胞嘧啶保护银纳米簇的合成及其成像研究

利用胞嘧啶(C碱基核苷酸)、硼氰化钠(NaBH_4)、硝酸银(AgNO_3)为原料合成了含不同C碱基保护的银纳米簇,并采用荧光光谱、圆二色谱(CD)、透射电镜和激光共聚焦显微镜对C碱基核苷酸保护的银纳米簇进行了检测和表征.荧光光谱分析发现,C碱基核苷酸保护的银纳米簇有良好的荧光,透射电镜结果表明纳米簇颗粒小于2nm,共聚焦成像结果说明胞嘧啶保护银纳米簇能进入癌细胞,同时能细胞成像.     

树枝形分子的合成及其对纳米硫化镉生长的控制

用发散法合成了以苯胺为核的不同代数的聚酰胺-胺(PAMAM)型树枝状分子,采用核磁共振仪(NMR)对它们的结构进行了鉴定。又以第4代PAMAM树形分子(G4.0)为模板,在树形分子空腔内原位合成了硫化镉(CdS)纳米粒子。通过改变Cd²⁺与G4.0树枝状分子的摩尔比可以得到不同粒径的CdS量子点,并对其光学性能进行了表征。探讨了溶剂对CdS半导体纳米粒子在PAMAM模板中生长的影响。用UV-visible分光光度计和TEM对CdS纳米簇的大小和形貌进行了表征。结果表明TEM 观测的CdS纳米簇粒径要大于用Brus公式估算的数值。     

羟丙基-β-环糊精修饰纳米碳管载钯催化剂的制备及其甲酸氧化性能

以羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)为添加剂修饰碳纳米管为复合载体,常温常压下,成功合成了Pd纳米簇状结构,并用于甲酸的电催化氧化.XRD及TEM结果表明,制备出的Pd纳米簇状结构由粒径均匀,约为3.6nm的纳米颗粒组成,且高度分散沉积在载体表面.循环伏安测试结果表明,催化剂Pd/HP-β-CD-MWCNTs对甲酸氧化表现出了较高的催化活性和电化学比表面积.研究表明,在HP-β-CD存在条件下,将Pd纳米簇沉积在未作处理的碳纳米管上制备的催化剂适合应用于甲酸燃料电池.     

羟丙基-β-环糊精修饰纳米碳管载钯催化剂的制备及其甲酸氧化性能

以羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)为添加剂修饰碳纳米管为复合载体,常温常压下,成功合成了Pd纳米簇状结构,并用于甲酸的电催化氧化.XRD及TEM结果表明,制备出的Pd纳米簇状结构由粒径均匀,约为3.6nm的纳米颗粒组成,且高度分散沉积在载体表面.循环伏安测试结果表明,催化剂Pd/HP-β-CD-MWCNTs对甲酸氧化表现出了较高的催化活性和电化学比表面积.研究表明,在HP-β-CD存在条件下,将Pd纳米簇沉积在未作处理的碳纳米管上制备的催化剂适合应用于甲酸燃料电池.     

SiH_n(n=1-4)和Si_2H_n(n=2-6)的结构和光吸收谱第一性原理研究

采用密度泛函理论的杂化密度泛函B3LYP方法和基于含时密度泛函理论的赝势平面波方法,结合含时局域密度近似,计算了SiHn(n=1-4)和Si2H6分子团簇结构和光吸收谱,结果与现有实验值相一致.并从理论上预测了Si2H2-5的团簇结构,同时为实验提供了Si2H2-5光吸收特征谱.对Si-H分子团簇结构研究表明:随着H含量提高,SiHn分子对称性有所提高,Si2Hn分子中原子数目为偶数的对称性较好.对于Si1-2Hn分子团簇,光吸收谱能隙随着n的增大整体而呈增大趋势,且不同分子团簇结构的吸收峰对应不同位置和形状.     

