分别制备出石墨相氮化碳（g-C₃N₄）表面改性的商品化LiCoO₂复合材料,采用扫描电子显微镜观察改性后的材料,发现g-C₃N₄都均匀地包裹在LiCoO₂表面。两种g-C₃N₄-LiCoO₂复合材料被用作锂离子电池的正极材料,电化学测试结果显示,固相法制得的g-C₃N₄-LiCoO₂复合材料在0.2 C的倍率下充放电测试,首次比容量达167 mA·h·g^-1,循环80次后,比容量仍达132 mA·h·g^-1,高于未经g-C₃N₄包裹的纯LiCoO₂（98 mA·h·g^-1）;液相法制得的Y-C₃N₄-LiCoO₂复合材料循环稳定性明显优于同类材料,循环80次后容量保持率均在95%以上。试验证实,g-C₃N₄表面改性的策略具有一定的实用价值,改性后,材料优异的电化学性能归因于g-C₃N₄的包裹处理,这不仅增强了固体电解质界面（SEI）的稳定性,也抑制了锂离子嵌入/脱出电极材料时引起LiCoO₂体积的变化。     

MnO2/碳纳米球电化学超级电容器电极材料的制备与性能研究

利用水热法合成了纳米棒状的MnO_2/碳纳米球(CNPs)作为电化学超级电容器的电极材料.利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射光谱分析(XRD)对样品的微观形貌、物相进行分析;利用循环伏安法和恒电流充放电测试材料的电化学性能.结果表明:纳米棒状MnO_2/CNPs复合材料具有良好的电化学性能.在0.1 A/g的电流密度,1 mol/L Na_2SO_4电解液中,电极材料的比电容高达305.6 F/g,远高于纯碳球的比电容(49.3 F/g),当电流密度增至5 A/g时,材料的比电容为235 F/g,比电容仍能保持76.9%.     

Electrochemical characterization of MnO2 as the cathode material for a high voltage hybrid capacitor

Manganese dioxide (MnO₂) was prepared using the ultrasonic method. Its electrochemical performance was evaluated as the cathode material for a high voltage hybrid capacitor. And the specific capacitance of the MnO₂ electrode reached 240 F·g-1. The new hybrid capacitor was constructed, combining A1/Al₂O₃ as the anode and MnO₂ as the cathode with electrolyte for the aluminum electrolytic capacitor to solve the problem of low working voltage of a supercapacitor unit. The results showed that the hybrid capacitor had a high energy density and the ability of quick charging and discharging according to the electrochemical performance test. The capacitance was 84.4 μF, and the volume and mass energy densities were greatly improved compared to those of the traditional aluminum electrolytic capacitor of 47 μF. The analysis of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) showed that the hybrid capacitor had good impedance characteristics.     

钴掺杂Mn3O4作为模板制备锂离子电池正极LiMn2O4

以水热合成的钴掺杂Mn₃O₄作为模板,通过固相反应制备尖晶石LiMn₂O₄。XRD谱图和SEM照片显示制备的LiMn₂O₄具有岩石状结构并呈现良好的结晶性,同时Co的引入能够引起LiMn₂O₄晶格的收缩。作为锂离子电池正极材料,Co含量的增加能够提高循环稳定性但降低材料放电比容量,3% Co掺杂的LiMn₂O₄在0.5 C的电流密度下,经过100次循环后,剩余放电比容量达101.6 mAh·g^-1;在10 C的电流密度下,放电比容量可维持在81.0 mAh·g^-1,优于未掺杂的LiMn₂O₄。这是由于Co的引入能够稳定LiMn₂O₄晶体结构并抑制循环中的姜-泰勒扭曲。     

Pt掺杂材料Li2Pt0.125Co0.875SiO4在脱嵌锂离子过程中晶格和电子结构变化的研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究贵金属Pt掺杂的正极材料Li_2Pt_(0.125)Co_(0.875)SiO_4在锂离子脱嵌过程中晶格和电子结构的变化.计算结果表明,掺杂体系在脱嵌锂离子过程中,晶格参数和体积变化不大,充放电过程中循环稳定性保持较好,脱嵌电压也基本保持不变;Li-O键长增大,Li-O间相互作用减弱,锂离子迁移率增大.与纯相Li_2CoSiO_4相比,禁带中出现了掺杂原子Pt的d轨道电子,带隙变窄,从而提高了掺杂材料Li_2Pt_(0.125)Co_(0.875)SiO_4的电子导电性.     

LiNiPO4前驱体固相反应合成动力学及电容性能

以氢氧化锂、磷酸二氢铵和醋酸镍为原料,以聚乙二醇PEG-400为表面活性剂,采用前驱体固相活化法制备LiNiPO4纳米晶材料.固相制备过程的活化能E=81.08 kJ·mol-1,过程动力学为二维相界面扩散反应机理.前驱体生成LiNiPO4的反应符合界面反应指数成核机理,活化能E1=11.82 kJ·mol-1,指前因子lnA=13.82;LiNiPO4晶体生长过程具有较小的活化能E2=17.73 kJ·mol-1;Li3PO4转化反应和反应体系物系晶化过程符合二维相界面扩散反应机理,其是制备过程可控制的重要步骤.材料复合电极LiNiPO4+Nafion/C在0.5 mol·L-1H2SO4中具有典型的电容性能,电极比电容为214 F·g-1,经1 000次循环,电极电容量不但没有衰减反而略有增加,是潜在的电容器材料.     

GeLi62+团簇的结构及储氢性能研究

利用密度泛函B3LYP理论在6-311+G(d,p)基组水平上研究四价锗负离子经过6个一价锂正离子修饰后的结构和电子特征,并计算了H2分子在其表面的吸附行为,进而研究其储氢性能。结果表明,由6个Li离子修饰锗离子形成GeLi_6~(2+)团簇结构具有较高的动力学稳定性。GeLi_6~(2+)团簇表面最多能够有效吸附18个氢分子,其质量密度为24.10wt%。H2分子与GeLi_6~(2+)团簇的相互作用能量范围为2.14～4.004k Cal.mol-1。储氢性能研究表明GeLi_6~(2+)团簇在储氢领域有望具有良好的应用前景。     

磁控溅射表面镀膜对Nd2Fe14B稀土永磁体抗腐蚀性能的影响

在Nd₂Fe₁₄B稀土永磁体基体表面,采用磁控溅射（直流+射频）技术制备了Ti/Ni,Ti/Al和Al/Ni等二元合金薄膜和Ti/Al/Ni三元合金薄膜。并通过中性盐雾试验、腐蚀失重计算、电化学腐蚀试验、金相观察等方式,对比研究了不同表面处理对Nd₂Fe₁₄B稀土永磁体基体抗腐蚀性能的影响,并构建了腐蚀模型。研究发现：Ti/Ni,Ti/Al和Al/Ni等二元合金薄膜和Ti/Al/Ni三元合金薄膜均有效地提高了Nd₂Fe₁₄B稀土永磁体基体耐中性盐雾腐蚀和电化学腐蚀的能力;Ti/Al/Ni三元合金薄膜较Ti/Ni,Ti/Al和Al/Ni等二元合金薄膜有更优良的综合耐腐蚀性能,其磁控溅射工艺参数为：Ar流量60 sccm,基片温度常温,Ni,Al,Ti的溅射功率都为250 W,基片转速20 r·min^-1,镀膜均速0.3 nm·s^-1,总计溅射时间1 h。