关键词： 光电催化   甲醇氧化   BiVO   掺杂   贵金属负载  

摘要： 光电催化有机小分子氧化是一种可持续发展的绿色技术。采用煅烧法和光还原法制备得到了Ag/Mo:BiVO4光阳极材料。对所制备的材料进行光电催化甲醇氧化测试发现，Mo的掺杂和Ag纳米颗粒的负载可以提高BiVO4的电荷分离与传输效率，Ag/Mo:BiVO4光阳极材料的甲醛的产率和法拉第效率（FE）达到2.6 μg mL-1·h-1和49.1%，分别是纯BiVO4光阳极的2.20倍和2.57倍。活性物种捕获实验揭示了甲醇氧化过程中h+与分子氧为主要的活性物种。

关键词： electrocatalysis   CO_(2) reduction   thermal shock   nanoparticles   carbon monoxide  

摘要： Exploring catalysts with high catalytic activity and low cost is crucial for promoting the electrocatalytic reduction of CO_(2).In this study,Ag nanoparticle catalysts were synthesized on GS carbon and vapor grown carbon fiber(VGCF)carbon carriers using different silver precursors(AgAc,AgNO_(3))through the ultrafast high temperature thermal shock *** experimental results demonstrated that the performance of Ag catalysts for the electrocatalytic reduction of CO_(2) to CO could be significantly enhanced by modulating the nanostructure,carrier,and metal *** VGCF-AgNO_(3)-HT nanoparticles exhibited a relatively regular spherical morphology,with smaller particle sizes and uniform ***,the intricate and overlapping arrangement of VGCF carbon nanofibers contributed to increasing the active area for electrochemical reactions,making it an excellent catalyst *** with varying Ag loadings were prepared using the thermal shock method,and it was observed that the nanoparticles maintained their superior nanostructures even with increased Ag *** Ag-HT-65 catalyst exhibited outstanding catalytic performance,achieving a CO Faradaic efficiency of 93.03% at a potential of−0.8 V(***).After 12 h of testing,the CO Faradaic efficiency remained 90%,exhibiting an excellent stability.

关键词： 局域表面等离激元   折射率传感   纳米颗粒薄膜   时域有限差分法   消光光谱  

摘要： 银纳米颗粒具有显著的表面等离激元特性,可作为折射率传感的关键材料,广泛应用于化学催化、信息传感、医用生物和新能源等领域。然而,未包覆的纯银纳米颗粒在复杂介质环境下,无法维持折射率传感的长期稳定性。文章提出了一种用于折射率传感的Ag@SiO_(2)复合纳米颗粒薄膜,其结构单元由岛状银纳米颗粒和一层依附在银颗粒表面的二氧化硅核壳构成。利用有限时域差分法(FDTD),模拟计算了不同包覆厚度的Ag@SiO_(2)复合纳米颗粒光谱特性以及折射率传感性能。结果表明:岛状Ag@SiO_(2)纳米颗粒薄膜的共振峰强烈依赖纳米颗粒的包覆材料的厚度和周围介质的折射率。Ag@SiO_(2)复合纳米颗粒薄膜折射率灵敏度优于未包覆的纯银纳米颗粒。Ag@SiO_(2)复合纳米颗粒薄膜相对于岛状纯银纳米颗粒具有更优的指标参数,有望作为折射率传感的关键材料,应用于介质环境的检测中。

关键词： Ag_(3)Sn纳米颗粒   可靠性   润湿性   生长系数  

摘要： 选用氧化还原法制备Ag_(3)Sn纳米颗粒,以不同质量比(0、0.1%、0.15%、0.2%)添加到SAC305焊料中来探讨Ag_(3)Sn纳米颗粒对焊料显微组织、润湿性和可靠性的影响。采用X-射线衍射仪和扫描电子显微镜对制备的Ag_(3)Sn纳米颗粒进行物相分析和形貌观察,采用金相显微镜观察焊点的显微组织。将焊点在150℃高温时效不同时间后(0、50、100、150、200 h),采用金相显微镜对焊点界面进行观察,并采用Image J软件计算界面金属间化合物(IMC)层的厚度,得到生长系数。结果表明,向SAC305焊料中添加适量的Ag_(3)Sn纳米颗粒可以提高焊料的润湿性;Ag_(3)Sn纳米颗粒可以有效细化SAC305焊料的微观组织并抑制IMC层生长;随着时效时间的延长,Cu6Sn5金属间化合物层由扇贝状向平面状转变,同时出现Cu3Sn金属间化合物层。向SAC305焊料中添加0.15 wt.%的Ag_(3)Sn纳米颗粒可获得最佳综合性能,润湿性最好(铺展面积为167.447 mm2),生长系数最小(0.04),组织细化也较为明显。