CdS包覆SiO_2核/壳和空腔结构纳米球制备及发光性能

以Stber法制备的SiO2纳米微球为模板,利用二氧化硅模板表面的静电吸附作用,采用层层自组装法,生成厚度可控的硫化镉纳米晶包覆层,制备出CdS包覆SiO2核/壳结构及Mn2+掺杂CdS核/壳结构纳米球.利用牺牲模板法,以HF为蚀刻剂,还可控制备出CdS空腔纳米结构和Mn2+掺杂的空腔纳米结构.采用XRD、EPR、TEM、SEM、Uv-Vis和PL等测试手段对所得核/壳与空腔纳米结构的组份及微结构进行分析和表征.Mn2+掺杂CdS核/壳结构样品的EPR谱可见6条谱线,g因子约在2.002~2.005,这6条超精细结构谱线来自占据Cd2+格位的Mn2+离子,可归属于Mn2+中允许的磁偶极跃迁.Uv-Vis谱分析结果显示CdS空腔结构纳米球的吸收边相比CdS体材料发生很大程度蓝移,且禁带宽度增大.CdS空腔纳米结构的PL谱分析结果表明在530 nm处出现一个较宽的发射带,可归属于CdS空腔纳米结构的表面缺陷态发射;相对于实心纳米结构,CdS空腔纳米结构的荧光强度明显增强.Mn2+掺杂CdS空腔纳米结构的荧光发射光谱表明,当Mn2+掺杂量相对于CdS物质的量之比为2.0%时,其荧光强度最大.CdS包覆SiO2核/壳结构及CdS空腔结构纳米材料在光子晶体、生物荧光标记及生物催化等技术领域具有潜在的应用前景.1     

TeO2薄膜非水解溶胶-凝胶法制备及聚合机制

分别以1,2-丙二醇碲和四氯化碲为原料,采用非水解溶胶-凝胶法制备TeO2薄膜.研究了非水解溶胶-凝胶聚合过程的聚合机制以及TeO2薄膜热处理过程中的微观结构变化.研究结果表明,1,2-丙二醇碲为链状齐聚团簇结构,齐聚团簇间通过非水解脱醚聚合反应形成凝胶网络;四氯化碲则先与乙醇发生部分取代反应生成中间产物氯代乙醇碲,中间产物间发生非水解脱氯代烷聚合反应形成凝胶.分析表明,2种凝胶中残余有机基团的数量和所处地位存在差异,其造成薄膜中的Te4+以不同方式还原为Te0.脱氯代烷聚合凝胶网络中残余的氯离子会造成薄膜中非桥氧数目增加,并导致Te2O5晶体析出.随着煅烧温度提高,金属Te和Te2O5分别氧化分解为TeO2,同时依次析出了β-TeO2和α-TeO2.     

粒子群优化算法在Pt-Pd合金纳米粒子稳定结构优化中的应用

以Pt、Pd为代表的铂族金属在催化剂领域有着广泛的应用,其催化活性较其他金属具有无法比拟的优势,且PtPd合金纳米粒子相对于Pt及Pd单晶纳米粒子均具有更好的催化活性和选择性,研究它的稳定结构对进一步了解催化性能具有重要意义.基于改进粒子群算法和紧束缚二阶近似(TB-SMA)势能函数对不同尺寸、原子数目为1∶1比例的截角八面体Pt-Pd合金纳米粒子的结构稳定性进行了研究,结果表明:改进后的粒子群算法较之前性能得到了提升,能搜索到团簇的更低能量结构,即团簇粒子的更稳定结构;经过改进后,算法更好地克服了早熟收敛的缺点,并且算法的稳定性得到了进一步的改善.     

荧光银纳米团簇在生物化学传感分析中的应用

银纳米团簇(silver nanoclusters,Ag NCs)是一种新型的荧光纳米材料,一般由几个到上百个原子组成,近些年来得到了广泛的关注.银纳米团簇具有尺寸小(2nm)、比表面积大、光物理性质好、表面易于修饰及荧光性质可调节等优点.作为新型荧光探针,荧光银纳米团簇已成功用于对金属离子(如Hg2+、Cu2+)及重要的生物活性物质如过氧化氢、葡萄糖、半胱氨酸和抗坏血酸等小分子化合物的检测.本文结合当前的研究现状,综述了银纳米团簇在生物化学传感分析中的应用,并对银纳米团簇的研究方向和发展前景进行了展望.     

