表面等离激元光学力研究进展

当一束光照射在物质上,光子与物质发生动量交换,部分动量转移到物质,等效于对物质产生作用力,称为光学力.这一作用力非常弱,一般在pN甚至更小的量级,但一定条件下,仍足以捕获和操纵纳米、微米尺度的物体.在金属纳米结构中,由于表面等离激元共振效应,诱导的局域电场可以产生增强的光学力,可以在亚波长尺度实现光操纵,并且由此衍生出一个极具吸引力的研究方向——表面等离激元光学力.本文介绍了利用金属纳米结构进行表面等离激元光学力操纵的最新研究进展.     

双重优化对基于P3HT:PCBM有机太阳能电池效率的提高

有效提高太阳能电池对光的吸收效率是提高太阳能电池能量转换效率的重要因素.在以poly(3-hexylthiophene)(P3HT)为电子给体材料,[6,6]-phenyl C60-butyric acid methyl eater(PCBM)为电子受体材料的有机太阳能电池中,Poly-(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)与活性层之间插入不同厚度的P3HT层,并在P3HT层最佳厚度的基础上,进一步在活性层中掺杂不同比例的Ag纳米粒子,双重优化了电池器件.当插入45 nm的P3HT层及掺杂质量比为5%的Ag纳米粒子时活性层薄膜的形貌及内部结构得到了改善,电池对光的吸收,及外量子效率得到了显著地提高,并出现红移现象.在25°C,光强为100 mW/cm2的条件下测量其短路电流密度JSC为11.21 mA/cm2,能量转化效率PCE为3.79%.     

溶胶凝胶法制备二氧化锡纳米晶体

以四氯化锡(SnCl4·5H2O)为前驱原料,采用溶胶凝胶法制备纳米SnO2.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析手段对其进行表征,考察了反应物配比、SnCl4浓度、煅烧温度等实验条件对纳米SnO2粉体的晶体结构、粒度及分散性的影响,结果表明,在四氯化锡水溶液浓度为0.63511 mol/L,氨水溶液为4 mol/L,600℃烧结3 h得到的粉体结晶性好、晶体尺寸合适、比表面积大、并具有良好的分散性.     

金纳米颗粒与表面活性剂相互作用的XAFS研究

利用同步辐射X射线吸收精细结构谱学(XAFS)等技术研究了不同种类表面活性剂对反应生成的金纳米颗粒的原子和电子结构的影响.XAFS和电镜结果表明三苯基膦、十二胺和十二硫醇3种表面活性剂与金纳米颗粒的相互作用依次增强,三苯基膦分子中的P原子与金纳米颗粒表面的Au原子产生弱的物理吸附,生成的金纳米颗粒的尺寸为7.2 nm;而十二胺和十二硫醇则分别以头基N原子和头基S原子与金纳米颗粒表面的Au原子形成强的Au—N和Au—S共价键,有效地阻止金纳米颗粒的长大和聚集,其颗粒尺寸为3.1 nm.同时,金纳米颗粒中第一近邻Au—Au键长由三苯基膦的2.82减小到十二硫醇的2.79,相应的配位数则由11.3减少为10.1,这是由于十二硫醇与纳米颗粒具有强的相互作用导致.XAFS的近边谱表明在十二硫醇覆盖的情况下可以观察到明显的表面Au原子的电子转移现象.     

MoS2/PMMA纳米复合材料动态力学性能

以液相溶剂热合成和表面改性技术制备的纳米MoS2作为减磨与增强剂,耐磨性差的PMMA为聚合物基,借助超声分散与溶液热流延技术制备MoS2/PMMA纳米复合材料.通过动态力学热分析研究MoS2对PMMA动态力学行为的影响,并探讨材料的宏观组成、微观结构与动态力学性能之间的关系.实验表明,在低温段(<110℃),MoS2对PMMA动态储能模量E’在质量分数0~15%范围呈现出随粒子加入量增加而升高,≥15%又呈下降的趋势,对动态损耗模量E″则随MoS2加入量增加呈下降趋势.在高温段(>110℃),MoS2对E’和E″有提升作用,加入量越高E’和E″温升衰减越趋缓,E’相对稳定平台区间拓宽趋势越明显.MoS2/PMMA复合材料玻璃化转变温度tg和进入粘流态转变温度tf也随MoS2加入量增加向高温偏移,耐热性提高.     