关键词： 协同促进作用   双位点催化剂   原子级分散   合金纳米颗粒   炔烃双烷氧羰基化   稳定性  

摘要： 炔烃烷氧羰基化反应是一种原子经济反应,可以生成α,β-不饱和羧酸、二羧羧酸酯及其衍生物.其中,乙炔的双烷氧羰基化产物(丁烯二酸二酯)可通过两段加氢制备1,4-丁二醇,该反应路径对于生产生物可降解材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)具有重要意义.然而,目前广泛应用的均相Pd基催化体系存在催化剂分离困难、金属流失以及需要添加有机膦配体或各种磺酸助剂等问题,这不仅增加了制备成本,还可能引入不必要的杂质.此外,尽管纳米催化剂在催化领域有着广泛的应用,但大多数纳米催化剂在炔烃双烷氧基羰基化反应中仍表现出反应活性低和稳定性差的问题,这限制了其在工业生产中的应用.相比之下,多相单金属点催化剂因其100%的原子利用率和较好的催化活性而备受关注.然而,由于多相单金属点催化剂具有相对简单的结构和配位环境,其应用仍受到一定的限制.为了克服这一难题,合成具有不同金属的双位点催化剂成为了一个研究热点.双位点催化剂有望进一步释放单金属位点催化剂的潜力,提高反应活性和稳定性.然而,尽管双位点催化剂具有巨大的应用前景,但目前仍面临着制备方法的挑战.如何设计并实用可行地制备出具有高效催化性能的双位点催化剂,是当前科研领域亟待解决的问题.本文提出一种由CO/CH3I混合物诱导分散Pd-Ag合金纳米颗粒的处理方法,用于制备Pd1-Ag1/AC双位点催化剂.利用X射线衍射、X射线光电子能谱和高角环形暗场扫描透射电子显微镜等方法对分散过程进行表征.结果表明,在分散过程中,CO和CH3I与金属发生协同作用,通过配位生成一种独特的双核络合物(PdI2(CO)-I2-AgI)结构.这种络合物结构逐一从合金纳米颗粒上剥落,直至完成原子级的分散.乙炔双烷氧羰基化反应结果表明,与单金属Pd1/AC相比,在相同反应条件下,双位点Pd1-Ag1/AC催化剂上的乙炔转化率提高了2倍.同时,在保持丁烯二酸二酯选择性为98%的情况下,该催化剂循环使用10次后催化剂性能未见明显变化.炔烃底物拓展结果表明,Pd1-Ag1/AC的协同作用不仅可以提高催化活性,而且在高位阻存在的情况下可以提高产物的立体选择性,这表明双位点协同促进作用对炔烃双羰基化反应具有良好的普适性.微分吸附量热表征结果证明了通过碘配体桥连的Pd1和Ag1单金属点之间的协同效应可以增强催化剂对乙炔的吸附能力.此外,结合拓展边X射线精细结构等实验结果,对催化剂的结构变化和反应机理进行了进一步的探究.第一性原理计算得到的反应能垒和过渡态结果表明,乙炔吸附是反应的速率决定步骤.与Pd1/AC相比,Pd1-Ag1/AC催化剂在反应决速步上表现出了更低的活化能,这从热力学和动力学两个层面解释了其具有更好催化性能的原因.Bader电荷分析和投影态密度计算的结果表明,由于Ag1位点的引入,使Pd1-Ag1/AC催化剂的电荷转移能力和吸附能力均得到增强.相较于Pd1/AC,Pd1-Ag1/AC具有更低的形成能,表明Ag1位点不仅可以提升催化活性,也可以增强双位点结构的稳定性.因此,在催化反应中,Ag1位点的存在起到了重要的促进作用,使得Pd1-Ag1/AC催化剂表现出更优异的性能.综上,本文制备的双位点Pd1-Ag1/AC催化剂在乙炔双烷氧羰基化反应中表现出较好的催化活性和稳定性,证明了双位点协同效应的重要性,为高效催化剂的设计和应用提供了新的思路.

关键词： 聚丙烯腈   MgO纳米颗粒   Ag纳米颗粒   纳米纤维   复合过滤膜  

摘要： 为提高聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜的性能,在PAN溶液中掺杂了MgO和Ag纳米颗粒(MgONPs和AgNPs),通过静电纺丝方法制备了不同质量分数的PAN/MgO/Ag复合纳米纤维过滤膜,采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、紫外线透反射分析仪、过滤性能测试仪测试复合纤维过滤膜的微观形态、结晶结构、透气性、透湿性及过滤性能等。结果表明:纯PAN纳米纤维的直径为222.9 nm,PAN/MgO/Ag复合纳米纤维的直径为151.5 nm~258.6 nm。相对于纯PAN纤维膜,PAN/MgO/Ag复合纤维膜具有优良的过滤性能和紫外线防护性能,其紫外线防护系数为38.73~55.37,过滤效率为95.36%~97.59%,阻力压降为46.06 Pa~58.31 Pa。当MgONPs和AgNPs的质量分数都是0.75%时,PAN/MgO/Ag复合纤维膜的品质因子最高,为0.071 4 Pa^(-1),过滤性能最好,属于高效低阻且具有防紫外线功能的过滤膜材料。

