导读:本文包含了纳米功能材料论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:纳米,材料,功能,电荷,金属,复合材料,光敏剂。
纳米功能材料论文文献综述
李嘉辰[1]（2019）在《过渡金属纳米功能材料的制备及在电催化水分解的应用》一文中研究指出当今社会经济快速发展,带来传统化石能源的大量使用,从而带来一系列的环境问题,如大气污染、温室效应等,同时自然资源的日益匮乏会引发严重的能源危机。因此,开发具有前景的环境友好的清洁可持续能源技术受到了研究者的广泛关注。电催化水分解制氢反应(HER)被认为是理想的,能够替代化石能源简单有效的制氢方式。然而,水分解的另一半重要的反应氧气析出反应(OER)是动力学速率缓慢的四电子多步骤过程。故而开发OER高效催化剂是研究电催化水分解中的重要研究领域。商业的水分解催化剂大多是由Pt、IrO_2、RuO_2等贵金属组成,但是工业生产中贵金属的成本高昂,地球上储量过低并且电催化性能不够稳定,开发廉价高效的电催化水分解催化剂成为当下研究的热点。本文以设计合成Fe/Co/Ni过渡金属基纳米材料催化水分解为目标,合成了石墨烯负载的铁钴磷酸盐(rGO@CF:Pi),石墨烯负载的铁掺杂磷化镍(rGO@Fe-Ni_2P)应用于电催化OER中;合成了叁维导电碳纸支撑的碱式碳酸钴纳米线负载超小钌纳米颗粒(CF@Ru-CoCH)应用于碱性HER中,具体内容包括:(1)通过水热-磷酸化两步法首次制备了rGO@CF:Pi无定形纳米环,并利用SEM、TEM、XPS、FTIR、Raman和EXAFS等进行表征。无定形材料相比于结晶性好的材料有着独特的无序结构,这种结构有着较多的不饱和原子作为活性吸附位点,能够提高OER活性。另外,材料的纳米环中空结构能够暴露更多的电化学活性表面积,增加活性位点,促进物质传输。此外,磷酸根在OER过程中作为质子接受体参与质子对电子转换(PCET),促进中心原子价态升高,能够进一步提高OER催化活性。在机理研究中,我们发现在CF:Pi中有着一种“M_4O_4”金属氧(M-O)桥连的立方烷结构,这种结构被认为是活性位点促进OER活性。在碱性介质中,仅需要300 mV就可以产生10 mA cm~(–2)的电流密度,Tafel斜率为36 mV dec~(–1),远优于商业IrO_2催化剂。(2)通过水热-磷化的方法将Fe掺入到Ni_2P晶格内制备出Fe-Ni_2P纳米颗粒负载到石墨烯上,通过调节铁的含量,使得Ni_2P的OER性能达到最优。Ni_2P中的P对OER中相比于氧化物能够大幅度提高转换频率(TOF),而引入Fe原子能够调控中心原子Ni的电子结构,提高材料的本征性能,从而提高OER活性。在碱性介质中,该催化剂在电流密度10 mA cm~(–2)下的过电位仅为260 mV,Tafel斜率为35 mV dec~(–1),其催化活性远优于商业IrO_2催化剂。(3)以叁维碳纸作为导电基底,通过水热将碱式碳酸钴纳米线负载到叁维碳纸上(CF@CoCH),再通过简单易行的电沉积技术将超小钌纳米颗粒负载到碱式碳酸钴纳米线上(CF@Ru-CoCH),这种异质结构存在大量的Ru/CoCH界面,贵金属Ru负载碱式碳酸钴的材料在碱性HER过程中起到了协同催化的作用,水分子在CoCH上吸附并解离成氢吸附物种(H*)和OH~–,H*转移到邻近的Ru上再吸附一分子水通过Heyrovsky步骤形成H_2,表现出优异的碱性HER性能。过电位为66 mV和121 mV时,电流密度能够达到–10 mA cm~(–2)和–100 mA cm~(–2),Tafel斜率65 mV dec~(–1),其催化性能仅次于商业Pt催化剂。(本文来源于《西北大学》期刊2019-06-01）
