基于SnO2/TiO2/Au NPs纳米复合材料发展光电化学方法特异性检测唾液酸

制备了氧化铟锡（ITO）/二氧化锡（SnO₂）/二氧化钛（TiO₂）/金纳米粒子（Au NPs）纳米复合电极（ITO/SnO₂/TiO₂/Au NPs）,并利用它发展了可以选择性检测唾液酸（SA）的光电化学（PEC）法.采用旋涂法制备了ITO/SnO₂电极,并通过静电纺丝和磁控溅射技术在ITO/SnO₂表面原位合成了TiO₂纳米纤维和Au NPs.与单纯SnO₂比,ITO/SnO₂/TiO₂/Au NPs纳米复合电极的光电性能显著提高.这可能与Au NPs的局域表面等离子体共振效应（LSPR）和TiO₂/SnO₂异质结之间的协同作用密切相关.之后,通过金硫键（Au-S）将四巯基苯硼酸（4-MPBA）修饰在ITO/SnO₂/TiO₂/Au NPs电极表面,利用4-MPBA和SA之间的非特异性酯化反应,发展了可以特异性检测SA的PEC传感平台.     

基于一步法制备的纳米复合材料发展光电化学方法检测钙卫蛋白

金纳米粒子（Au NPs）敏化二氧化锡（SnO₂）半导体,不仅拓宽了材料对可见光的吸收范围,且异质界面易形成肖特基势垒,有效促进光生电子空穴对e-/h+的分离,提高传感器的灵敏度.探索了一步合成法制备SnO₂@Au NPs异质材料,该材料具有较高的光电转化效率,表现出较好的光电性能.基于此纳米复合材料均匀牢固的特点,可在其表面修饰识别层,构建“三明治”夹心结构生物传感器,实现对钙卫蛋白（CP）的特异性光电测定.线性范围为0.01~20.00 μg·mL^-1,检测限低至3.2 ng·mL^-1,且特异性好、稳定性佳.此外,传感器也成功用于检测实际血样中的CP,并获得了较好的回收率,可实现对CP的快速无创性检测.     

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.     

混合微波退火改性Cd2SnO4光阳极用于光电催化水氧化性能的研究

首次采用混合微波退火法制备了改性Cd₂SnO₄光阳极,有效地提高了Cd₂SnO₄光阳极的光电催化水氧化性能。采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、X射线衍射仪(X-ray diffractometer, XRD)、拉曼光谱(Raman spectroscopy, Raman)、比表面积分析仪(Brunauer-Emmett-Teller surface area, BET)和稳态荧光光谱仪(photoluminescence spectroscopy, PL)等对混合微波退火改性前后的Cd₂SnO₄光阳极的表面形貌、晶体结构和组成进行了表征。性能测试结果表明,在1.70 V可逆氢电极(reversible hydrogen electrode, RHE)电压下,混合微波退火改性的Cd₂SnO₄光阳极光电流密度为12 μA/cm²,与传统热烧结制备的Cd₂SnO₄光阳极相比,其性能提升了3倍。根据电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectra, EIS)和PL光谱测试结果可知,改性的Cd₂SnO₄光阳极的光电催化水氧化性能的提升可以归因于多孔结构导致的光生电子空穴分离速率的提升。     

基于Pt-Au-MoS2-ITO传感器对于H2O2的还原检测

实验探究了二硫化钼（MoS₂）作为一种新型材料与贵金属纳米粒子金（Au）、铂（Pt）的复合基底对于过氧化氢（H₂O₂）的还原性检测,采用氧化铟锡导电玻璃（ITO）作为电极,制备出了基于Pt-Au-MoS₂-ITO的生物传感器,为H₂O₂还原性检测的便携性操作打下了基础.实验采用电化学沉积的方法制备材料,同时使用循环伏安（CV）法、计时电流法等传统电化学手段表征了传感器电化学性能,采用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）来表征传感器表面形貌.建立了用于H₂O₂还原检测的、具有高检测限、高灵敏度和宽检测范围的传感器.     

