核壳结构纳米复合材料
核壳结构纳米复合材料的制备及应用
摘要：核壳结构纳米复合材料由于独特的物理、化学特性和广泛的应用前景，近年来成为研究的热点。本文系统地综述了核壳结构纳米复合材料的类型，针对应用方向总结了核壳结构纳米复合材料的研究现状。系统地归纳了核壳结构纳米复合材料在光学、催化、医药与生物、光子晶体、超疏水涂层等方面的应用，评述了其特点和发展的方向，并对其应用前景进行了展望。
关键词：核壳结构纳米复合材料超疏水涂层
Preparation and Applications of Core-Shell Structured Nanocomposite Materials: the State-of-the Art Abstract: The core-shell structured nano-composite materials showing novel physical and chemical properties have received much attention because of their potential application. The porgress in the preparation and application of the core-shell structured nano-composites is reviewed with respect to their applications in optics, catalysis, pharmacy and biology, photonic crystal, and superhydrophobic coating. The problems and solutions are for foture development of core-shell nonocomposite materials.
Key words: core-shell structure; nanocomposite; superhydrophobic coating
1. 引言
随着纳米技术的发展，核壳结构纳米复合材料成为复合材料、纳米材料等领域研究的热点。核壳结构的纳米复合材料（CSNC）一般由中心的核以及包覆在外部的壳组成，CSNC中的内核与外壳之间通过物理、化学作用相互连接。广义的核壳结构不仅包括由不同物质组成的具有核壳结构的纳米复合材料，还包括中空微球、微胶囊等纳米复合材料。由于CSNC具有许多独特的物理和化学特性，在超疏水表面涂层、材料学、化学、磁学、电学、光学、生物医学、催化等领域都具有潜在的应用价值。
本文依据材料性能对CSNC的研究进展进行了总结，本文的目的不在于将全部文献进行回顾，而是针对应用方向对一些文献进行评述。目的在于指出应用方向、研究进展和存在的问题，以期为研究CSNC提供一些研究思路。
图1 核壳结构结构纳米复合为求及中控为求的结构示意图：(a)经典核壳结构；(b)空心球；(c)海胆型结构；(d)胶囊型结构[1]
2. 常见的核壳纳米复合材料CSNC，根据其核壳材料的组分与组成的不同，通常具有内核和壳层的性能以及核壳单一组分所不具有的新性能。核壳材料一般包括无机/有机，无机/无机，有机/有机，以及空心球、微胶囊等。通常只被方法包括溶胶凝胶，种子法，界面生长法等。核壳材料的壳层不仅可以调整纳米粒子的表面特性，改变其表面电荷密度、表面活性、官能团、反应性、生物相容性、稳定及分散性；同时还可以通过特殊梯度结构，将外壳例子特有的超疏水性能、催化活性、电学性能、生物医药性能
和光学性质等赋予内核微粒。在这里将根据应用方向对其进行分类。
2.1光学方面的应用
2.1.1光敏材料
光敏材料通常指光敏半导体材料，又称为光导材料。其特点为：在无光照状态下呈绝缘性，在有光状态下呈导电性。现已普遍应用的感光材料硒、氧化锌、硫化镉、有机光导体等。由于纳米材料吸光能力大大超过体相材料和微米级材料，因而纳米复合材料的光敏性、吸光强度方面大大高于体相材料，如海胆状太阳能转化Zn-ZnO复合粒子阳极材料以及光波导材料等。
海胆状Zn-ZnO复合粒子可采用热蒸发法制备。与核壳同轴CSNC层不同，该CSNC层不同，该CSNC具有很强的光电感应特性，可作为太阳能转换装置的阳极材料。
图2 合成核壳结构纳米Zn-ZnO复合粒子的示意图[2]
2.2.2 荧光材料
荧光材料在照明、生物医药、印刷防伪等方面具有重要的应用价值。荧光CSNC基本上以包覆荧光纳米粒子如CdS、ZnS和CdSe等为主。
除无机/有机复合材料外，无机物基复合材料也可用于制备荧光材料。荧光CSNC基本上以包覆荧光纳米粒子如CdS、ZnS和CdSe等为主。如CdS-(Cd-Sn)、T-ZnO-SnO2棒杂化复合材料、CdSe-ZnS等。特别是纳米复合CdSe-ZnS粒子以荧光量子点形式分散在聚乙烯醇薄膜中所制得的复合薄膜在生物医学中有很好的应用前景。
图3 合成纳米CdS-(Cd-Sn)杂化复合型微球的示意图[3
图4 合成核壳型纳米T-ZnO-SnO2棒的示意图[4]
图5 合成核壳型纳米CdSe-ZnS的示意图[5]
总之，尽管纳米复合材料光学性能的研究已取得了不少进展，对其应用也取得了一定的成绩，但是仍有很多问题需深入系统地研究，如纳米复合材料不同于本体材料的吸收、发光等特性产生的理论基础，纳米复合材料的非线性强度如何在受限条件下随着纳米复合粒子尺寸变化，如何通过表面修饰来获得具有一定光学性能的纳米材料等；拓宽材料的种类也需要进一步研究的内容。
2.2催化方面的应用
多相催化剂的催化活性与催化剂的比表面积成正比，而纳米颗粒的高比表面积和高表面能刻增加催化性能，因此CSNC是非常理想的催化剂。纳米复合催化剂可能同时具有络合催化和多相催化的特点，使得催化剂既同时具有络合催化的高效性，同时具有多相催化的易回收特性。纳米复合催化剂已用于湿化学反应催化、光化学反应催化等。
2.2.2 湿化学反应催化
湿化反应催化，一般是指催化剂
在液相或者气相介质中诱导化学反应路线发现改变，而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行化学反应。纳米复合催化剂本身具有高表面能、高比表面积，在催化化学反应时，其催化活性将大大提高，同时CSNC也可能体现出协同效应。另外，由于纳米复合催化剂结构的特殊性，催化剂的稳定性及其与反应无的接触面积也有所增强。纳米复合催化剂在湿化学反应催化中已经被应用于Suzuki偶联反应[6,7]，氧化反应[8,9]，还原反应[10]，水解反应[11]，加成反应[12]，以及氧化还原反应[13]等。
钯是催化卤代烃与芳香硼酸偶合合成不对称联芳烃的常用催化剂，该方法就是通常所说的铃木偶联反应。该反应广泛应用于天然产物、核苷类似物和药物的合成，通常使用使用Pd/C负载型催化剂。Kim等[7]利用模板法制得中空钯球的BET表面积为64m2·g-1,远远高于实心球的表面积（8.3m2·g-1）。催化结果表明中空钯球催化碘代噻吩与苯基硼酸间的铃木偶联反应收率超过95%，回收6次后反应收率仍不低于95%，解决了实心球催化剂因团聚而导致的失活问题。Pd 纳米粒子镶嵌于纳米PS-P4VP复合微球壳层中也可用于催化铃木偶联反应[6]。
图6 钯中空微球的合成示意图[7]
图7 合成核壳结构纳米PS-P4VP：Pd复合微球的示意图[6]
无机/有机纳米复合催化剂代表性的工作有Yamada等[8]制备的具有核壳结构的纳米SiO2-聚苯乙烯-咪唑复合粒子。该CSNC可在温和的条件反应下高效催化甲醇羰基化合物缩醛反应。
图8 合成核壳型纳米SiO2-polymer微球的示意图[8]
以金为核，以小分子催化剂为壳的催化剂体系研究不多。如磺酸修饰的单分子层保护的纳米Au粒子可用于催化三甲基硅醚（TMS）的水解。该催化剂见具有络合催化剂和多相催化剂的特性。由于该特性，这类催化剂可用于研究特殊反应的动力学和开发新型催化剂。