于洪豪[2]（2019）在《多孔纳米结构功能材料的设计合成及其双亲性与催化性能研究》一文中研究指出在过去的几年中,多孔材料得到了人们越来越多的关注。因为多孔材料具有其独特的优点和特性,如较高的比表面积,可调控的孔径大小以及多种多样的化学组成。时至今日,多孔材料已经被用到我们生活中的许多方面,比如电化学方面,化学催化方面,吸附和药物缓释等方面。随着人们生活的日益丰富,环境污染越来越严重,绿色材料的概念越来越引起人们的重视。传统多孔材料被环保的新型多孔材料取代也是一种趋势。近几年,对多孔纳米粒子在纳米尺度上进行有目的设计与合成被证明是一种制备多功能材料更加有效的途径。将不同的功能性的纳米粒子与多孔材料进行合理的结合,能得到具有不同结构、种类、功能和应用的多孔功能材料。虽然现在已经存在许许多多的多孔材料,但是它们大多都是基于介孔氧化硅的多孔材料,这使得多孔材料的进一步应用受到很大的局限性。因此,进一步设计构筑更多非介孔氧化硅多孔材料显的尤为重要。只有这样才能进一步拓展多孔材料的功能性和实用性。最近,双亲性多孔固体纳米粒子材料越来越引起人们的关注,因为其具有表面活性剂的多种优点,可以用来做油-水两相乳化剂。在有机反应中,通常使用有机溶剂作为反应体系,但是有机溶剂往往有毒、污染环境和成本高昂的缺点。使用水代替有机溶剂,是很多化学家和材料学家一直追求的目标。在一开始的研究中,科研工作者往往加入表面活性剂使互不相溶的水相和有机相相互溶解。但是,此方法有一定的缺陷,因为在有机反应完成后,加入的表面活性剂很难从产物中分离和回收,这为产物的进一步提纯造成很大的困难。双亲性固体纳米颗粒可以使油-水两相混合形成Pickering乳液,在有机反应完成后,双亲性固体纳米粒子可以通过离心和过滤等方法很容易分离。并且这种分离后的双亲性固体纳米颗粒还可以被重复的利用,保护环境,降低了反应成本。因此,具有表面活性剂性质的双亲性固体纳米粒子被不断地制备出来。本文从多孔材料的功能性角度出发,选取多孔材料的双亲性作为研究对象,对其纳米结构进行重新设计,制备具有双亲性的新型固体纳米粒子。并研究新设计合成的双亲性固体纳米粒子在Pickering乳化和催化等领域的应用。论文的第二章介绍了一种合成双亲性固体纳米粒子的新方法。我们通过查阅文献得知当前合成双亲性固体纳米粒子的方法,并且总结出了这些方法的局限性。目前,主要存在两种制备双亲性固体纳米粒子的方法,总结为:一,通过适当调节亲水部分与疏水部分的比例来控制合成双亲性固体纳米粒子;二,先合成不具备双亲性质的固体纳米粒子,然后利用“表面修饰”的方法,在固体纳米粒子表面修饰具有双亲性的基团,例如季铵盐基团等。但是目前存在的这两种制备双亲性固体纳米粒子的方法都有一定的不足与局限性。我们首次提出了“双亲性有机硅骨架(AOF)”的概念,并且仅仅利用水解双亲性有机硅烷前驱体的方法合成了双亲性固体纳米粒子。利用我们的新方法合成出来的双亲性固体纳米粒子具有很好的双亲性,可以使互不相溶的油相-水相形成Pickering乳液,且在光学显微镜下可以观察到直径约为30至40微米的乳泡。这比利用调节亲水部分与疏水部分的比例的方法和利用“表面修饰”的方法制备的双亲性固体纳米粒子的乳液液泡的直径(80-100微米)小得多。这说明利用我们提出的新方法来制备的双亲性固体纳米粒子具有更好的双亲性。我们把TS-1作为催化中心植入到这种双亲性AOF壳里,成功制备出蛋黄-壳结构的TS-1@AOF Pickering催化剂。论文第叁章我们利用合成的双亲性TS-1@AOF固体纳米粒子进行乳化实验和催化实验。选择1-己烯的环氧化反应作为一个探针反应进行了催化实验,并且在不同的温度、催化剂用量、水和1-己烯比例以及反应时间来摸索TS-1@AOF固体纳米粒子的最佳催化条件。在最佳的催化条件下,TS-1@AOF Pickering催化剂的催化活性是TS-1催化活性的11.2倍。实验结果说明我们的TS-1@AOF催化剂具有良好的催化活性。我们提出的“双亲性有机硅骨架(AOF)”的概念,为制备双亲性固体纳米粒子提供了一个新的研究思路。并且双亲性AOF纳米催化剂在水系界面催化反应中与传统的双亲性固体纳米粒子比较将会具有独特的优势和极大的应用潜力。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