Sb掺SnO2的光电性质研究

基于密度泛函理论,我们研究了掺杂浓度为12.5%时Sb掺杂SnO₂的电子结构和光学性质,包括能带结构、态密度、介电函数和光学吸收谱。掺杂后的SnO₂材料的导电性得到了明显的增强,具有了半金属的性质;费米能级处能带细化,介电常数和光学吸收谱具有对应关系,光学吸收谱峰值发生了蓝移。     

WO3丙酮传感器及其多传感器融合技术的研究

高浓度丙酮会刺激黏膜和引起中毒,在医疗健康领域丙酮也可作为呼出气体标记物。为实现对丙酮气体的有效检测,利用WO₃纳米材料制备旁热式气敏传感器,系统测试该传感器的基本特性,并在此基础上与SnO₂传感器组成双气敏传感器阵列,结合反向传播神经网络方法对丙酮混合气体进行识别。在体积浓度10^-5丙酮气体测试中,WO₃丙酮传感器的响应值达到9.3,响应与恢复时间均为4 s,重复性误差小于10^-8;双气敏传感器阵列对混合气体中丙酮和乙醇的识别误差小于10^-8。结果表明,制备的WO₃传感器响应灵敏度、稳定性、选择性、瞬态响应等特性良好,采用多传感器融合技术可以实现混合气体的有效识别。     

Au/CexZr1-xO2催化剂在高浓度CO室温催化氧化中的活性

 以柠檬酸溶胶凝胶法制备的铈锆氧化物为载体,采用沉积-沉淀法制备了Au/Ce_xZr_1-xO₂催化剂.探讨了载体组成、焙烧温度、金担载量对该催化剂催化氧化一氧化碳性能的影响,并对催化剂进行XRD表征,优化了制备条件.结果表明:当载体为Ce_0.75Zr_0.25O₂,焙烧温度为550℃,金担载量为4.7%的催化剂在室温下催化氧化CO的效果最好.该催化剂的优点是具有较强的耐水性;在用量少,一氧化碳浓度高的条件下仍能氧化CO₃0%~40%左右.     

碳掺杂pg-C3N4的制备及其光催化性能研究

为了提高单一半导体材料的光催化活性,采用水热法制备高比表面积的多孔石墨相氮化碳(pg-C₃N₄),通过碳掺杂和金纳米粒子(AuNPs)负载对pg-C₃N₄进行改性得到Au/pg-C@C₃N₄复合纳米材料,并对复合材料的组成、微观结构和性能进行表征。结果显示,碳元素的引入并未破坏pg-C₃N₄原有的片层结构,但明显提高了pg-C₃N₄的比表面积（高达158.2 m²/g）;AuNPs引入基体后,AuNPs的等离子共振效应可显著提高基体对可见光的吸收和光生电子-空穴的分离效率;当AuNPs含量为0.5%（质量分数）时,复合纳米材料具有最佳的光催化性能（表观反应速率常数k=0.078 4 s^-1）。因此,通过碳掺杂和纳米Au负载改性pg-C₃N₄可制备高活性复合光催化剂,为今后进一步提高氮化碳基催化剂的催化活性提供了理论基础。     

三维VO2(B)纳米花制备及其电化学性能研究

通过水热法制备了三维的VO₂(B)纳米材料;对其形貌结构的控制合成及其电化学性质进行了探索.实验结果表明,反应产物的形貌可以通过改变还原剂草酸的浓度及其反应的时间来改变.电化学测试结果显示,水热合成的带状VO₂(B)纳米花材料相比其片状结构具有更好的电化学性能,比容量高,循环可逆性更好,因此在锂电池的正极材料应用上有更好的前景.     