图9 磺酸基保护金纳米粒子的制备及其在催化硅醚水解的应用[11]
2.2.2光催化反应
光催化剂又称为光触媒，是能够加速光化学反应的催化剂。常用的光触媒有磷化镓（GdP）、砷化镓（GdAs）等。最广泛使用的是二氧化钛，它能靠光的能量来进行消毒、杀菌。
纳米复合光催化剂的研究包括光催化降解的有机物以及甲基橙等，具有高催化活性、良好的化学稳定性、无二次污染、安全无毒等特点，是具
有开发前景的绿色环保催化剂。
如Lee等[14]采用Stober法制备但分散的纳米SiO2微球，然后在其表面沉积纳米TiO2粒子，得到具有海胆型核壳结构的纳米SiO2-TiO2复合材料，该纳米复合材料可用于甲基橙的光催化降解。
图10 合成核壳结构纳米SiO2-TiO2复合粒子的示意图[14]
纳米复合催化剂不仅改善了催化剂在催化体系中的分散性，同时提高了催化剂的比表面积和比表面能，因而较之单一组分的活性高、催化效果好。在应用动力学研究和解决配位催化剂的回收方面具有重要意义。
2.3生物医药方面的应用
核壳结构纳米复合材料一般不予胶体溶液和生物溶液发生反应，但其壳层或内核能够包裹具有生物活性的生物分子及其他配体，能与生物环境体系中的细胞相互结合，并且能够选择性地与抗原、靶细胞或病毒发生相互作用，从而可用于生物医学领域的生物检测、生物分离、药物释放、生物传感等方面。
2.3.1药物载体及释放
药物的控制释放通常以药物为核，以响应性（如pH、温度敏感性等）材料为壳，可以保持药物的定量持续释放，维持血药浓度的相对平稳，减少给药次数和用量，有效地拓宽给药途径，提高药物的生物利用度，同时降低某些药物集中吸收对胃肠道所造成的刺激。纳米复合材料，特别是胶囊型材料在该方面的价值尤为显著。
如具有pH敏感的中空P （MBAAM-co-MAA）微球，在对阿霉素盐酸盐的控制释放中，pH=7时，24h 对阿霉素盐酸盐释放量为15%；在pH=10时，为35%；而在pH=1时，为98%。可见，该胶囊可以有效地控制其在人体中的释放部位。
Xuan等[15]采用表面改姓模版技术制得中空碳纳米球。中空纳米PPy微球和中碳纳米微球都可以作为药物释放和催化的载体。
图11 中空纳米PPy微球合成的示意图
2.3.2生物传感
生物传感器是利用生物要素与物理化学检测要素组合在一起对被分析物进行检测的装置。生物传感可利用表面等离子共振、压电和荧光变化作为检测手段。生物传感器可以用于环境检测、细胞识别等领域。
Yan等[16]采用分散聚合法制备纳米AgCl-PANI复合粒子，该纳米复合粒子在中性条件下具有很强的氧化还原性，可作为选择性多巴胺的生物传感器。Xiong等[17]采用溶胶-凝胶法制备了具有核壳结构纳米ZnO-polymer 复合粒子，该纳米复合粒子具有可控的发光性能和较高的量子产率，可用于细胞识别。Li等[18]制备了具有核壳结构纳米PS-TiO2微球胶体和非球形大孔材料TiO2，它们能用于生物感应器、过滤器和光子带隙材料。
2.2.3 生物分离
将核壳结构纳米复合才俩的核或壳层中引入具有生物活性的物质，这些生物活性物质能与生物环境体系中的特定目标分子结合，从而使这些材料具有生物分离的效果，包括细胞分离、蛋白质分离、氨基酸分离和生物抗体分离等。
总之，随着科学技术的发展，纳米材料以及纳米技术与生物医学结合越来越紧密，特别是纳米复合材料在生物医药方面的应用也越来越广泛。比如，纳米复合材料在生物检测诊断、药物释放、药物缓释、药物缓释、药物输送、血液净化、生物分离等方面已有很大的发展和应用，但是，由于研究还不够深入，纳米材料的毒副作用目前尚处于起始研究阶段。所以纳米复合材料在生物医药方面的应用，还有待于大量临床试验来证明，以确保其生物安全性。
2.4 复合导电材料
很多导电纳米材料与聚合物材料复合可以得到纳米复合导电材料，它可以制作导电涂料和导电胶等，在电子工业上有广泛的应用。导电纳米材料常用金、银、铜纳米粒子。用纳米级导电材料代替微米级常规导电材料可以提高材料的物化性能，例如纳米银粉代替微米银制成导电胶，在保证同导电能力的情况下，可以大大节省银的用量，降低材料密度。由于碳纳米管具有很好的导电性，与聚合物材料复合所制备的纳米复合材料也是导电的。
Jiang等[19]制备了氟化聚酰亚胺/
硅酸盐纳米复合材料，该纳米复合材料较单纯聚酰亚胺具有较低的漏电电流和介电常数，可广泛应用于微电子器件。Wang等[20]设计和构造了具有导电性能的单分散核壳结构纳米复合粒子，该纳米复合粒子以热塑性聚合物为核，聚电解质为壳。然后将得到的纳米复合粒子用聚吡咯（PPy)进行点缀修饰得到表面光滑的纳米复合粒子，该纳米复合粒子能够黏附在ITO 模版上，在可见光区域有较高的透过率，能够应用在电子工业方面（图12）。
图12 核壳结构纳米PS-PPy微球合成的示意图[20]
综上所述，导电复合材料在能源、光电子器件、传感器、分子器件、金属防腐、电磁屏蔽以及隐身材料等领域具有广阔的应用前景。目前材料仅限于实验室研究，距离应用尚远。其中纳米粒子的分布、分散等问题都会影响纳米复合材料的导电性能。为了解决这个问题，今后将要进一步探索和改进制备方法，以提高工业生产的可操作性，提高复合材料综合性能及性能重复性。
2.5 其他应用
目前，许多研究工作通过改变材料的组成来研究核壳结构纳米复合材料在填料、光学、电学、催化、生物医药、药物载体，以及功能涂层材料等方面的应用。随着纳米复合材料不断向功能化方向发展，能够根据不同的使用要求设计出材料具有重要意义，而核壳结构纳米复合材料的发展正顺应了这种发展趋势。纳米复合核壳材料还可用于污水处理[21]等。随着纳米材料的研究和表征技术的进一步发展，更多的应用领域如航空航天、军事吸波等方面将会被开发出来。
3. 展望
纳米复合材料作为新型的功能材料在光学、磁学、催化、药物载体等领域现实出巨大的应用潜力，已经引起了各国研究者的高度重视，并且成为纳米复合材料研究中的一个热门课题。但事，核壳结构纳米复合材料在制备与应用过程中仍存在许多问题，如：（1）核壳纳米复合粒子的团聚与分散问题；（2）制备过程中的单分散
和壳层厚度的控制；（3）核壳纳米复合粒子的形成机理尚需完善；（4）对于核壳纳米复合材料的结构、形态特征与材料性能的关系有待深入研究；（5）核壳纳米复合粒子的内核与壳层之间的结合强度及相容性问题；（6）目前，核壳纳米复合粒子的研究主要处于实验室阶段，还没有工业化。随着理论研究和制备工艺的完善，纳米复合材料有待于进一步的研究和发展。
参考文献
[1] Fleming M S, Mandal T K, Walt D R. Chem. Mater., 2001, 13: 2210-2216
[2] Lei M, Qian L Q, Hu Q R, Wang S L, Tang W H. J. Alloys Compd., 2009, 487: 568-571 [3] Tang D M, Liu G, Li F, Tan J, Liu C, Lu G Q, Cheng H M. J. Phys. Chem. C, 209, 113: 11035-11040
[4] Kuang Q, Jiang Z Y, Xie Z X, Lin S C, Lin Z W, Xie S Y, Huang R B, Zheng L S. J. Am. Chem. Soc., 2005, 12: 11777-11784
[5] Suo B T, Su X, Wu J, Chen D, Wang A, Guo Z H. Mater. Chem. Phys., 2010, 119:
237-242
[6] Wen F, Zhang W O, Wei G W, Wang Y, Zhang J Z, Zhang M C, Shi L Q. Chem. Mater., 2008, 20: 2144-2150
[7] Kim S W, Kim M, Lee W Y, Hyeon T. J. Am. Chem. Soc., 2002, 124: 7642-7643