关键词： 二氧化锡纳米薄膜   Ag纳米颗粒   异质结   气体传感器  

摘要： 采用磁控溅射法在p-Si衬底上沉积二氧化锡(SnO_(2))纳米薄膜并在其上负载银(Ag)纳米颗粒作为气体传感器的敏感材料。实验结果表明:负载Ag纳米颗粒提高了SnO_(2)纳米薄膜的灵敏度。Ag溅射时间为80 s,负载量为6%质量分数的SnO_(2)纳米薄膜对乙醇气体的响应值较未负载Ag纳米颗粒时提高了78.7%,这可以归因于Ag纳米颗粒与SnO_(2)纳米薄膜之间形成了异质结。实验测试了工作电压对SnO_(2)纳米薄膜灵敏度的影响,当工作电压均为5.5 V时,传感器对乙醇和丙酮气体的响应最佳,响应值分别为3.49和4.51。

关键词： 核壳结构   高密度   贵金属   表面增强拉曼散射   纳米纤维   染料  

摘要： 基于PA66片晶结构实现了银包金核壳纳米颗粒(Au@AgNPs)在PA66纳米纤维表面的原位高密度组装,系统探究了反应时间对复合纤维膜微观形貌的影响,并对复合纤维膜的SERS性能进行了研究。结果表明,复合纤维膜上组装的纳米颗粒粒径随反应时间增加而增大,复合纤维膜(反应时间为10 min)有着最高的SERS活性,对罗丹明6G(R6G)具有较高的检测灵敏性和信号再现性,同时,对染料分子罗丹明B､结晶紫(CV)和孔雀石绿(MG)均具有良好的检测灵敏性,检测限分别为10^(-9)､10^(-10)､10^(-10) mol/L。

关键词： 摩擦纳米发电机(TENG)   生物质材料   可降解   Ag纳米颗粒   TiN纳米颗粒  

摘要： 随着全球变暖和环境污染的加剧,探索一种可靠的清洁能源成为关注的焦点,而在众多的清洁能源之中,机械能由于分布广泛且受环境等因素限制较少而被关注。然而,如何有效地收集机械能是一个棘手的问题。因此,为了能够这种能量,在2012年,王中林等人发明了一种称为摩擦纳米发电机(TENG)的能量收集器,它可以有效的将低频机械能转化为电能。值得注意的是,TENG器件通常是由难以降解的材料构成,开发和使用生物质基的TENG成为必然。本文选取了两种典型的生物质材料,油菜秸秆和壳聚糖作为基底材料,立足于生物质材料在摩擦纳米发电机中的应用问题,围绕着“生物质基摩擦纳米发电机的输出性能的提高”,通过介电调控、表面改性和构建微纳结构的方法,有效地提高了TENG的输出性能,主要内容如下: (1)利用天然油菜秸秆粉末(RS)和聚乙烯醇(PVA)制备了天然薄膜(RS/PVA),并使用RS/PVA和聚四氟乙烯(PTFE)构筑了RS-TENG。油菜秸秆粉末的加入增加了RS/PVA薄膜的羰基、羟基和氨基酸官能团的含量,使得薄膜获得了更好的电学性能。油菜秸秆粉末的加入也使得薄膜表面的有效接触面积增加,这同样提升RS-TENG的输出性能。RS-TENG的开路电压为78V,短路电流为5.3μA。将RS/PVA薄膜浸泡在PBS溶液中,结果证明其具有高度可降解性和生物友好性。最后,通过将RS-TENG用于步态传感证明了其良好的应用潜力。 (2)壳聚糖是一种典型的动物生物质材料,分布广泛。使用壳聚糖材料和银纳米颗粒构筑了TENG(AC-TENG),基于介电调控、构建微纳结构的方法,进一步增强了AC-TENG的性能。结果证明,当掺杂浓度在6wt%时,性能最佳。此外,在3.5Hz和10N的条件下,AC-TENG最大的开路电压为74V,短路电流为4.7μA。同时本文创新性的使用漏电流这一概念解释了浓度与输出性能之间的关系。最后,通过发送摩斯电码的方式来验证其应用价值。 (3)为了进一步证明介电调控方法的有效性,通过掺入另一种导电颗粒TiN开发了基于TiN/壳聚糖薄膜的摩擦纳米发电机(TC-TENG),并使用Comsol Multiphysics 6.2对最佳输出性能的器件进行仿真,仿真结果与实测结果较好的吻合,这进一步的证明了介电调控方法的有效性。通过将TC-TENG用于为低功耗设备提供能源,成功地点亮了8个蓝色LED并为商用计算器供电。TCTENG在尺寸上的灵活性使其能够应用于人体传感器,这项工作为TENG在传感器方向的应用提供了一条可行的途径。 综上所述,本文搭建了TENG的测试平台,选取了两种典型的生物质材料作为基底,基于介电调控、表面改性和构建微纳结构的方法有效提高了TENG的输出性能,为生物质基的TENG开发和应用提供了一条新的研究思路。