关键词： 纳米Ag   纳米TiO2   生物炭纳米复合材料   灭菌性能  

摘要： 饮用水中细菌超标,会导致人体产生各种疾病,对人体造成极大的危害,因此,灭菌是饮用水处理过程中必不可少的环节。部分自来水厂深度处理能力不足、供水管道过长等问题可能导致灭菌的生长和繁殖,因此有些家庭选择使用净水设备来再次处理自来水,以达到杀灭所有细菌的目的。目前家庭常用的纯净水设备一般包括三个常用的水处理装置,分别是一个PP棉过滤装置和两个活性炭吸附装置,更高级的处理则包括软化装置、反渗透装置、纳滤膜装置等。常用的活性炭吸附装置不具有杀菌功能,且使用寿命短,需要定期更换,否则容易在其上滋生细菌,导致出水恶化,细菌超标。另外,我国部分农村地区居民未经处理直接饮用地下水,水中的细菌可能会导致各种疾病。如何提升吸附材料的使用寿命,延长更换周期,提高水质净化效果,是目前亟待解决的问题之一。纳米Ag和纳米Ti O2颗粒可以破坏细菌的蛋白质和细胞结构,因此具有较好的灭菌性能,目前在环保领域已经有所应用。本研究考虑以纳米Ag和纳米Ti O2颗粒为灭菌主体,以廉价易得的生物炭为灭菌材料的载体,制备一种价格便宜、灭菌性能强、制作过程简单、使用时间长的纳米复合材料,并探究其灭菌效果和灭菌机理。本研究以玉米芯和小龙虾壳作为原材料,分别制备了300℃和450℃温度下热解的玉米芯生物炭和小龙虾壳生物炭,对其进行产率分析,并利用SEM、BET等表征方法对不同生物炭材料进行表征,从四种生物炭材料中选择了比表面积最大、硬度最佳的450℃小龙虾壳生物炭作为负载纳米颗粒的载体。然后以钛酸四丁酯为Ti O2的前驱物,通过溶胶-凝胶法将纳米Ti O2颗粒负载在小龙虾壳生物炭上;以硝酸银为银的前驱物,将纳米Ag颗粒负载在小龙虾壳生物炭上,并设计同时负载、顺序负载和多次负载的方法,制备了Ti O2-生物炭（Ti-CFS）、同时负载Ag-Ti O2-生物炭（T-Ag-Ti-CFS）、顺序多次负载Ag-Ti O2-生物炭（S-Ag-Ti-CFS-1～5,共5种）等生物炭纳米复合材料。通过元素分析、扫描电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、紫外分光光度计（UV-VIS）等方法对不同生物炭纳米复合材料进行分析和表征,探究不同生物炭纳米复合材料的负载效果和灭菌效果,并分析其灭菌机理。通过实验研究可知:小龙虾壳生物炭比玉米芯生物炭的比表面积更大,其表面有更多适合纳米颗粒负载的微孔。顺序负载纳米Ag和纳米Ti O2的负载法要好于同时负载法,在单次负载中,顺序负载法负载的纳米Ag颗粒含量比同时负载法高13.75%。多次负载过程中,纳米Ag颗粒的含量先增加后减少,第三次负载后负载量最大,在20 mg生物炭上负载了2.03 mg,负载率达到10.15%;纳米Ti O2颗粒的负载量持续增加,增速不断减缓,在第五次负载后负载量最大,为2.72 mg,负载率达到13.60%。纳米Ag颗粒负载稳定度不如纳米Ti O2颗粒,原因是在超声过程和多次负载过程中出现纳米Ag颗粒脱落现象。多种纳米材料的灭菌效果排序为,顺序负载Ag-Ti O2-生物炭（S-Ag-Ti-CFS-1～5）>同时负载Ag-Ti O2-生物炭（T-Ag-Ti-CFS）>Ti O2-生物炭（Ti-CFS）>小龙虾壳生物炭（CFS）(无灭菌作用)。在连续流实验中,顺序负载一次的Ag-Ti O2-生物炭（S-Ag-Ti-CFS-1）对一定浓度的菌液（10～5 CFU/m L）灭菌率达到99%以上。纳米Ag颗粒本身和其释放的银离子均对大肠杆菌有很强的杀灭作用,通过破坏大肠杆菌的细胞结构将其杀灭。纳米Ti O2颗粒在光照下可以产生具有极强氧化性的自由基团,对细菌有杀灭作用,顺序负载Ag-Ti O2-生物炭纳米材料的吸光度最高。对于所有的生物炭材料,顺序负载三次的Ag-Ti O2-生物炭（S-Ag-Ti-CFS-3）纳米复合材料具有最强的灭菌能力和重复使用能力。