[8] Yamada Y, Qiao K, Bao Q, Tomida D, Nagao D, Konno M, Yokoyama C. Catal. Commun., 2009, 11: 227-231
[9] Mandal S, Mandale A B, Sastry M. J. Mater. Chem., 2004, 14: 2868-2871
[10] Manivannan S, Ramaraj R. J. Chem. Sci., 2009, 121: 735-743
[11] Li X M, Paraschiv V, Huskens J, Reinhoudt D N. J. Am. Chem. Soc., 2003, 125: 4279-4284
[12] Sreedhar B, Radhika P, Neelima B, Hebalkar N. Chem. Asian. J., 2008, 3:
1163-1169 [13] Ma Y, Zhang H, Zhong H, Xu T, Jin H, Ceng X. Catal. Commun., 2010, 11: 434-437 [14] Lee J W, Othman M R, Eom Y, Lee T G, Kim W S, Kim J. Micropor. Mesopor. Mat., 2008, 116: 561-568
[15] Xuan S, Fang Q, Hao L, Jiang W, Gong X, Hu Y, Chen Z. J. Colloid Interface Sci., 2007, 314: 502-509
[16] Yan W, Feng X, Chen X, Li X, Zhu J J. Bioelectrochemistry, 2008, 72: 21-27
[17] Xiong H M, Xu Y, Ren O G, Xia Y Y. J. Am. Chem. Soc., 2008, 130: 7522-7523 [18] Li Y, Sun Z, Zhang J, Zhang K, Wang Y, Wang Z, Chen X, Zhu S, Yang B. J. Colloid Interface Sci., 2008, 325: 567-572
[19] Jiang L Y, Leu C M, Wei K H. Adv. Mater., 2002, 14: 426-429
[20] Wang J J, Sun L, Mpoukouvalas K, Lenkamp K, Lieberwirth I, Fassbender B, Bonaccurso E, Brunklaus G, Muhlebach A, Beierlein T, Tilch R, Butt H J, Wegner G. Adv. Mater., 2009,21: 1137-1141
[21] Zhai Y M, Zhai J F, Zhou M, Dong S J. J. Mater. Chem., 2009, 19: 7030-7035
纳米核壳结构简介
核壳结构微纳米材料应用技术 摘要 (2) 1核壳型纳米粒子的定义及分类 (2) 1.1 核壳型纳米粒子定义 (2) 1.2 核壳型纳米粒子分类 (2) 2 核壳结构微纳米材料形成机理 (3) 3有机—有机核壳结构微纳米材料制备 (3) 3.1乳液聚合法 (3) 3.2悬浮聚合法 (3) 4有机—无机核壳结构微纳米材料制备 (4) 4.1无皂聚合法 (4) 4.2化学共沉淀法 (4) 5无机—无机核壳结构微纳米材料制备 (4) 5.1种子沉积法 (5) 5.2水热法 (5) 6 核壳结构微纳米材料的应用 (6) 6.1 核壳结构微纳米材料的医学应用 (6) 6.2 核壳结构微纳米材料作为催化剂 (6) 参考文献 (7)
摘要 纳米科学被认为是21世纪头等重要的科学领域，它所研究的是人类过去从为涉及的非宏观、非围观的中间领域，使人们改造自然的能力延伸到分子、原子水平，标志这人类的科学技术进入了一个新的时代。纳米结构由于既有纳米微粒的特性如量子效应、小尺寸效应、表面效应等优点，又存在由纳米结构组合引起的新效应，如量子耦合效应和协同效应等，而且纳米结构体系很容易通过外场（电、磁、光）实现对其性能的控制。核壳型纳米微粒由于表面覆盖有与核物质不同性质纳米粒子，因此表面活性中心被适当的壳所改变，常表现出不同于模板核的性能，如不同的表面化学组成、稳定性的增加、较高的比表面积等，这些粒子被人为设计和可控制备以满足特定的要求。 关键词：纳米核壳纳米材料的应用 1核壳型纳米粒子的定义及分类 1.1 核壳型纳米粒子定义 核壳型纳米粒子是以一个尺寸在微米至纳米级的球形颗粒为核，在其表面包覆数层均匀纳米薄膜而形成的一种复合多相结构，核与壳之间通过物理或化学作用相互连接。广义的核壳材料不仅包括由相同或不同物质组成的具有核壳结构的复合材料，还包括空球、微胶囊等材料。 核壳型复合微球集无机、有机、纳米粒子的诸多特异性质与一体，并可通过控制核壳的厚度等实现复合性能的调控。通过对核壳结构、尺寸剪裁，可调控它们的磁学、光学、电学、催化等性质，因而有诸多不同于单组分胶体粒子的性质。他在材料学、化学组装、药物输送等领域具有极大的潜在应用价值。 1.2 核壳型纳米粒子分类 (1)无机—无机核壳结构微纳米材料:核壳均为无机材料的复合微纳米材料。 (2)无机—有机核壳结构微纳米材料:核为有机材料，壳为无机材料的复合微纳米材料。 (3)有机—无机核壳结构微纳米材料：核为无机材料，壳为有机材料的复合微纳米材料。 (4)有机—有机核壳结构微纳米材料：核壳均为有机材料的复合微纳米材料。 (5)复杂核壳结构微纳米材料：具有多层核壳结构，核壳多分分分别为有机或者无机材料。
吸附重金属离子的核壳纤维的制备与研究
文章编号:１００１-９７３１(２０１８)１２-１２１０７-０６ 吸附重金属离子的核壳纤维的制备与研究? 赵冬梅１,白莉１,刘宇１,藏琳琳２,李坚３ (１．黑龙江东方学院食品与环境工程学部,哈尔滨１５００６６; ２．哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,哈尔滨１５００９０; ３．东北林业大学生物材料科学与工程教育部重点实验室,哈尔滨１５００４０) 摘要:为了制备低成本二强吸附二高效二环境友好的新型吸附剂,首先以不同比例的聚甲基丙烯酸和醋酸纤维素混合溶液作为纺丝液,采用单轴静电纺丝制备出纳米纤维三通过透射电镜,红外光谱和X射线光电能谱证明纤维具有明显的核壳结构三同时表征了纤维的热稳定性和力学性质三然后研究了p H值二初始离子浓度二吸附时间和醋酸纤维素含量对纤维吸附二价铜离子性能的影响三最后,通过对纤维进行吸附和解吸测试,研究了影响纤维重复利用性的因素三结果表明,具有核壳结构的纳米纤维可以有效的吸附二价铜离子,并通过反复的吸附和解吸实现材料的循环利用三 关键词:吸附;重金属;核壳结构;纤维 中图分类号: TQ３１文献标识码:A DOI:１０．３９６９/j．issn．１００１-９７３１．２０１８．１２．