MgO掺杂SnO2甲醛传感器的气敏性能

用MgO掺杂SnO₂材料(SnO₂/MgO)研制了旁热式甲醛传感器,采用紫外光激发的方式使传感器能在室温下工作.利用X射线衍射仪、热场发射扫描电镜、比表面积与孔隙率分析仪对SnO₂和SnO₂/MgO材料进行了物相组成、微观形貌的表征和比表面积的测定,并在不同退火温度、不同紫外光照射强度下对传感器进行了性能测试.结果表明:掺杂后的材料比表面积更大、吸附能力更强,当退火温度为650 ℃、紫外光照射强度为1.75 mW/cm2时SnO₂/MgO传感器的灵敏度最好.在以相同体积分数的O₂、C₂H₆O作为干扰气体时,SnO₂/MgO气敏传感器对甲醛具有良好的选择性.研究结果为探索高灵敏的甲醛检测新技术提供了参考.     

正交相二氧化锡薄膜的制备与性能

二氧化锡(SnO₂)的一种晶体结构--正交相是高温高压相, 不易合成, 因此, 其性质探测和技术应用研究一直停滞不前. 利用脉冲激光沉积(pulsed laser deposition, PLD)技术, 在相对较低压力和较低温度下制备较纯的正交相SnO₂薄膜. 实验结果表明, 这种正交相SnO₂薄膜的透明度优于常规四方相SnO₂, 其半导体带隙大于四方相SnO₂.     

基于水热法合成二氧化锡纳米粒子制备正丁醇传感器

先用水热法合成单分散的二氧化锡（SnO₂）纳米粒子, 再高温煅烧制备敏感材料. 在合成过程中, 将葡萄糖和钯作为包覆载体和掺杂剂, 调整材料的单分散性与表面特性. 测试结果表明, 在100 μg/L正丁醇气氛下, 由摩尔分数为0.04钯掺杂的SnO₂敏感材料灵敏度最高, 其响应值为44.2, 响应时间为37.8 s, 且具有良好的选择性和稳定性.     

基于水热法合成二氧化锡纳米粒子制备正丁醇传感器

先用水热法合成单分散的二氧化锡（SnO₂）纳米粒子, 再高温煅烧制备敏感材料. 在合成过程中, 将葡萄糖和钯作为包覆载体和掺杂剂, 调整材料的单分散性与表面特性. 测试结果表明, 在100 μg/L正丁醇气氛下, 由摩尔分数为0.04钯掺杂的SnO₂敏感材料灵敏度最高, 其响应值为44.2, 响应时间为37.8 s, 且具有良好的选择性和稳定性.     

纯相SnO2纳米晶薄膜的一步电沉积制备及其结构与光电性能研究

采用一步电沉积在氧化铟锡（ITO）导电玻璃基底上制备纯相SnO₂纳米晶薄膜材料,通过改变沉积条件,研究沉积电位、镀液温度和HNO₃浓度对薄膜组成结构的影响。结果表明：当沉积电位为-0.9 V（vs.SCE）,镀液温度为65℃,HNO₃浓度为50 mmol/L时,所制备的SnO₂纳米晶薄膜为纯相金红石型结构,且薄膜相对连续致密。光电性能测试表明,该薄膜具有优异的光电性能,在可见光区透光率大于90%,带隙为3.75 eV,且电阻率为2.2×10^-3 Ω·cm,载流子浓度为1.9×10²⁰ cm^-3,载流子迁移率为14.8 cm²/（V·s）。故所制备的SnO₂纳米晶薄膜是太阳能电池的理想窗口层材料。     

SnO2(110)表面In掺杂对NO2气敏吸附性能提升的理论研究

为了阐明In的掺杂能提高SnO₂(110)表面气敏性能的反应机制,采用密度泛函理论研究了NO₂分子在In掺杂SnO₂(110)表面的吸附行为. 计算结果表明:In的掺杂可以提高材料表面的导电性,形成具有氧空位的缺陷表面,有利于发生活性氧在表面的预吸附过程. 掺杂的In_5c/SnO₂(110)表面对NO₂表现出良好的吸附性,对NO₂气体的选择性和灵敏度提高的主要原因是In掺杂后氧空位缺陷表面的形成. 此外,活性氧物种的预吸附对材料表面气敏性能的影响取决于NO₂在材料表面的具体吸附位点,其中Sn_5c位点的吸附促使电荷从表面转移到气体分子,导致表面电阻的增大以及氧空位的产生,从而表现出优异的气敏吸附性能.     