李建平[3]（2019）在《多金属氧酸盐—杂多蓝光敏纳米功能材料开发及在光伏器件中的应用》一文中研究指出能源在人类社会结构的演变中发挥着关键作用。化石能源的巨大消耗导致了严重的全球能源危机和环境污染问题。因此,我们迫切地需要探索可再生清洁能源解来决这些问题。由于太阳能具有其取之不尽和环境友好的等特点,被认为是最有前途的可再生能源。染料敏化太阳能电池(DSSCs)以其低成本、制备简单、效率高、环境友好等优点,成为第叁代太阳能电池的典型代表之一。为解决光伏技术的金叁角问题(效率、成本和稳定性),科学家们付出了巨大的努力。但是目前仍然存在着一些问题,限制了电池效率的进一步的提高和长期稳定性,如器件内部电子复合、光敏剂的吸收范围有限和Pt对电极价格昂贵等问题。多金属氧酸盐(POMs)是一类纳米级(约1-6 nm)的无机阴离子金属氧簇化合物,具有丰富的电荷和骨架结构以及优异的物理化学性质,如可调节的能带结构、强的电子接受能力、可逆的多电子氧化还原性质,其还原态杂多蓝(HPBs)具有宽的光谱吸收等。POMs的纳米级属性及可溶性使它成为优异的制备其它纳米材料的构筑基元。因此,充分利用多金属氧酸盐的优异性质来提高电池的效率和稳定性,降低成本,是解决当前能源环境危机的有效手段。(1)杂多蓝(HPBs)具有较宽的光谱吸收,有望成为一种优良的光敏剂,由于大多数杂多蓝在空气中不稳定,以至于对杂多蓝光敏性质的研究不够深入。因此,本文采用改进的真空热蒸镀固态还原(Al为还原剂)与LBL自组装相结合的策略,制备了一系列长期稳定的HPBs纳米复合膜,包括SiW_(12)、PW_(12)、SiMo_(12)、PMo_(12)、P_2W_(18)、P_2Mo_(18)和P_2W_(15)V_3(HPBs)。通过光学和光电测试系统地研究了HPBs的光敏特性。光学测试证明HPBs具有高的激子分离效率和快的电子传递行为。光响应测试表明HPBs的可见光响应范围宽,不仅使{TiO_2}_5/{PW_(12)}_6-Al(HPB)膜的光电流达到(28.9μA),而且纯的HPBs膜{PEI}_8/{PMo_(12)}_8-Al(HPB)(13.5μA)表现出更高的光电流响应,随着杂多蓝膜的层数增加光电流逐渐增强。通过对不同结构和组成的HPBs光响应信号的比较,详细讨论了结构、元素组成和不同还原电子数对HPBs光敏性能的影响。(2)我们详细研究基于同一种多酸不同还原状态杂多蓝的光敏性质。通过溶剂挥发驱动法构筑超晶格杂多蓝/还原氧化石墨烯(HPB/rGO)异质结,基于HPBs的光敏性质,首次将超晶格P_2W_(18)(HPB)/rGO异质结应用在DSSCs的光阳极中。选择两种Dawson结构多酸作为研究对象[P_2W_(15)V_3-Ⅰ(橙黄),P_2W_(15)V_3-Ⅱ(深绿),P_2W_(15)V_3-Ⅲ(棕),P_2W_(15)V_3-Ⅳ(深蓝)和P_2W_(18),P_2W_(18)(HPB)]。通过IR、UV-vis、TG、XRD、XPS对所制备材料进行表征,TEM和AFM表明成功获得多金属氧酸盐单层超晶格结构。通过荧光光谱和表面光电压光谱研究超晶格HPB/rGO异质结的光学性能,将超晶格P_2W_(18)(HPB)/rGO引入DSSCs光阳极,DSSCs的光电转化效率提升到8.09%。研究表明HPB纳米粒子均匀的分散在光阳极中,超晶格HPB/rGO在介孔TiO_2的表面形成一个致密且高度强健的自组装单层膜,不仅增加光谱吸收,减少电子-空穴复合,产生高光电流,而且致密的超晶格P_2W_(18)(HPB)/rGO层还阻止了电子从TiO_2向电解质的回传,从而增加了光电压提升光电转化效率。值得注意的是,电池在60℃的模拟全日光照射下高温运行6小时都是稳定的。(3)结合无机类半导体P_2Mo_(18)优异的催化性能、二维纳米材料MoS_2高比表面积以及炭质材料良好的导电性,提出在MoS_2表面原位自组装高度有序排列超晶格POMs(标注P_2Mo_(18)/MoS_2),并将此材料包于碳纳米粒子表面。采用分步法合理合成超晶格P_2Mo_(18)/MoS_2@C纳米花结构。在此,我们展示了P_2Mo_(18)/MoS_2@C异质结纳米花分级结构的设计和合成。研究表明,此分级纳米杂化材料具有大的表面积(174.2 m~2 g~(-1))提供了更多的活性位点,良好的导电性有益于快速的电荷转移。外层超薄MoS_2纳米片可以增大电极和电解液的接触面积、促进电子和离子的传输。结合P_2Mo_(18)优异的氧化还原性和碳材料极佳的导电性,使这种独特的分级P_2Mo_(18)/MoS_2@C纳米结构材料作为DSSCs的对电极(CE)显示出明显的优势,DSSCs的最高效率达到8.85%,优于Pt对电极DSSCs的效率(7.37%)。本章我们还提出改进DSSCs器件结构:使用超薄夹层防止电池短路,使氧化-还原电对仅在TiO_2膜中扩散,缩短扩散路径,提高光电流。此结构对于Pt CE和P_2Mo_(18)/MoS_2@C CE的DSSCs均适用。(本文来源于《东北师范大学》期刊2019-05-01）