０１６ ０ 引言 重金属引起的水污染不但会带来严重的环境问题,还会对人体的健康造成危害,例如过量的铜离子会引发胃肠道中毒,严重可造成低血压甚至休克死亡[１-３],高浓的汞会造成人体急性中毒,损害脑组织[４-６]三过量的镉会对肾脏造成慢性损害,严重者可因 虚脱而死亡[７-１２]三因此,去除水中的重金属离子是水处理的一个关键问题三传统的技术存在处理效率低下二运行条件严苛二处理费用高以及二次污染等问题三吸附技术可以有效的富集水中重金属离子,因此备受科研工作者的青睐三然而传统的活性炭作为吸附剂时,原料消耗量大,污水处理的成本提高三因此,如何开发出低成本二强吸附二高效二环境友好的新型吸附剂是亟待解决的问题三 聚甲基丙烯酸(PMAA)是一种螯合型的树脂,自身含有大量的羧酸官能团,因此可以作为吸附剂使用三然而,PMAA在水中的溶解性很高,容易造成二次污染三醋酸纤维素(CA)是一种纤维素改性物,表面上可以修饰一些官能团例如 NH２二 SO３H二 COO H 等,常被用于吸附重金属离子[１３-２２]三静电纺丝技术可以制备出高孔隙率,高比表面积的纳米纤维三通过在其表面上进行接枝修饰,可以使纤维表面具有一定量的功能性基团,然而目前常用的方法普遍存在接枝效率低,吸附能力有限的问题三 本文以CA和PMAA的共混液作为纺丝液,采用静电纺丝技术制备出具有核壳结构的纤维三PMAA 作为纤维的壳层,其大量的 COO H对水中的重金属离子有很强的吸附作用,CA作为纤维的核层,不溶于水,起到支架的作用,解决了传统聚甲基丙烯酸吸附水中的重金属离子后从水中分离困难的问题三 １实验 １．１药品 醋酸纤维素,甲基丙烯酸,过硫酸钾,N,N-二甲基甲酰胺(DMF),乙醚,氯化铜,氢氧化,盐酸和EDTA三所有药品的生产厂家都为国药集团化学试剂有限公司三甲基丙烯酸需要减压提纯后再使用三１．２实验步骤 １．２．１ PMAA的制备 三口圆底烧瓶中依次加入１３７mLα-甲基丙烯酸,０．２８７２１g过硫酸钾,８００mL去离子水,氮气环境下９０?水浴加热８h三反应结束后,在聚合产物中加入乙醚,搅拌一段时间后,静置倒去上层清液,剩余固体在８０００r/min的转速下离心１０min三将离心后的乳白色固体重新溶解在去离子水中,再用乙醚洗涤,离心三洗涤３次后将聚甲基丙烯酸５０?真空干燥２４h 得到纯净的透明固体状聚甲基丙烯酸三１．２．２ CA/PMAA核壳纤维纺丝液的制备 按照不同的质量比称取CA和PMAA,加入一定量的DMF,９０?加热搅拌３６h,充分溶解三 ７０１２１ 赵冬梅等:吸附重金属离子的核壳纤维的制备与研究 ?基金项目:黑龙江省博士后科研启动金资助项目(LBH-Q１６０４０);黑龙江东方学院横向课题(HDFHX１６０１１３,HDFHX１７０１０３)收到初稿日期:２０１８-０７-２７收到修改稿日期:２０１８-１０-３０ 通讯作者:藏琳琳,E-mail:８７１３６６１６２＠qq．com;李坚,nefuli j ian＠１６３．com 作者简介:赵冬梅(１９７３－),女,黑龙江五常人,副教授,博士后,师从李坚院士,主要从事功能高分子复合材料研究三万方数据
金属纳米晶体的表面与其催化效应
金属纳米晶体的表面与其催化效应 沈正阳 (浙大材料系1104 3110103281) 摘要：概括纳米材料的表面与界面特性，从金属纳米晶体表面活性与结构介绍其的催化性能，简要概述金属纳米晶体形状与晶面的关系以及金属纳米晶体的成核与生长。 关键词：纳米金属；表面活性；催化；高指数晶面 1.纳米材料的表面与界面 纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其他原子结合。强烈的表面效应，使超微粒子具有高度的活性。如将刚制成的金属超微粒子暴露在大气中，瞬时就会氧化，若在非超高真空环境，则不断吸附气体并发生反应。[1] 纳米晶体是至少有一个维度介于1到100纳米之间的晶体。纳米材料主要由晶粒和晶粒界面2部分组成，二者对纳米材料的性能有重要影响。纳米材料微观结构与传统晶体结构基本一致，但因每个晶粒仅包含着有限个晶胞，晶格点阵必然会发生一定程度的弹性畸变，其内部同样会存在各种缺陷，如点缺陷、位错、孪晶界等。纳米金属粒子的形状、粒径、颗粒间界、晶面间界、杂质原子、结构缺陷等是影响其催化性能的重要因素。纳米材料中，晶界原子质量分数达15%~50%，晶界上的原子排列极为复杂，尤其三相或更多相交叉区，原子几乎是自由的、孤立的，其量子力学状态和原子、电子结构已非传统固体物理、晶体理论所能解释。金属纳米晶体研究中，发现面心立方结构纳米金属如 Al、Ni、Cu 和密排六方结构Co都存在孪晶和层错缺陷，Cu纳米金属中存在晶界滑移。 2.金属纳米晶体的催化性能 近年来，关于纳米微粒催化剂的大量研究表明，纳米粒子作为催化剂，表现出非常高的催化活性和选择性。这是因为纳米微粒尺寸小，位于表面的原子或分子所占的比例非常大，并随纳米粒子尺寸的减小而急剧增大，同时微粒的比表面积及表面结合能迅速增大。纳米颗粒表面原子数的增加、原子配位的不足必然导致了纳米结构表面存在许多缺陷。从化学角度看，表面原子所处的键合状态或键
双金属核壳结构
双金属核壳结构的制备及催化性能研究 摘要双金属核壳纳米结构由于具有大量的潜在应用价值，近年来已引起人们极大的关注。本文综述了水相体系还原法、多元醇体系还原法、热分解—还原法、化学镀法、胶体粒子模板法、共沉积法、电化学法、表面取代反应和表面处理等双金属核壳纳米结构的制备方法，简述了各种方法的原理、优缺点和应用情况，另外，对双金属核壳纳米结构电催化氧化、有机物加氢、催化脱氯、环境催化方面的应用作了简述。最后，对今后双金属核壳结构型的研究方向进行了展望。 关键词双金属核壳制备方法催化 1 引言 在对高性能新材料的探索过程中，纳米材料以其特殊的优异性能吸引了许多研究者的兴趣，掀起了纳米材料的研究热潮。对应用纳米技术制备具有某种功能的特性的材料来说，有必要寻求可靠、可控的方法纳米材合成料的。核壳结构纳米材料[1](core-shell nanomaterials)是指具有“核壳包裹”这种特殊原子排列方式的纳米复合材料，可看作是对原始纳米粒子的剪裁和改造，通常记作“核@壳”。金属@金属(即核壳双金属)纳米材料因其巨大的催化应用潜力而受到催化学者的广泛关注。 2 双金属核壳结构制备方法 2.1水相体系还原法 在水相中，利用不同还原剂和保护剂，通过先后两次还原不同金属形成核壳结构的纳米合金，这是目前使用最多的一种合成方法。 Yang等[ 2 ]用NaBH4还原合成Ag溶胶,再利用柠檬酸钠溶液热回流使Pt还原并沉积在Ag表面,得到红棕色Ag@Pt溶胶。Zhou等[3 ]在冰浴下,利用NaBH4还原HAuCl4制成Au 纳米溶胶,再逐滴加入H2PdC l4和抗坏血酸,得到深棕色Au @ Pd纳米溶胶。 一般地，水相中连续还原时，壳层金属通常采用较温和的还原剂(如抗坏血酸)以控制还原速率，使其更易更好地实现包覆效果，有时采用冰浴等降温手段效果更好[ 4 ]。 2.2 多元醇体系还原法 多元醇还原法是合成单金属（尤其是贵金属）纳米粒子最简便有效的方法之一，该方法也被用于制备双金属核壳结构。具体方法是：利用液相多元醇体系(多为乙二醇或1, 4-丁二醇)分散金属盐，升温回流使金属离子被多元醇还原并聚集,最终形成金属纳米粒子。该方法制备的金属纳米粒子尺度小，粒度均一，且分散性好。由于制备条件温和，过程简单，多元醇体系中的连续还原法被广泛应用于核壳结构纳米合金的制备中。Alayoglu等[5]采用多元
利用高分子材料制备核壳结构
自组装、光敏感的向列型液晶/聚合物核壳纤维的构造和特征介绍 LC（液晶）材料和LC/聚合物材料已经广泛应用于多种灵敏的光调节装置[1-3]。最近，研究人员制备出了胆甾型液晶与表面涂有连续功能涂料的纤维基底复合的模型[4]。还有其他显示技术与纤维复合，如发光二极管（LED）[5]照亮光导纤维，有机发光二极管(OLED)装饰玻璃纤维[6]。 以前报道的技术大部分认为液晶对纺织品物理性能会造成负面影响，比如会降低纺织品的灵活性和透气性。LC材料具有某些独特的性质，如具有近晶状中间相、分子水平上的自动排列、双折射和非凡的力学性能，因此它可被用作制备复合纤维。静电纺丝制备的液晶弹性体与此类材料一样具有各向异性，有望制备某种机械器件[7-9]。据报道，静电纺丝制备的液晶聚硅氧烷具有胆固醇链和低分子量特性，且观察不到聚硅氧烷的相分离和低分子液晶[10]。另一方面，聚合物溶液中加入添加剂可以在同轴纺丝过程中保证小分子有效分散于纤维核心[11]，而不是表面[12]。例如，Lagerwall et al.报道过有关同轴纺丝时，将向列型液晶混入聚乙烯（乙烯吡咯烷酮）（PVP）/二氧化钛鞘，这是为了获得低分子量液晶为核、聚合物为壳的复合纤维[13]。用这个方法时，液晶材料通过一条独立的通道进入纤维中心。以前的各种研究报道过如何制备双折射纤维，但都没有描述有关这种核壳结构液晶超细纤维的光学结构和形态特征，或者有关液晶核对聚合物壳的影响。