Pu(H_2O)_5~(3+)和Pu(H_2O)_5~(4+)团簇的相对论密度泛函研究

用TPSSTPSS密度泛函方法,Pu离子和H2O分子分别采用相对论有效原子实势(RECP)和6-31g基组,研究了Pu(H2O)53+和Pu(H2O)54+团簇溶剂化和非溶剂化效应中的几何结构及紫外可见吸收光谱.计算结果表明:水溶剂环境对Pu(H2O)53+及Pu(H2O)54+团簇的几何结构影响都比较明显.NBO电荷分析表明水分子与钚离子之间没有直接的电荷转移.所研究团簇的未配对电子都占据5f轨道.在气相及水溶剂环境下,所研究团簇的紫外可见吸收光谱存在较大差距.主要的吸收峰大都源于f电子之间的跃迁.     

纳米压印技术中模板表面的气相法抗粘连修饰

研究了采用全氟四氢辛基硅烷(F13-TCS)对纳米压印技术中所用SiO2模板进行表面修饰的情况,分析了用气相法在SiO2模板表面形成F13-TCS单分子膜的形成过程及化学机理,并用X射线光电子能谱仪(XPS)和视频光学接触角测试仪对模板修饰表面的元素成分、价态和表面能进行了测试表征,用原子力显微镜(AFM)对压印过程中的模板结构及模板复制结构进行了对比分析.结果表明,通过F13-TCS对SiO2模板的表面修饰,可以大大降低模板与压印聚合物层之间的相互作用力,在纳米压印过程中实现结构较好的转移、复制.     

中空介孔ZnO@SiO2微球的制备及其光催化性能

通过三嵌段共聚物P123和PAA两种超分子在乙醇中形成协同模板体系,以溶胶凝胶法成功制备了中空介孔SiO_2微球.通过溶液吸附和高温煅烧的方法将纳米ZnO负载在SiO_2中空球结构中获得ZnO@SiO_2纳米粉体.用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、静态氮气吸附仪和紫外-可见漫反射(DRS)对产物的物相组成、微观形貌、比表面积、带隙宽度等进行表征.结果表明:通过负载的方式,样品的比表面积从208 m~2/g提高到253 m~2/g,孔径分布更加均匀,纳米ZnO高度分散在SiO_2载体中,提高了样品的紫外光催化活性.通过在不同乙酸锌浓度下制备的样品对比表明,在40 mmol/L物质量浓度的乙酸锌溶液中所制得的紫外光催化活性最高,在100 min内可以有效降解亚甲基蓝溶液.     

Ag掺杂(CdTe)_(12)纳米团簇电子性质理论研究

通过采用密度泛函理论对Ag掺杂Cd_(12)Te_(12)纳米团簇稳定结构进行了理论分析研究,尤其是掺杂浓度对其特性的影响.详细地分析了不同掺杂浓度的纳米团簇Cd_(11)Te_(12)Ag和Cd_(10)Te_(12)Ag_2的结构,掺杂位及其电子性质.研究显示掺杂位和掺杂浓度对结合能、能带隙和态密度有着直接的影响.结果表明掺杂提高了纳米团簇的稳定性,且稳定性随掺杂浓度增加而增加,能带隙及受主能级均随掺杂浓度变化.     

纳米级SO42-/TiO2固体超强酸的催化活性研究

利用不同晶型、不同粒径的纳米TiO2制备了纳米级So42-/TiO2固体超强酸,研究了硫酸浓度和焙烧温度对纳米级SO42-/TiO2固体超强酸催化活性的影响.反应的最佳条件是:使用锐钛型TiO2,用1.00mol/L硫酸浸泡,450℃焙烧.反应酯化率达到98.4%.     