李怡[4]（2019）在《基于菌丝模板制备纳米功能材料及其对放射性废水处理研究》一文中研究指出随着社会经济的发展,环境污染日益成为一个全球性的问题。核能的逐步开发利用给人类带来福利的同时也带来了巨大的灾难。核燃料生产、反应堆运行、核燃料后处理、铀矿的开采过程等都将对环境造成严重的污染,尤其是对水体的污染。水体污染作为叁大环境污染之一,具有广泛性、易扩散性、长期性和治理难等特点。放射性污染的水可以直接被人体吸收或通过生物链间接地进入人体,对人类的健康乃至生命安全产生了巨大的威胁。核电事业产生的大量放射性废水仍在逐年增加,因此,对环境的保护以及对放射性废水的治理已经刻不容缓。然而,如何安全有效地处理放射性废水仍是国内外研究者面临的难题。在放射性废水处理的大背景下,本文以真菌菌丝为模板制备了一系列高效的的吸附剂,并将其应用于模拟的放射性废水中核素铀的吸附去除,并分析了材料的构效关系。主要有结论如下:(1)采用生物组装的方法,将碳纳米管(CNTs)固定在真菌菌丝(FH)上,制备球形FH/CNTs复合材料,将其作为一种多功能吸附剂用于水污染治理。通过表征发现,FH/CNTs复合材料具有叁维网络结构,典型的CNTs衍射峰和丰富的官能团。性能测试结果表明,FH/CNTs能有效地去除水溶液中的U(Ⅵ)、刚果红(CR)和甲基紫(MV)。FH/CNTs复合材料对U(Ⅵ)、CR和MV的最大吸附量分别为187.26、43.99和20.89 mg/g。该复合材料吸附后易于分离,可有效地重复利用,表明FH/CNTs在水污染治理方面具有潜在的应用前景。(2)以FH为模板,在其表面包覆一层GO薄片,通过热解制备出FH/GO气凝胶(FH/GOA),并将其应用于U(Ⅵ)的去除。FH/GOA具有良好的叁维结构、大的比表面积(894 m~2/g)和丰富的官能团,对U(Ⅵ)的最大吸附容量达到288.42 mg/g。此外,FH/GOA具有良好的可回收性和环保的优势,有望应用于环境保护领域。(3)通过在包覆GO的FH表面生长MoS_2,制备出了FH-graphene-MoS_2杂化纳米薄片,它可以通过降解有机物单宁酸(TA)促进对U(Ⅵ)的吸附去除。在该材料体系中,沉积的MoS_2纳米片作为光降解位点,有较大表面积涂覆GO的菌丝纳米框架作为吸附位点。此外,由MoS_2产生的光电子可以将U(Ⅵ)还原成U(Ⅳ),进一步提高了吸附能力。在辐照处理含U(Ⅵ)和TA的废水中,FH-graphene-MoS_2杂化纳米薄片中的MoS_2分解了TA,从而减少了吸附位点的占用,大大提高了FH-graphene杂化纳米薄片对U(Ⅵ)的吸附能力。(本文来源于《西南科技大学》期刊2019-05-01）
魏立军[5]（2019）在《基于纳米碳管所构建的复合功能材料的制备及性能研究》一文中研究指出由于纳米碳管(CNTs)具有较大的比表面积、较大的孔容量,从而使该材料被尝试着用到许多领域,比如吸附、储氢、储锂、催化等领域。在课题组前期工作的基础上,本文将羟基化的多壁纳米碳管材料分别用二膦酸(HEDP)和叁膦酸(ATMP)进行酯化改性处理得到两种用于吸附重金属离子的材料(HEDP-MWCNTs、ATMP-MWCNTs),进而分别测试了HEDP-MWCNTs和ATMP-MWCNTs对Hg(Ⅱ)的吸附性能。在CNTs的外层沉积上Fe_3O_4后得到CNTs@Fe_3O_4,再将ATMP接枝到CNTs@Fe_3O_4的外层得到可以磁性分离的酸催化材料(CNTs@Fe_3O_4-ATMP),进而测试这种材料的酸催化性能。将上面提到的HEDP-MWCNTs负载上硫化铋得到一种储氢材料(HEDP-MWCNTs@硫化铋),进而探究这种材料的电化学储存氢气的性能。