本文成功地表征了低分子量液晶在静电纺丝过程中、在聚合物超细纳米纤维中心的自组装行为。研究人员获悉，电纺PLA超细纳米纤维的结构可利用光学特征进行表征。另外，有序的液晶纤维显示的光学特性表明液晶纤维阵列具有光调制特性。用均质液晶/聚合物溶液纺丝可以制备高度双折射和光灵敏性的液晶纤维结构。通过改变液晶溶液的浓度和静电纺丝的工艺参数可以获得光学性质和形态特征最佳的液晶复合纤维。用偏光显微镜（POM）和热分析仪证明：5CB在PLA纤维核心具有相分离和自组装能力，制成纤维后，5CB的质量分数超过28%。利用WAXD和DSC研究柔韧的5CB是如何影响PLA外壳结晶性的。 2、实验部分 2．1原料 聚丙醇酸（Mw=186000，Mw/Mn=1.76）、氯仿和丙酮（不用净化）、4-氰-4＇-戊基联苯（5CB） 2．2 静电纺丝过程 静电纺丝装置包括一个高压装置、一部可控注射泵、和一步安装在圆盘上的收集器。本研究使用的收集器包括一个铜质圆盘、一个菱形铝网、用玻璃基底包覆的铟锡氧化物（玻璃质地为细粒状，厚约1.1mm），还有与铜质圆盘配套的盖玻片（厚为0.1mm），5ml的玻璃注射器。静电纺丝装置水平放置，这是为了将纤维收集在离注射泵尖端6-16cm远的收集器上。5CB/PLA静电纺丝复合纤维的合成如下：首先，将5CB和PLA混合加入氯仿/丙酮溶剂（体积比为3：1）。将混合液
基于局域表面等离激元共振的金属纳米结构折射率传感
基于局域表面等离激元共振的金属纳米结构折射率传感 高灵敏度的折射率传感结构在生物化学传感等领域有着很大的潜在应用价值。因为金属纳米结构在表面等离激元共振(SPR)产生时会有明显的电磁场增强,所以在高灵敏度传感应用上受到广泛关注。 有两种SPR被用于折射率传感应用：传播的SPR(PSPR)和局域的SPR (LSPR)。由于传播SPR传感需要非常光滑的金属表面,所以对加工精度要求高。 因此,本文这里主要讨论基于LSPR的折射率传感。金属纳米结构的尖端在LSPR产生时会有很强的局域电场,因此带有尖端的金属纳米结构传感灵敏度很高。 本文第一部分工作中我们研究了带有四个尖端的X形金属纳米孔阵列结构的LSPR传感。实验和数值模拟的结果均证实了该结构拥有高折射率传感灵敏度。 此外特异介质结构在磁响应共振产生时也会有很强的局域电场,因此他们可以应用于高灵敏度折射率传感。本文余下的工作就是制备用于传感的特异介质结构。 金属纳米环形圆盘结构有很大的局域电场和周围用于传感的电介质环境相 互叠加的空间。X形金属纳米颗粒结构有四个尖端,在LSPR产生时会有很强的局域电场。 所以上面提的这2种结构都有很高的传感灵敏度。基于此,我们制备了由金属纳米环形圆盘、电介质层和金属膜以及由X形金属纳米颗粒、电介质层和金属膜组成的环形圆盘和X形2种特异介质结构。 实验测试和数值模拟证实了这2种结构有着非常高的传感灵敏度。本文的主要工作分为如下几个方面：1.X形金属纳米孔阵列折射率传感带有尖端的金属纳
米结构在产生LSPR共振时有着很强的局域电场。 这一现象使得局域的电场与周围电介质环境的相互作用就很强,因此这种结构有着高传感灵敏度。基于此,我们制备了带有四个相对尖端的X形金属纳米孔阵列结构。 四个尖端的存在使得电场在LSPR产生时被很好的局域和增强了。透射光谱的实验测试结果表明了该结构的折射率传感灵敏度可以达到945nm RIU-1,高于其他诸如圆环形和月亮形这样的拥有高折射率传感灵敏度的金属纳米结构。 我们通过使用电介质支撑柱将X形金属孔阵列支撑起来远离玻璃衬底来增加局域电场与周围用于传感的电介质环境的叠加区域,然后减少尖端间距进一步增强局域电场。经过这两步之后,该结构在近红外区域传感灵敏度达到了非常高的1398nm RIU-1。 这一高传感灵敏度使得该结构在芯片集成高灵敏度生物医学传感和光学集成器件中有很大的潜在应用。2.环形圆盘特异介质折射率传感由于磁共振的产生导致特异介质结构周围有很强的局域电场。 这使得局域的电场与周围用于传感的电介质环境有强相互作用。因此特异介质有很高的传感灵敏度。 环形圆盘金属纳米结构在LSPR共振时比其他如圆盘和球形金属纳米结构有着更大的局域电场与周围用于传感的电介质环境相互叠加的区域,因此该结构有更高的传感灵敏度。基于上面提的这两点,我们制备了在金属膜上由电介质层支撑的金属环形圆盘构成的特异介质结构。 反射光谱的测量表明该结构的传感灵敏度可达到1304nm RIU-1.我们通过增加电介质层的厚度和环形圆盘内半径进一步的增加局域电场和电介质环境相互
金钯核壳结构纳米结构制备
N,N-B i s(2-hydroxyethy l)-2-am i noethanesu lf on i c Ac i d-ass i sted L i qu i d-phase Growth o f Au@Pd Core-She ll Nanopart i c l es w i th H i gh Cata l yt i c Act i v i ty We i Zhang,Hu i p i ng Zhao,Zhong Lu,Fengx i Chen,*and Rong Chen* Schoo l o f Chem i stry and Env i ronmenta l Eng i neer i ng,Wuhan Inst i tute o f Techno l ogy,Wuhan430073,P.R.Ch i na (E-ma il:rchenhku@w i https://www.docsj.com/doc/c86386636.html,,f xchen@w i https://www.docsj.com/doc/c86386636.html,) Au@Pd core-she ll nanopart i c l es were success f u ll y synthes i zed v i a sequent i a l reduct i on o f Au(III)and Pd(II)sa l ts w i th BES at room temperature.The Au@Pd nanopart i c l es exh i b i ted s i gn i?cant l y h i gher cata l yt i c act i v i ty f or var i ous Suzuk i react i ons than monometa lli c Pd or Au nanopart i c l es.S i ze-dependent cata l yt i c act i v i ty was a l so observed,i.e., the Au@Pd nanopart i c l es o f<10nm showed h i gher act i v i ty. REPRINTED FROM Vol.44No.102015p.1371–1373 CMLTAG October5,2015 The Chemical Society of Japan
具有核壳结构的纳米复合高频软磁材料
“微纳电子技术”2008年第7期 专家论坛 P373-具有核/壳结构的纳米复合高频软磁材料 纳米器件与技术 P380-射频功率Trench MOSFET研制 P383-大功率激光二极管阵列正向特性研究 纳米材料与结构 P387-VO2热色智能玻璃研究进展 P392-静电纺丝制备复合纳米纤维研究进展MEMS器件与技术 P397-芯片上叉指电极介电电泳的模拟与实验研究P403-Parylene薄膜及其在MEMS中的应用 P411-基于声表面波技术的数字微流体微加热器研究P416-电化学乙醇气体敏感元件及其敏感特性研究显微、测量、微细加工技术与设备 P419-nA级电流检测电路和抗干扰技术研究 P423-钝化处理在消除多晶Si薄膜缺陷中的应用 微电子器件与技术 P428－半导体激光器焊接的热分析