纳米SnOx的水热合成及其储锂电化学性能

采用水热法在不同碱性条件下制备了不同形貌结构的SnO₂和SnO纳米材料，研究了两类锡基氧化物作为锂离子电池负极材料的储锂性能. 结果表明: SnCl₂·2H₂O直接水热水解或在碱性较弱时生成SnO₂，当碱性较强(pH>13)时则生成纳米SnO; 与SnO₂相比，SnO因其特殊的交叉网状花簇结构，表现出较高的首次充电、放电容量(1 059、1 590 mAh/g，库伦效率66.6%)、循环稳定性(循环500次，可逆容量达315 mAh/g)和倍率稳定性(在2.0 A/g下的可逆容量达到548 mAh/g). 碱性越强，SnO₂的循环稳定性和倍率稳定性越好，这归因于碱性越强生成的SnO₂颗粒越小，增大了电解液与电极材料的接触面积，缩短了Li+的传输距离，提高了循环稳定性和倍率稳定性. 研究结果为寻找长寿命、高容量负极材料的应用提供了参考.     

均苯三甲酸-镍配合物的湿敏性质

以1,3,5-苯三甲酸（H₃BTC）为配体, Ni²⁺为中心离子, 水为溶剂, 常温下合成均苯三甲酸-镍配合物（BTC-Ni）,通过X射线单晶衍射表征其晶体结构, 研究其频率特性、 响应恢复特性和湿滞特性等湿敏性质, 并对其感湿机理进行测试和分析. 结果表明： 该晶体单元结构为［Ni₃(BTC)₂·14H₂O］·2H₂O（CCDC编号：1990438）, 配合物为零维结构; 在中高湿度（54%~97% RH）区域的感湿特征曲线线性关系良好, 响应恢复时间为2 s, 湿敏性能优异, 适用于作为检测中高湿度环境的湿敏材料.     

均苯三甲酸-镍配合物的湿敏性质

以1，3，5-苯三甲酸（H₃BTC）为配体， Ni²⁺为中心离子， 水为溶剂， 常温下合成均苯三甲酸-镍配合物（BTC-Ni），通过X射线单晶衍射表征其晶体结构， 研究其频率特性、 响应恢复特性和湿滞特性等湿敏性质， 并对其感湿机理进行测试和分析. 结果表明： 该晶体单元结构为［Ni₃(BTC)₂·14H₂O］·2H₂O（CCDC编号：1990438）， 配合物为零维结构； 在中高湿度（54%~97% RH）区域的感湿特征曲线线性关系良好， 响应恢复时间为2 s， 湿敏性能优异， 适用于作为检测中高湿度环境的湿敏材料.     

镍掺杂SnO2纳米微球锂离子电池负极材料的制备及其性能

利用简单的一步水热法制备高性能的镍掺杂SnO₂ 纳米微球锂离子电池负极材料. 利用扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)、高分辨率透射电镜(high resolution transmission electron microscope, HRTEM)、拉曼分析仪、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)仪以及电化学性能测试仪器(如蓝电测试系统、电化学工作站)分别研究了镍掺杂对SnO₂ 微观形貌、组成、结晶行为及电化学性能的影响, 并得到了最佳反应时间. 实验结果表明：与纯SnO₂相比, 镍掺杂SnO₂ 纳米微球表现出了更好的倍率性能和优异的循环性能. 特别地, 反应时间为12 h 的5 % 镍掺杂SnO₂ 在100 mA/g 电流密度下的首次放电比容量为1 970.3 mA·h/g,远高于SnO₂ 的理论容量782 mA·h/g. 这是因为镍掺杂可适应庞大的体积膨胀, 避免了纳米粒子的团聚, 因此其电化学性能得到了显著改善.