并且对以上制备的各种材料分别做了FT-IR、SEM、XRD和TG等一系列表征分析。本论文主要内容分为以下几部分:1以MWCNTs为基体,用二膦酸(HEDP)对其酯化改性制备得二膦酸化纳米碳管(HEDP-MWCNTs),并且详细探究了HEDP-MWCNTs对Hg(Ⅱ)的吸附性能。探究发现溶液的pH值在4.0-5.0区域内时,对Hg(Ⅱ)的吸附效果相对较优,其吸附量可以达到1.5mmol/g;HEDP-MWCNTs对Hg(Ⅱ)的动态吸附数据比较吻合二级动力学方程;该吸附过程的速率控制步骤为Hg(Ⅱ)穿过两相界面层扩散到HEDP-MWCNTs表面的一步;该过程属于可以自动发生的Hg(Ⅱ)混乱程度变大的吸收热量的反应;HEDP-MWCNTs的等温吸附Hg(Ⅱ)的数据能更好地吻合Langmuir模型;HEDP-MWCNTs对Hg(Ⅱ)有较好的选择吸附性;在循环使用两次后,吸附性能有所下降,洗脱率能保持在70%以上。2以MWCNTs为基体,用叁膦酸(ATMP)对其酯化改性制备得叁膦酸化的纳米碳管(ATMP-MWCNTs),详细探究了ATMP-MWCNTs对Hg(Ⅱ)的吸附性能。可以得出ATMP-MWCNTs对Hg(Ⅱ)吸附性能最佳(200mg/g)时,其pH值在5.0左右;ATMP-MWCNTs动态吸附Hg(Ⅱ)的数据更加吻合二级动力学方程;该吸附过程的速率控制步骤为Hg(Ⅱ)穿过两相界面层扩散到ATMP-MWCNTs表面的一步;在较高温度下,该过程属于可以自动发生的Hg(Ⅱ)混乱程度变大的吸收热量的反应;ATMP-MWCNTs对Hg(Ⅱ)的等温吸附数据可以较好地吻合Langmuir模型;该材料对Hg(Ⅱ)有较好的选择吸附性。3在CNTs的外层沉积上Fe_3O_4后得到CNTs@Fe_3O_4,再将叁膦酸(ATMP)接枝到CNTs@Fe_3O_4的外层从而得到酸催化材料(CNTs@Fe_3O_4-ATMP),进而探究CNTs@Fe_3O_4-ATMP的酸催化性能。酯化实验表明:CNTs@Fe_3O_4与叁膦酸(ATMP)以质量比为1:4的比例进行反应制得的产物的催化效果相对较好;在60-100℃的范围中,温度越高,催化效果越好;在100℃条件下油酸转化率可以达到86%;可逆二级动力学对催化酯化数据有较好的拟合效果;正反应的活化能为24.1kJ×mol~(-1)。4使用沉淀法将HEDP-MWCNTs与硫化铋复合制备得储氢材料(HEDP-MWCNTs@硫化铋),进而将HEDP-MWCNTs@硫化铋用作电极活性物质来探究其储存氢气的性能。恒流充放电实验表明,HEDP-MWCNTs@硫化铋具有相对较高的储氢容量(可以达到260mA×h/g);循环储氢实验表明HEDP-CNTs@硫化铋具有较好的循环储存氢气的性能;循环伏安实验表明,该材料的放电电势峰位于-0.3V vs(Hg/HgO)左右;阻抗实验表明电荷能够在电极与溶液界面实现快速转移,界面电阻较小。(本文来源于《鲁东大学》期刊2019-05-01）
王国凤,魏廷库[6]（2019）在《稀土纳米功能材料的制备及性能》一文中研究指出稀土因其独特的化学和光、电、磁等物理化学性质成为新材料开发领域的重要元素,已广泛应用于国民经济各个领域。美国、日本等发达国家将稀土视为战略资源而加以保护和大量储存。我国是稀土生产大国,稀土元素品种齐全、储量大。因此,如何通过基础和应用研究促进新型稀土材料的发展,把稀土的资源优势尽快转化为科技优势和经济优势已(本文来源于《2019年第四届全国新能源与化工新材料学术会议暨全国能量转换与存储材料学术研讨会摘要集》期刊2019-04-20）