专家论坛 P373-具有核/壳结构的纳米复合高频软磁材料 钟伟，汤怒江，靳长清，都有为 （XX大学固体微结构物理国家重点实验室，XX省纳米技术重点实验室，XX210093） 摘要：具有核/壳结构的复合纳米材料兼有外壳层和内核材料的性能，由于其结构和组成能够在nm尺度上进行设计和剪裁，因而具有许多独特的光、电、磁、催化等物理与化学性质。简要介绍了实验室在过渡金属纳米复合高频软磁材料研究方面的最新进展，内容包括：绝缘壳层（如SiO2、Al2O3、C－SiO2等）复合材料，能显著改善过渡金属纳米颗粒的热温度性，有效防止氧化和团聚，具有饱和磁化强度高、高频软磁性能优异的特点；半导体壳层（如ZnO）复合材料，研究了材料的光致发光性能，观测到在ZnO材料中较少出现的700 nm发光峰；螺旋碳纳米管与Fe组成的复合材料，实验结果表明该复合材料具有良好的高频吸波性能，有望成为新一代轻质高频吸波材料。 关键词：核/壳结构；复合纳米材料；软磁；高频；螺旋碳纳米管纳米器件与技术 P380-射频功率Trench MOSFET研制 苏延芬，X英坤，邓建国，胡顺欣，冯彬，董四华 （中国电子科技集团公司第十三研究所，XX050051） 摘要：在国内首次研制出了一种采用条状元胞结构、特殊的栅槽刻蚀条件、特殊的栅介质生长前处理工艺及多晶硅栅的射频功率Trench MOSFET器件。该器件漏源击穿电压大于62 V、漏极电流大于3.0 A、跨导大于0.8 S、阈值电压2~3 V、导通电阻比同样条件的VDMOS降低了19%~43%，在175 MHz、VDS=12 V下输出功率PO为7 W、漏极效率ηD为44%、功率增益GP为10 dB。 关键词：Trench MOSFET；导通电阻；沟道密度；垂直沟道结构；饱和压降 P383-大功率激光二极管阵列正向特性研究 杨红伟，X世祖，陈玉娟，家秀云
【CN110028070A】单晶碳化硅石墨烯核壳结构纳米纤维及其制备方法和应用【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910383901.6 (22)申请日 2019.05.09 (71)申请人 清芯未来（北京）科技有限公司 地址 100084 北京市海淀区中关村东路1号 院6号楼二层KJ202-125号 (72)发明人 吴应红 朱迪炜 吴晓雪 (74)专利代理机构 南京汇盛专利商标事务所 (普通合伙) 32238 代理人 张立荣 (51)Int.Cl. C01B 32/97(2017.01) C01B 32/184(2017.01) (54)发明名称单晶碳化硅/石墨烯核壳结构纳米纤维及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供一种单晶碳化硅/石墨烯核壳结构纳米纤维及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：(1)将碳源与白炭黑进行湿法均匀混合，其中碳源中C与白炭黑中SiO 2的摩尔比为(3-4):1，反应后干燥后得到前驱体；(2)将步骤(1)得到的前驱体在气氛加热炉中，在1400-1600℃碳热还原反应1-4 h，得到粗产品；(3)将步骤(2)得到的粗产品采用酸洗浸泡和液固分离的方法去除杂质，干燥后得到单晶碳化硅/石墨烯核壳结构纳米纤维。本发明属于纳米材料领域，工艺流程短，所需设备和操作简单，可以实现高性能纳米纤维增强相材料的规模化制备，具有很好的工业化前景。利用本发明所制备的单晶碳化硅/石墨烯核壳结构纳米纤维可以用陶瓷材料、 高分子材料或者金属材料的增强增韧相。权利要求书1页 说明书7页 附图3页CN 110028070 A 2019.07.19 C N 110028070 A
核壳结构-摘要
随着科学技术的快速发展，人们对功能型器件的要求越来越高，多铁性材料由于同时具有铁磁性能和铁电性能，并且能够通过两者的耦合协同作用，赋予材料新的发展潜力使其在存储器、传感器、转换器等多功能电子器件中具有很大的应用价值。 目前具有多铁性的单相体系较少，比较理想的只有铁酸铋，但其铁电性和铁磁性非常弱，为了改善多铁性，本研究采用具有较好铁电性的钛酸钡和较好铁磁性的铁酸钴，将二者制备成核壳结构，以提高材料的多铁性。目前研究CoFe2O4/BaTiO3核壳结构多铁性材料的报道较少。本文将首先通过沉淀法和溶胶-凝胶法制备铁电相钛酸钡、化学共沉淀法制备铁磁相铁酸钴，然后在此基础上通过溶胶-凝胶法和表面沉积法以铁磁相为核、铁电相为壳合成出具有核壳结构的CoFe2O4/BaTiO3多铁性复合材料，利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和铁电测试仪等手段研究材料的组分、微形貌、铁磁性和铁电性能。 采用沉淀法和溶胶-凝胶法制备BaTiO3，研究不同工艺条件对制备产物的影响。在沉淀法中，研究了反应温度、反应浓度、反应时间、加料方式和煅烧温度对产物的影响。由实验结果可知，随着反应温度的升高、反应浓度的增大，产物粒径都逐渐减小;随着反应时间的延长，颗粒粒径则逐渐增大;逐渐滴加钛酸丁酯醇溶液时，所得颗粒粒径较大，结晶度较好;随着煅烧温度的升高，颗粒粒径逐渐增大，纯度逐渐提高，在此基础上确定了实验的最佳条件:反应温度为85℃，反应浓度为1.0 mol/L，逐滴加入钛酸丁酯醇溶液，反应1.5h后干
燥的粉体在850℃下煅烧2h。在溶胶-凝胶法中，研究了pH值、反应温度、醇盐浓度和煅烧温度对产物的影响。由实验可知，随着pH值的增大，凝胶时间逐渐缩短，粉体粒径先减小后增大;随着温度的升高，凝胶时间逐渐缩短，粒径则逐渐增大;随着醇盐浓度的增大，凝胶时间逐渐缩短，粒径则先增大后减小;煅烧温度达到700℃时，可以得到纯度很高的钛酸钡粉体，温度继续升高，粒径增大，在此基础上确定了实验的最佳条件:pH值为4、反应温度为50℃左右、醇盐浓度为 1.0mol/L下制备出凝胶，700℃下将凝胶煅烧2h。 CoFe2O4是一种性能优良的软磁材料，其突出特点是具有较高的磁晶各向异性常数(室温下为2.7×105 J·m3)、较高的矫顽力（室温下达到3.4×105 A·m-1）、温和的磁饱和强度(72A·m2·kg-1)。本文采用共沉淀法制备出了铁酸钻粉体，研究了反应温度、反应时间、反应浓度、加料方式等条件对粉体粒径的影响。实验结果表明，随着温度的升高和反应时间的延长，产物的粒径逐渐增大;随着反应浓度的增大，粒径则逐渐减小;迅速倒入沉淀剂时得到的粉体粒径更小，在此基础上得到了制各CoFe2O4粉体的最佳实验条件:反应温度为80℃、反应30min、沉淀剂浓度为5 mol/L迅速倒入，可制得纯度很高的纳米级粉体。 在前面两部分的实验基础上，通过表面沉积法和溶胶-凝胶法制备核壳结构CoFe2O4/BaTiO3多铁性复合粉体。通过XRD分析，两种方法都能得到BaTiO3和CoFe2O4的复合相，且纯度很高。TEM表明两种方法制备的粉体都有团聚现象，颗粒粒径属于纳米级别，并初步
金属纳米结构材料的研制
大连理工大学 硕士学位论文 金属纳米结构材料的研制姓名：陈慧玉 申请学位级别：硕士 专业：无机化学 指导教师：辛剑;汤皎宁 20050601