静电纺丝制备二氧化硅纳米纤维

以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶凝胶法制备硅溶胶,研究了体系中水、盐酸的含量对其电纺性能的影响.用电纺法制备出表面光滑、尺寸均匀,直径500~600 nm的二氧化硅(SiO2)纳米纤维.由静电纺丝得到的SiO2纳米纤维经室温下干燥和800℃高温煅烧后,分别用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱法(FTIR)、热重分析法(TG)对其进行了表征和分析.     

球形纳米BiVO_4光催化剂的制备及其可见光催化活性研究

以葡萄糖作为模板,采用水热合成法制备出球形纳米BiVO4光催化剂.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外可见分光光谱(UV-Vis)手段对其表面形貌、晶型、粒径、光化学性质等进行了表征,并以偶氮染料亚甲基蓝(MB)的降解率作为评价指标,研究了该光催化剂在可见光照射下的光催化活性.结果显示,该纳米BiVO4光催化剂:形貌为表面较粗糙的球形,平均粒径为500~800nm;晶相为单斜白钨矿;在450nm附近的可见光区有较高的吸收,对MB(20mg·L-1)的降解率在反应60min后达到86%,呈现出良好的可见光催化活性.     

PEO修饰中空SiO2纳米颗粒的制备及生长机理研究

采用基于PluronicF127胶束的软模板法,在中性、室温和无催化剂的温和环境下,制备得到中空SiO2纳米颗粒.利用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射粒度分布测定仪(DLS)和傅里叶转换红外光谱仪(FT-IR)对所制备的中空SiO2纳米颗粒的形貌、粒径和官能团进行分析.结果表明:SiO2壳层成功在F127胶束疏水-亲水界面处形成,PEO在中空SiO2纳米颗粒表面可自由伸展,纳米颗粒的尺寸随F127浓度增加而减小,但分散性随F127浓度增加而增强.F127质量为15mg、四甲氧基硅烷为46μL时制备的中空SiO2纳米颗粒的平均粒径和内径分别为20nm和9.6nm,且具有更好的水溶性和单分散性.通过对样品的TEM照片统计分析发现,中空SiO2纳米颗粒的外径、内径和SiO2壳层厚度与F127浓度密切相关.     

木质纤维素气凝胶及纳米纤丝化纤维素

"卷首语"栏目结合本期专题论文刊发中国工程院院士李坚的文章,介绍木材剩余物高效再加工和循环利用中的木质纤维素气凝胶和纳米纤丝化纤维素的研究现状,此二者已经成为国内外该领域研究重点。     

气管滴注纳米二氧化钛对大鼠的亚急性肺毒性实验研究

雄性SD大鼠气管滴注不同剂量的纳米二氧化钛(TiO2),每周2次,连续4周,染毒结束后,检测大鼠血常规、肺组织氧化应激指标和CRP表达,观察肺组织病理学和超微结构改变.结果表明:纳米TiO232 mg/kg组血常规中NEUT计数增加,纳米TiO2引起肺组织中SOD,GSH和CAT含量降低,组织病理学显示随着纳米TiO2染毒剂量增加,肺泡扩张不良、闭塞比例增加,肺内吞噬棕黄色颗粒的巨噬细胞数量增加,肺泡间隔内淋巴细胞和纤维细胞增多;超微结构发现纳米TiO2主要引起Ⅱ型肺泡结构改变.结果显示,在本实验条件下纳米TiO2使大鼠的肺组织受到氧自由基的攻击,肺脏清除氧自由基的能力减弱,并引起肺组织不同程度的病理和超微结构的改变.