关键词： SiO2@Ag纳米复合材料   SiO   2纳米线   双还原法   表面增强拉曼   表面等离子共振  

摘要： 以天然矿物纤蛇纹石为原料,通过酸浸与物理化学分散的方法制备出了形貌较为均匀,纯度高且分散性好的SiO_2纳米线。利用硼氢化钠(NaBH4)和柠檬酸钠(C6H5Na3O7)做双还原剂将高度分散的Ag纳米颗粒修饰在SiO_2纳米线表面。用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、紫外吸收光谱仪和拉曼光谱仪对SiO_2@Ag纳米复合材料进行表征,并研究以SiO_2@Ag纳米复合材料为基底的表面增强拉曼效应。结果表明,SiO_2@Ag纳米复合材料具有极强的表面拉曼增强效应,并且当SiO_2@Ag纳米复合材料中Ag纳米颗粒溶液体积为2mL时,其增强效果最好。

关键词： Ag-GO-TiO2复合薄膜   氧化石墨烯   Ag纳米颗粒   双酚A  

摘要： 为改进TiO_2薄膜的光催化能力,采用溶胶-凝胶法制备氧化石墨烯(GO)掺杂TiO_2薄膜,并利用光化学沉积方法在GO-TiO_2薄膜表面沉积Ag纳米颗粒制备出Ag-GO-TiO_2复合薄膜.通过XRD、Raman、SEM、EDS、TEM和UVVis漫反射光谱对复合薄膜的晶体结构、表面形貌和光吸收范围等进行表征,并在紫外光照射条件下,进行复合薄膜光催化降解双酚A研究,以表征其光催化能力.结果表明:450℃退火后,TiO_2薄膜中仍保留有氧化石墨烯,薄膜表面沉积有Ag单质纳米粒子,且复合薄膜对紫外光吸收有所加强.紫外光照射30 min后,TiO_2薄膜、石墨烯掺杂物质的量比为3.2的GO-TiO_2薄膜和Ag-GO-TiO_2复合薄膜对双酚A溶液(质量浓度为50 mg/mL)的降解率分别为4.9%、16.7%和26.5%.研究表明在GO掺杂以及Ag纳米粒子沉积的共同作用下,TiO_2薄膜的光催化活性得到了有效提高.

关键词： Ag纳米颗粒   分离膜   表面改性   物理吸附  

摘要： 本文采用聚乙烯吡咯酮(PVP)和过硫酸铵(APS)对聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面改性处理,并将纳米Ag颗粒负载在PVDF膜表面,制备了PVDF-PVP-Ag和PVDF-APS-Ag膜。结果表明PVP通过物理吸附在PVDF膜表面,使得膜的亲水性得到改善,沉积Ag纳米颗粒后膜的亲水性和耐污染性能得到显著提高,PVDF-PVP-Ag膜的纯水通量要优于PVDF基膜,通量恢复率达到93%;APS处理的PVDF-APS-Ag膜是通过化学脱氟反应改性而成,虽然PVDF-APS-Ag膜的亲水性也有提高,但是PVDF-APS-Ag膜的力学强度明显下降,以及其不均匀性导致Ag粒子聚集在膜表面,从而影响膜的耐污染性能。