大连理工大学硕士学位论文 摘要 高温液相法是近些年发展起来的制备磁｜生＝金属纳米粒子的新方法，包括高温液相还原法、高温液相醇解法和金属有机化合物热分解法。本文首先介绍了采用高温液相醇解法制备钴纳米粒子，即在二苯醚溶剂中，通过复合表面活性剂油酸和乙二醇辛基苯基醚（ＯＰ）的保护，用１，１０一癸二醇还原钴盐制备了粒径约２０ｈｍ的钴纳米粒子，通过ＸＲＤ、ＸＰＳ、ＴＥＭ和激光粒度仪的表征，发现该种方法制备的钴纳米粒子具有ｈｃｐ相，是未被氧化的单质钴，呈球状颗粒。改变工艺条件，首次制备出纳米钴环，这种钴环的外直径约６５ｎｎｌ，内直径约５５ｒｉｍ。 以高分子聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ）作为表面活性剂，在乙醇体系中用水合联氨还原钴盐（ＣｏＯｌ。?６｝１２０）而得到粒径约３０ｈｍ的磁性钴纳米粒子，通过ＸＲＤ检验确认该种方法合成的钴纳米粒子具有ｈｃｐ相；ＸＰＳ的表征结果显示：钴粒子表面价态为零价，说明制备过程中没有被氧化；粒子近似圆球形，在正己烷中分散效果较好。改变工艺条件，以ＰｖＰ作为软模板，首次制各出钴纳米多孔棒和普通钴纳米棒。钴纳米多孔棒的长度约为２００～５００ｎｍ，直径在２０～４０ｎｍ，棒上的孔径约为８ｎｍ。随着反应物中钴盐浓度的增加，钴纳米多孔棒的长度基本不变，而直径增加到４０～６０ｎｍ。普通钴纳米棒的长度约为３～４１ｘｍ，直径约为７０～ｌＯＯｎｍ。本论文分别对钴纳米多孔棒和普通钴纳米棒的形成机理作了简单的探讨。 采用同样的合成方法，利用形成普通钴纳米棒的机理，首次制备出普通镍纳米棒。经过ＸＲＤ、ＸＰＳ和ＴＥＭ的表征，发现这种棒长度约为５００～６５０ｎｍ，直径约为５０ｎｍ，为ｆｃｃ相的零价单质镍。同时，还制各出粒径在４０ｈｍ左右、具有ｆｃｃ相镍纳米粒子；粒径约在３５ｒｉｍ、具有ｆｃｃ相的铜纳米粒子；粒径在５０ｎｍ左右、具有ｆｃｃ相的银纳米粒子，这些纳米粒子均为单质金属，制备过程中没有被氧化，ＴＥＭ照片显示其均为球形，在正己烷中分散较好。 关键词：金属盐醇解法，钴，镍，水合联氨
金属纳米光栅表面等离子体共振光学传播特性
Open Journal of Nature Science 自然科学, 2017, 5(4), 346-352 Published Online September 2017 in Hans. https://www.docsj.com/doc/c86386636.html,/journal/ojns https://https://www.docsj.com/doc/c86386636.html,/10.12677/ojns.2017.54047 Surface Plasmon Resonance Studies on Optical Propagation Properties of Metallic Nano-Gratings Haiying Li, Xuesong Duan School of Science, Hebei University of Technology, Tianjin Received: Aug. 15th, 2017; accepted: Aug. 29th, 2017; published: Sep. 4th, 2017 Abstract Optical propagation properties of metallic nano-gratings (MNG) with several classic groove shapes are analyzed. Influences of grating shape parameters and incident wavelength on reflectivity and transmission are calculated by means of multiple multipole program (MMP). Our results demon-strate that there are two resonant modes on the surface of MNG, surface plasmon resonance (SPR) and localized surface plasmon resonance (LSPR), respectively. LSPR presents a kind of broad band spectral response machanism, whose resonant wavelength strongly depends on groove shapes, groove depth and groove width parameters. SPR presents a kind of narrow band spectral response machanism, and its resonant wavelength is more dependent on grating period parameters. The different characteristics of the two resonant modes increase our knowledge about optical propa-gation properties of MNG. This investigation can be used as a guideline in designing metallic na-no-gratings for certain applications. Keywords Metallic Nano-Gratings, Surface Plasmon Resonance, Localized, Shape 金属纳米光栅表面等离子体共振光学 传播特性 李海颖，段雪松 河北工业大学理学院，天津 收稿日期：2017年8月15日；录用日期：2017年8月29日；发布日期：2017年9月4日
核壳结构纳米复合材料的制备
核壳结构纳米复合材料的制备及应用 摘要：核壳结构纳米复合材料由于独特的物理、化学特性和广泛的应用前景，近年来成为研究的热点。本文系统地综述了核壳结构纳米复合材料的类型，针对应用方向总结了核壳结构纳米复合材料的研究现状。系统地归纳了核壳结构纳米复合材料在光学、催化、医药与生物、光子晶体、超疏水涂层等方面的应用，评述了其特点和发展的方向，并对其应用前景进行了展望。 关键词：核壳结构；纳米复合材料；超疏水涂层 1. 引言 目前人类正在享受迅速发展的科技所带来的舒适和方便,也品尝着盲目和短视造成的生存环境不断恶化的苦果。因而开发高效、低能耗、适用范围广和有深度氧化能力的化学污染物清除技术一直是环保技术追求的目标。纳米光催化技术是从20世纪70年代逐步发展起来的一门新兴环保技术，是一种具有广阔应用前景的绿色环境治理技术。 光催化现象是20世纪70年代Fijishima和Honda等[1]人在研究水在二氧化钛电极上的光致分解时发现的，他们借鉴植物的光合作用原理设计了一个太阳光伏打电池，即在水中插人一个n型半导体二氧化钛电极和一个铂黑电极，当用波长低于415 nm的光照射氧化钛电极时，发现在二氧化钛电极上有氧气放出，在铂电极上有氢气放出。产生此现象的原因在于，光照使半导体二氧化钛阳极产生具有极高氧化还原能力的电子-空穴对。在上述的光致半导体分解水的过程中，半导体作为一种媒介在反应前后是不变化的，但借助它却把光能转化成了化学反应的推动力。在这种意义上，半导体与催化反应中催化材料起的作用相似。随后的大量研究发现：不用外电路直接将沉积有金属铂的二氧化钛悬浮于水中，在光照下它也能使水分解。光催化正是在这个概念和方法基础上发展起来的。 随着纳米技术的发展，核壳结构纳米复合材料成为复合材料、纳米材料等领域研究的热点。核壳结构的纳米复合材料（CSNC）一般由中心的核以及包覆在外部的壳组成，CSNC中的内核与外壳之间通过物理、化学作用相互连接。广义的核壳结构不仅包括由不同物质组成的具有核壳结构的纳米复合材料，还包括中空微球、微胶囊等纳米复合材料。由于CSNC具有许多独特的物理和化学特性，在超疏水表面涂层、材料学、化学、磁学、电学、光学、生物医学、催化等领域都具有潜在的应用价值。 本文依据材料性能对CSNC的研究进展进行了总结，本文的目的不在于将全部文献进行回顾，而是针对应用方向对一些文献进行评述。目的在于指出应用方向、研究进展和存在的问题，以期为研究CSNC提供一些研究思路。 图1 核壳结构结构纳米复合为求及中控为求的结构示意图：(a)经典核壳结构；(b)空心球； (c)海胆型结构；(d)胶囊型结构