王诗珍[7]（2019）在《g-C_3N_4异质结构功能材料及其有机-无机纳米复合材料的界面特性》一文中研究指出由于石墨相氮化碳(g-C_3N_4)具有较好的吸收可见光的能力,并且还是窄带隙半导体,近年来已成为光催化领域的研究热点材料之一。它不仅可以在较为温和的条件下,将有机物彻底矿化分解,不造成二次污染,还能够在太阳的光照下,分解水产生氢气,可以应用于环境保护方面,符合当下经济可持续发展的理念。但是,由于g-C_3N_4本身存在比表面积小、对可见光响应范围相对较窄、光生电子和空穴对复合速率快以及光量子效率低等缺陷,使得g-C_3N_4材料的优点体现得不够显着。因此,通过使用不同的改性方法来抑制g-C_3N_4光生电子空穴对的复合,进而提高材料的性能,使该材料得到更广泛的应用。在对g-C_3N_4材料改性的众多方法中,构筑异质结构纳米复合材料是有效的途径之一。其中,一些过渡金属氧化物和金属硫化物是很好的半导体材料,部分金属氧化物和金属硫化物根据得失电子的不同,属于P型或N型半导体。而g-C_3N_4属于N型半导体。采用P型过渡金属氧化物和金属硫化物对石墨相氮化碳进行改性,制备出P-N结纳米复合材料,更有利于抑制g-C_3N_4光生电子空穴对的复合。因此,本研究通过化学掺杂或者其他改性手段将金属硫化物或者金属氧化物与g-C_3N_4形成纳米复合材料,使两者之间形成异质结,通过异质结微结构的调控抑制g-C_3N_4光生电子空穴对的复合。有机-无机复合功能材料是材料领域重要的发展方向之一,可以发挥无机与有机材料各自的特性,进而起到协同或互补效果。壳聚糖是一类资源丰富的高分子材料,在壳聚糖的高分子链段上有很多羟基和氨基,在环境、生物医学等领域有较好的应用。因此,g-C_3N_4与壳聚糖的复合有望开发低成本、性能优异的有机-无机纳米复合功能材料。此外,解决纳米复合材料在聚合物中的分散性是开发性能优异的有机-无机复合功能材料的关键。而把材料的合成、分散及性能提升,通过操作简单、步骤少的一锅法制备材料是简便、有吸引力的有效途经之一。本研究通过不同的合成方法制备了系列纳米复合材料,通过对材料微结构的表征和部分性能的评价,找到了抑制g-C_3N_4光生电子空穴对的复合部分有效途径。(1)采用水热法合成了CuO/g-C_3N_4纳米复合材料。对其进行了SEM,XRD,UV-Vis等系列表征。研究结果表明,该纳米复合材料对可见光有较好的光吸收性能。其对弱光的响应机理表明,光开关比为3~4倍,说明材料的光生电子空穴对的分离和传输能力明显,这归因于CuO/g-C_3N_4界面P-N结的形成。(2)本研究采用共混法制备了CuO/g-C_3N_4/壳聚糖接枝聚合物纳米复合材料,对其进行了系列表征。实验结果表明,该纳米复合材料尽管对可见光有较好的吸收。但其对弱光的响应机理表明,很难获得明显的光开关现象,说明该有机-无机纳米材料的界面优化不够,不利于光生电子空穴对的分离和传输。(3)采用操作更加简单、方便、合成步骤较少的一锅法制备CuO/g-C_3N_4/壳聚糖接枝聚合物纳米复合材料。研究结果表明CuO/g-C_3N_4/壳聚糖接枝聚合物纳米复合材料与水热共混两步法制备出的CuO/g-C_3N_4/壳聚糖接枝聚合物纳米复合材料相比,用一锅法制备的该材料的光开关行为更加明显。其光开关能力提高到了两个数量级,说明该制备方法能够改善纳米复合材料在聚合物中的分散性,有效地抑制光生电子空穴对的复合,提高材料光生电子空穴对的分离与传输效率。(4)将一锅法拓展至制备系列硫化物(氧化物)/g-C_3N_4/壳聚糖接枝聚合物纳米复合材料,如CuS/g-C_3N_4/壳聚糖接枝聚合物纳米复合材料、NiS/g-C_3N_4/壳聚糖接枝聚合物纳米复合材料等,得到了类似的结果。且光开关行为明显,可以达到两个数量级,说明有效地抑制了光生电子空穴对的复合,提高了材料的性能。说明该方法具有一定的普适性。总之,一锅法的制备方法相比于物理共混,能够提高纳米复合材料的分散性,改善了有机-无机纳米材料的界面电荷转移。通过产生异质结来抑制纳米复合材料光生电子空穴对的复合,进而提高了材料的光电导性能。(本文来源于《烟台大学》期刊2019-04-01）