关键词： 拉曼光谱   石墨烯   Ag纳米颗粒   复合结构   制备工艺  

摘要： 在石墨烯-Ag纳米颗粒复合结构表面增强拉曼散射(SERS)基底常规制备工艺的基础上,提出了采用偶联剂吸附的方法来改善Ag纳米颗粒在目标基底上分布的均匀性;采用双层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)来转移石墨烯,以减少石墨烯表面的缺陷;采用退火处理的方法来降低SERS基底的拉曼背景噪声,从而提高拉曼光谱的对比度。实验结果表明,采用优化制备工艺得到的复合结构SERS基底均匀性有较大提高,石墨烯G峰和2D峰的增强拉曼光谱对比度分别提高了54.9%和64.3%,罗丹明6G(R6G)分子在774和1 363cm^(-1)处的拉曼光谱强度随浓度变化关系的拟合优度(R2)分别达到了0.997 5和0.986 7。

关键词： Photocatalytic CO2 reduction   Schottky junction   Energy transfer   TiO2,Nanoparticles  

摘要： Photocatalytic reduction of CO2 into various types of fuels has attracted great interest,and serves as a potential solution to addressing current global warming and energy *** this work,Ag-Cu nanoparticles are densely supported on N-doped TiO2 nanowire through a straightforward nanofabrication *** range of light absorption by N-doped TiO2 can be tuned to match the plasmonic band of Ag nanoparticles,which allows synergizing a resonant energy transfer process with the Schottky ***,Cu nanoparticles can provide active sites for the reduction of CO2 ***,the performance of photocatalytic CO2 reduction is improved to produce CH4 at a rate of 720μmol·g-1·h-1 under full-spectrum irradiation.

关键词： 局域表面等离子体效应   吸收性介质   探测性能  

摘要： 贵金属纳米颗粒的局域表面等离子共振(localized surface plasmon resonance,LSPR)峰对周围介质的变化十分灵敏,基于这一原理可对周围介质进行探测。本文利用吸收性介质中的Mie理论分析球形Ag纳米颗粒在吸收性介质中的光谱和探测性能。研究结果表明,当介质复折射率的虚部较小时,其对颗粒光谱和探测性能的影响可以忽略;随着虚部的增大,光谱会出现较大变化,并且颗粒的探测性能逐渐降低;当虚部大于某一值后,颗粒的LSPR峰消失,无法再利用这一原理进行探测。

关键词： ZIF-8   介孔二氧化硅   Ag纳米颗粒   核壳型结构   催化性能  

摘要： 通过液相自组装制备了Ag/ZIF-8;进一步以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂,在疏水Ag/ZIF-8颗粒表面包覆一层介孔二氧化硅(MS)壳,合成了具有核壳结构的Ag/ZIF-8@MS催化剂,并对其进行了结构和性能表征.结果表明,Ag/ZIF-8@MS具有均一的颗粒尺寸(Ag/ZIF-8@MS粒径约为100 nm,Ag粒径约为15 nm)、较高的比表面积(539 m^2/g)及较大的孔体积(0.64 m^3/g);透射电子显微镜表征结果表明,介孔二氧化硅表层厚度约为20 nm.于550℃煅烧后,催化剂结构转变成Ag/Zn O@MS核壳结构.以催化对硝基苯酚生成对氨基苯酚为模型反应,对2种结构的Ag催化剂的催化性能进行了测试.催化反应结果表明,核壳型结构Ag/ZIF-8@MS材料催化对硝基苯酚反应的转化率超过95%,证明了这种以ZIF-8为载体的核壳型材料的优势.