金属纳米粒子LSPR效应的机理及其光谱特征研究【文献综述】
毕业论文文献综述 理论物理 金属纳米粒子LSPR效应的机理及其光谱特征研究LSPR的定义 LSPR现象是仅限于金属纳米粒子（有时被当作金属簇）和金属纳米结构中的传导电子共振现象。它发生在金属纳米结构中，如纳米粒子，纳米三角形，纳米岛等。当光子跟金属纳米粒子中的传导电子振动相匹配时，就会产生LSPR现象。用入射波长能够激发共振的电场激励LSPR，会产生强光散射，出现强表面等离子体吸收带，同时局部电磁场增强。 LSPR的研究历史 多项研究表明，基于LSPR的纳米传感器的传导机理与平面传感器的传导机理一致，是SPR传感器的拓展和延续。在近20年来，SPR传感器，利用折射率的原理来探测接合在金属表面上或其附近的分析物，并且被广泛的用于检测一系列的分析物的表面接合相互作用。 但是就SPR技术来说，它有三个明显的缺点：(1)SPR的共振角和共振波长的移动检测模式需要大量的光学阵列来实现；(2)局限于一些平方微米量级的信号传感元的尺寸,特别典型的是10μm×10μm；(3)实时性不强。 为了提高SPR生物传感器的灵敏度，近年来，基于纳米材料制成的生物传感芯片受到研究者广泛的关注。金属纳米粒子或不连续的金属纳米结构中存在局域表面等离子体，当其受到入射光激发时，会引起局域表面等离子体共振(LSPR)，该金属纳米结构表面的局域电场被增强，对某一波段的光谱展现出强烈的吸收。金、银、铂等贵金属纳米粒子具有很强的LSPR效应，它们在紫外一可见光波段展现出很强的光谱吸收。LSPR效应是纳米贵金属颗粒表面电磁场增强的结果，这是平面金膜所不具备的 由于LSPR在这些方面优于SPR,所以LSPR取代了SPR。 LSPR的现状 目前局域表面等离子体共振(LSPR)的形成以及它载体上的金和银纳米粒子的光学 特性都具有很大的吸引力。金和银纳米粒子在各种纳米光学的应用，如生物芯片，以及纳米尺度方面都得到了广泛的重视和研究。被测溶液和固定在衬底表面的粒子之间的反应能够引起的生物分子层厚度的变化，而基于LSPR的检测方法就能够对这种即时变化
基于RF树脂纳米核壳结构复合微球的构筑及性能研究
云南化工Yunnan Chemical Technology May.2018 Vol.45，No.5 2018年5月第45卷第5期 纳米核壳结构复合微球是指以一种纳米微球为核，外面包覆上一种或多种其它的材料制备而成的微球所形成的一种复合结构[1-3]。纳米核壳结构复合微球既具备核材料的特有性能，又具备壳层材料的特有性能[4-6]。正是由于其独特的物理、化学性质，纳米核壳结构复合微球在生物载药[7-8]、催化[9-10]、能源转化[11-12]、环境吸附[13-14]等领域有着十分广泛的应用，吸引了越来越多的关注。其中以金属纳米粒子为核的纳米核壳结构复合微球，由于既具有金属核的优异性质，又能在壳层的保护下防止发生纳米粒子的团聚，因此大大拓宽了其在催化和电化学领域的应用。 目前制备以金属为核的纳米核壳结构复合微球最常用的方法是模板法。这种方法通常是先把金属纳米粒子制备出来，然后在外层包覆一层聚合物或者无机材料。比如，Liu[15]先制备出金纳米粒子，然后以纳米金粒子为种子，PVP为保护剂，TEOS为硅源，在异丙醇和水的混合溶剂中制备出Au@SiO2纳米核壳结构复合微球，最后以Au@SiO2为种子，以间苯二酚和甲醛为聚合反应物，制备得到Au@SiO2@RF纳米核壳壳结构复合微球。这种微球经过碳化和洗除模板可以得到碳球和Yolk-Shell微球。但是这种方法步骤冗长，处理手段多，浪费大量的时间，因此发展出一步合成的方法显得尤为重要。 本章我们在经典stober法的基础上，采用溶胶凝胶法一步合成Ag@SiO2@RF纳米核壳壳结构复合微球，无需先合成金属纳米粒子，并且将这种微球碳化、洗模板得到Yolk-Shell结构微球。本方法将金属粒子的还原、二氧化硅的包覆和酚醛树脂的聚合统一到一个体系之中，实现了一步法对Ag@SiO2@RF纳米核壳结构复合微球的可控制备。选择酚醛树脂作为包覆壳层是因为它同样适用于stober的合成体系，并且可以通过碳化得到碳材料，或者进行化学修饰得到其他的功能材料。 1 实验部分 1.1 试剂 间苯二酚、硼氢化钠、硝酸银、N，N-二甲基甲酰胺、无水乙醇、十六烷基三甲基溴化铵、罗丹明B、丙酮（AR，），氨水（22%-28%，国药集团化学试剂有限公司），正硅酸四乙酯（28.4%，国药集团化学试剂有限公司），甲醛（37%，国药集团化学试剂有限公司），氢氟酸（40%，国药集团化学试剂有限公司）。1.2 Ag@SiO2@RF纳米核壳结构复合微球的制备 采用一步法制备Ag@SiO2@RF纳米核壳结构复合微球，制备流程如下：称取20mL的去离子水和8mL的无水乙醇，然后加入0.1g的CTAB，搅拌完全溶解后加入0.1mL的氨水，30℃下搅拌15min，缓慢加入0.1mL刚刚配置的0.15mol/L的硝酸银溶液。搅拌15min后，加入2mL的TEOS。再搅拌30min后，加入0.28mL的甲醛溶液。搅拌1h后，加入0.2g间苯二酚。该混合物在30℃下保持搅拌状态24h，随后转移到水热釜中，100℃静置水热24h。水热结束，通过离心得到固体产物，分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，放到60℃真空烘箱中干燥一昼夜。 1.3 Ag@SiO2@RF核壳结构碳化制备多孔碳复合微球 取1.2步得到的固体产物，放置于管式炉中，在氮气氛围中600℃碳化1个h，升温速率为5℃/min，得到Ag@SiO2@C纳米核壳结构碳球。取10mg Ag@SiO2@C纳米核壳结构碳球，重新分散在10mL去离子水中，加入0.1mL的氢氟酸，常温下搅拌反应一昼夜。反应结束后，通过离心收集得到固体，分别用乙醇和水洗涤各三次，放到60℃真空烘箱中干燥一昼夜即得到Ag@C多孔碳复合微球。 1.4 催化反应测试 取5×10-2mg不同的核壳结构复合微球，重新分散在2mL的1×10-5的RB溶液中，超声15min，完全混合后，加入0.5mL的新配置的硼氢化钠溶液，摇晃均匀。反应过程中溶液颜色由红色变为无色，整个过程由紫外可见分光光度计（Evolution 201，Thermo Fisher）监控，波长在400~600nm之间。 2 结果与讨论 2.1 Ag@SiO2@RF纳米核壳结构复合微球的制备及表征 本章采用改性后的stober法制备Ag@SiO2@RF纳米核壳结构复合微球，以硝酸银为银源，TEOS为二氧化硅壳层来源，利用间苯二酚和甲醛在水和乙醇的混合溶剂中聚合速率远远慢于TEOS的分解缩聚速率，使二氧化硅壳层和酚醛树脂壳层依次原位包覆到纳米银颗粒表面。甲醛在充当酚醛树脂的反应物的同时，作为还原剂将单质银从硝酸银中还原出来，体系中不需要额外加入还原剂。整个Ag@SiO2@RF纳米核壳结构复合微球的制备流程如图1所示。 doi：10.3969/j.issn.1004-275X.2018.05.056 基于RF树脂纳米核壳结构复合微球的构筑及性能研究 李 健，刘 睿 （同济大学 材料科学与工程学院，上海 201804） 摘 要：以硝酸银为银源，正硅酸四乙酯为硅源，甲醛和间苯二酚为酚醛树脂前驱体，采用溶胶凝胶法制备Ag@SiO2@RF纳米核壳壳结构复合微球，并在此基础上碳化、洗模板得到Ag@C多孔碳复合微球。通过催化性能比较测试，结果表明Ag@C多孔碳球表现出更高的催化活性。 关键词：核壳结构；碳材料；催化 中图分类号：TB383.1 文献标识码：B 文章编号：1004-275X（2018）05-078-04 ·78·