马保金[8]（2019）在《基于羟基磷灰石纳米晶功能材料的制备及其在骨组织工程中的应用》一文中研究指出羟基磷灰石(Hydroxyapatite:HAp)是人体骨骼和牙齿中主要的无机成分。相比于其他骨组织修复材料,HAp基生物材料能够更好地诱导骨组织再生和修复,并且几乎不会引起任何副作用,因此在骨组织工程中得到广泛地应用。纳米材料独特的优势,如多的表面缺陷,大的比表面积以及其他独特的物理性能,拓展了材料在组织工程领域中的应用。相比于块体状态,纳米磷酸钙材料对细胞的粘附、增殖、分化以及骨组织愈合都具有更好的促进作用。因此,HAp纳米晶结构的调控对于HAp基生物材料在组织工程中的应用起到非常重要的作用。虽然HAp纳米晶形貌的调控和性能的优化已经得到广泛地研究,但仍需进一步探索以满足特定的应用需求。通过荧光可视化细胞的行为,对于在骨组织工程中研究修复材料与细胞的相互作用是非常重要的。此外,材料的纳米结构对细胞行为具有明显的影响。因此,制备具有优异荧光性能的纳米HAp以可视化细胞行为,以及制备具有合理结构的纳米HAp并依靠纳米结构的作用促进干细胞成骨分化,在骨组织工程中具有重要的意义。随着人们对组织修复不断提高的要求,传统的单一材料通常难以满足修复过程中的实际需求。复合材料往往具有两种或多种材料的综合优势,能够达到最优化的、目的性的组织修复。因此,复合材料成为目前组织工程领域的研究热点。通过对纳米HAp复合材料进行结构设计和性能优化,能够赋予HAp更多的功能,以充分的满足复杂环境中组织修复的特定需求。传统的HAp复合材料往往只是将几种材料简单的机械混合,丧失了获得最佳性能的可能,从而无法充分发挥材料应有的优势。因此,通过合理的结构设计,使HAp复合材料具有更完备的功能,对于实现骨组织的精确修复和特殊性修复具有重要的意义。基于以上问题,本论文旨在以HAp为研究对象,通过对材料组成与结构的设计,以及对材料/细胞相互作用的深入理解,合成具有不同组成和形貌的纳米HAp,从而研究组成、结构及表界面状态对细胞的影响以实现不同的生物应用;同时,基于材料功能设计,通过组装第二类材料,构建多功能化纳米HAp复合材料,从而拓展HAp纳米材料的应用。本论文主要包括以下四个方面的工作:(1)HAp荧光纳米棒对细胞可视化成像及高效药物传递通过溶剂热法制备了具有优异荧光性能的铕(europium)/铽(terbium)双掺氟化HAp(Eu/Tb FAp)纳米棒和碳量子点-HAp(CQD-HAp)复合纳米棒,并对两类不同发光机制的HAp基荧光纳米棒的合成及其与细胞的相互作用进行了研究。首先,利用双掺杂稀土离子的协同作用,实现了 Eu/Tb FAp纳米棒在单波长激发下的双波长发射,并可对双波长发光强度进行调控。Eu/Tb FAp纳米棒具有均一的形貌,长度大约为200 nm。氟化能够提高Eu/Tb FAp的荧光强度。通过Tb3+离子和Eu3+离子之间的部分能量转移,Eu/Tb FAp纳米棒在单一波长488 nm激发下同时发射绿色荧光和红色荧光,通过接收不同的波段可以对细胞进行双色荧光标记,以便于在复杂环境中标记和追踪细胞,并且可以通过荧光可视化观察细胞对纳米棒的内吞作用。由于FAp的降解速率低,因此合成了稀土-氨基酸荧光纳米晶用来验证稀土元素Eu和Tb对细胞的安全性。结果表明,稀土元素(Tb和Eu)对细胞的毒性很低。因此,Eu/Tb FAp纳米棒在降解后对细胞不会产生明显的副作用,从而进一步证明了 Eu/Tb FAp纳米棒高的生物安全性。其次,利用碳量子点的荧光性能和HAp纳米棒的携带键和作用,合成了CQD-HAp复合纳米棒。CQD-HAp复合纳米棒长度约为100 nm,宽度约为15 nm。CQDs表面与发光性能密切相关的官能团和HAp通过配合键形式结合,使CQDs在细胞内受到一定程度的保护,从而使CQD-HAp复合纳米棒具有比CQDs更长的荧光寿命。复合纳米棒表面具有大量介孔,对阿霉素(Dox)有强的吸附能力,可作为良好的药物载体。相比于当量浓度的纯Dox,Dox-CQD-HAp复合纳米棒对HeLa细胞具有更强的致死性。优异的荧光性能拓展了 HAp纳米棒在细胞成像,标记追踪,内吞作用可视化观察,药物传递和释放可视化观察等方面的应用,对探究细胞行为以及细胞和纳米材料的相互作用具有重要的意义。(2)长度可调一维HAp纳米晶构建纳米地貌调控干细胞成骨分化调节溶剂比例,通过溶剂热法制备了长度可调的一维(1D)HAp纳米晶,探究了不同纳米结构形成的衬底地貌对干细胞成骨分化的影响。在相同的反应体系中,溶剂比例(乙醇/水)可以调控1D HAp纳米晶的长度。所制备的1D HAp纳米结构具有相同的表面性质和结晶生长方向,这为单一化研究纳米结构对干细胞行为的影响提供了保障。不同的1D HAp纳米结构对细胞的形貌,粘附,伸展和伪足状态具有不同的影响,甚至对细胞活性也具有明显的调控作用。