关键词： 光谱学   表面增强拉曼散射   时域有限差分   碳纳米管   Ag纳米颗粒  

摘要： 为了分析Ag纳米颗粒修饰碳纳米管(AgNPs/CNTs)复合结构的表面增强拉曼散射(SERS)电磁增强特性,用FDTD Solutions软件建立了AgNPs/CNTs复合结构的仿真模型,通过改变AgNPs尺寸、颗粒之间的间距及激励光源参数对AgNPs/CNTs进行了电场强度分布的仿真计算。仿真结果表明:AgNPs/CNTs复合结构存在两种"热点",一是CNTs和AgNPs之间的耦合,二是CNTs上两个AgNPs之间的耦合。在仿真参数范围内,随着AgNPs尺寸增大,最大电场强度先增强后减弱;随着AgNPs间距增大,周围电场强度减弱;当激励光波长为532nm时,AgNPs/CNTs周围的电场强度最大。以SiO_2膜作为基底材质,当AgNPs尺寸为60nm,颗粒间距为2nm,入射光波长为532nm时,AgNPs/CNTs周围的电场强度最大,计算增强因子约为108;理论和实验都证明Ag膜基底的SERS增强效果比SiO_2膜的增强效果更好。

关键词： 复合核壳纳米颗粒   铜金属   银金属   锡锑钎料   制备工艺   微观组织   剪切性能  

摘要： 即将推广的第三代半导体的工作温度将达到200℃，为满足第三代半导体高温服役的要求，研究新型耐高温钎料势在必行。SnSb系合金的熔化温度在240℃左右，与市场主流无铅钎料相比，其高温服役方面具有一定的优势，但其他性能仍待优化。本文研究了纳米颗粒复合SnSb钎料的制备工艺和性能优化。\n 首先本文采用液相还原法制备了纳米Cu@Ag颗粒，通过XRD、SEM和TEM等手段分析了核壳颗粒制备中出现的粉末团聚、包覆不完整以及残留多等问题，讨论了包覆颗粒制备工艺的优化方案。然后将包覆效果良好的核壳颗粒与Sn-5Sb钎料复合制备了复合焊膏，对复合焊膏进行润湿性、组织形貌、剪切性能等测试，研究了不同含量的核壳包覆颗粒对复合焊膏性能的影响，并按Cu@Ag的Cu/Ag比例将纳米Cu粉和Ag粉混入焊膏与Cu@Ag复合焊膏进行对比试验。\n 研究结果表明:液相还原法制备纳米Cu@Ag核壳颗粒的工艺优化方案如下:PVP浓度范围在5g/L～10g/L之间，Cu/Ag摩尔比***=7·1，溶液搅拌速度控制在3000r/min左右，制备的Cu@Ag核壳粉末分散和包覆效果较好，且产物杂质较少。\n 通过复合焊膏焊后微观组织形貌可知，随着包覆纳米颗粒含量的增加，Cu板与钎料界面IMC厚度略有增加，IMC形貌由扇贝状变为不规则，这是由于外层Ag消耗殆尽而致使Cu内核参与反应的现象。当纳米颗粒量达到3％时，焊膏烧结后的组织内气孔量增加。\n 纳米Cu@Ag核壳颗粒的添加，使Sn-5Sb焊膏的润湿角降低，改善了Sn-5Sb焊膏的润湿性;纳米颗粒含量从0～30％，复合Sn-5Sb焊膏的润湿性整体趋势是先增加后降低，在含量添加到10％时润湿角降到最小。\n 纳米颗粒增加，复合焊膏的剪切强度也随之增大，在10％含量时达到最高值，纳米颗粒含量进一步添加会导致剪切强度下降。断口分析表明纳米核壳复合焊膏焊点断裂机制均为韧性断裂，断裂位置是在体钎料处，纳米颗粒添加到30％时，焊点内部产生较多气孔，影响复合焊膏的抗剪切性能。\n 为明晰纳米Cu@Ag包覆颗粒与分别加入纳米Cu&Ag混合颗粒的差别，本文对比了Cu@Ag颗粒与机械混合纳米Cu&Ag颗粒加入焊膏后的组织和性能差异。分析表明，包覆型Cu@Ag颗粒对于焊点剪切性能的强化效果优于混合型Cu&Ag型颗粒，Cu@Ag颗粒强化的焊膏焊后组织的细化程度较好，混合型Cu&Ag颗粒的加入使焊膏焊后组织内部的Cu6Sn5金属间化合物明显增多，这也表明了包覆结构中Ag充分发挥了阻碍Cu与Sn反应的作用。