CdSe量子点/聚酰胺-胺树形分子纳米复合材料的制备与表征

以NaHSe为硒源,以聚酰胺-胺树形分子(PAMAM)为内模板,在水溶液中制备了尺寸均一、分散良好、荧光性强的CdSe量子点.分别用紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱和高分辨透射电镜对树形分子包裹的CdSe量子点进行表征.结果表明:在紫外光的激发下,树形分子与CdSe量子点间发生了强烈的界面电荷转移作用.质子化后整代数树形分子模板作用优于半代数树形分子.高代数树形分子的模板作用优于低代数树形分子.pH在7.5时,纳米簇粒径小而均匀,且溶液稳定性高.改变Cd2+与PAMAM物质的量比,可得到一系列尺寸不同、发光颜色不同的CdSe量子点.0℃低温时制备的量子点光致发光效率最高.     

有机分子笼封装金属纳米团簇的合成策略与催化应用

金属纳米团簇是由若干金属原子组成的纳米材料，尺寸介于单个金属原子和纳米颗粒之间，具有独特的几何和电子结构，在催化反应中展现出良好的性能.然而裸露的金属纳米团簇由于表面能较高，在催化过程中容易聚集失活.近年来，有机分子笼(organic molecular cages,OMCs)作为一种新兴的多孔材料受到了广泛关注.将金属纳米团簇封装在有机分子笼的限域空间内不仅可以提高其粒径均一性，还可以提高稳定性.有机分子笼的孔道结构完全开放，封装在其内部的金属纳米团簇在氧化、还原、偶联、产氢等反应中仍保持较高的催化活性.本文简要总结了有机分子笼封装金属纳米团簇的合成策略以及这类材料在催化领域的应用.     

精确尺寸巯基保护贵金属纳米团簇的合成进展

金属纳米团簇作为凝聚态物质的初始形态之一,在金属原子/分子化合物向金属纳米颗粒形成的过程中起着桥梁作用.因其具有量子局限效应,团簇往往表现出特异的光学、催化等性质.近几十年来的研究发现,单个原子的改变会对团簇的几何结构以及电子结构产生显著的影响.同时,精确的结构可以有效地建立结构与性质之间的关系.因此,合成具有精确结构的纳米团簇在近年来受到广泛关注.笔者对巯基保护精确结构金属纳米团簇合成方法的建立以及发展进行了综述.     

自组装MoS_2纳米结构的可控合成及电催化产氢性能研究

以廉价的仲钼酸铵和硫化铵为原料合成出硫代钼酸铵[(NH_4)_2Mo S_4]前驱体,通过调控前驱体浓度,采用水热法实现二硫化钼(MoS_2)纳米颗粒、纳米片和纳米花的可控自组装制备,分析其自组装生长机理.研究MoS_2不同纳米结构对电催化产氢性能的影响,发现纳米片结构的MoS_2具有较高的催化活性,析氢过电位仅为310 m V,塔菲尔斜率为32.7m V/dec,并且随着纳米片层数增加,球形纳米花结构的MoS_2催化活性降低,但其催化稳定性较好.     

双元素金属掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能

以钛酸四正丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备纯净和掺杂Ce-Cu、Ce-Ag的纳米TiO2颗粒,使用X射线衍射(XRD)对其进行表征,并在紫外光下,以甲基橙光催化降解为模型反应,研究了不同掺杂种类掺杂量对纳米TiO2先催化活性的影响.结果表明:合适的Ce-Cu和Ce-Ag掺杂量可有效提高TiO2光催化活性,并可降低其相转变温度.     

无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜纳米颗粒特性研究

高聚物-无机纳米杂化材料具有优良的力学和电学性能,本文采用溶胶-凝胶工艺制备了无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜,利用透射电子显微镜、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱分析仪,研究了杂化薄膜的微观结构、相结构及分布,并对纳米颗粒的特性进行了讨论.结果表明,薄膜中含有两种纳米颗粒Si O2和Al2O3,颗粒尺寸约5nm～40nm,其中Si O2颗粒尺寸较小,以非晶团簇形式存在.在高能电子束照射下,Si O2颗粒容易分解;Al2O3颗粒结晶则较稳定.