细胞在短纳米线(5μm)和纳米棒(100 nm)衬底上具有良好的活性,而在长HAp纳米线(50μm)衬底上,细胞活性明显的降低。且在无诱导因子的条件下,短纳米线能够明显成骨相关基因和蛋白的表达。因此,HAp短纳米线涂层仅仅通过结构的作用就能够有效地促进干细胞的成骨分化。此外,HAp纳米棒涂层只能较低程度地促进干细胞的成骨分化。这种不引入生长因子只依赖纳米结构调控干细胞成骨分化的方式对干细胞工程和骨组织工程都具有重要的意义,也对于其他生物材料表面涂层的设计具有一定的指导意义。(3)HAp纳米线/聚乳酸双面神膜:骨诱导再生/屏障双功能用于骨组织精确修复通过合理的结构设计,利用一种简单高效的方法制备了具有骨诱导再生和屏障双功能的HAp纳米线/聚乳酸(HAp/PLA)双面神膜,其目的是克服生物材料在骨修复过程中骨诱导再生和周围组织粘连的矛盾。首先制备长度约为20μm的HAp纳米线,通过抽滤制备成HAp纳米线纸。然后利用扩散-蒸发自成膜的方法制备具有两面不同材料的HAp/PLA复合膜。利用HAp的亲水性和PLA的疏水性,赋予HAp/PLA双面神膜两面两种不同的性质:亲水HAp面能够促进细胞的粘附、生长和成骨分化,而疏水PLA面能够阻止细胞的粘附和生长。CCK-8细胞活性检测和活/死细胞染色结果表明,细胞仅在双面神膜HAp面生长和粘附,并且HAp面能够有效地促进干细胞的成骨分化;而在PLA面,细胞无法粘附和生长,从而起到屏障的作用。q-PCR结果证明双面神膜HAp面能够促进成骨相关基因的表达。ALP测试结果和免疫荧光染色结果证明HAp面能够促进成骨相关蛋白的表达。体内实验证明,HAp/PLA双面神膜的HAp面能够有效地诱导骨再生,而PLA面能够阻止新生骨和周围软组织之间的术后黏连。HAp/PLA双面神复合膜既能够阻止组织修复后的术后黏连,又能够有效的促进骨再生,并且制备流程简单,成本低,易于实际的推广和应用。因此,结构优化的HAp/PLA双面神膜将会在骨组织的精确修复中起到积极地促进和指导作用。(4)HAp纳米线/聚乳酸双面神膜负载铜-半胱氨酸纳米颗粒用于骨癌术后组织修复通过金属-氨基酸配合作用,大规模制备了铜-半胱氨酸纳米颗粒(Cu-Cys NPs)。Cu-Cys NPs组成为人体所需的氨基酸和铜离子,因此降解之后对身体不会引起明显的副作用。被细胞摄取后,Cu-Cys NPs先和细胞内GSH发生反应,产生Cu+;然后Cu+再和H2O2发生类芬顿反应产生具有强攻击性的羟基自由基(.OH),从而引起癌细胞的凋亡。Cu-Cys NPs和胞内的GSH、H2O2发生级联化学动力学反应,既能够消耗还原物质GSH,又能产生·OH,使得Cu-Cys NPs对癌细胞具有高的致死性。此外,动物实验结果证明,Cu-Cys NPs能有效抑制耐药性肿瘤的生长,并且不会引起体内的系统性毒性。将Cu-Cys NPs负载于HAp纳米线上,按照双面神膜的制备流程,获得Cu-Cys NPs/HAp/PLA多功能性复合膜。复合膜的Cu-Cys NPs/HAp面对癌细胞仍然具有高的致死性。因此,复合膜既可以精确修复骨癌术后引起的骨缺损,同时又可以杀死可能残留的癌细胞,抑制癌症复发。因此,Cu-Cys NPs/HAp/PLA多功能性复合膜将会在骨癌引起的组织缺陷修复中具有巨大的潜力,同时也为其他癌症引起的组织缺损的修复起到一定的导向作用。综上所述,本论文制备了结构和性能优化的HAp纳米晶以及基于HAp纳米晶的新型复合材料,并对材料的性能和应用进行了深入的研究。荧光HAp纳米棒能够可视化内吞过程以及药物的传递和释放,以观察纳米颗粒和细胞的相互作用。不同长度1D HAp构建的纳米地貌能够在无诱导因子辅助下显着地促进干细胞的成骨分化,为HAp材料在骨组织工程中的实际应用提供了巨大的便利。结构设计合理的、具有骨诱导再生/屏障双功能的HAp/PLA双面神膜为骨组织的精确修复提供新的解决方案。此外,将新型抗癌纳米制剂Cu-Cys NPs负载于HAp纳米线上,在双面神膜基础上获得Cu-Cys NPs/HAp/PLA多功能性复合膜,以应用于骨癌术后引起的骨组织缺陷修复。(本文来源于《山东大学》期刊2019-03-28）
刘欢[9]（2019）在《基于银纳米功能材料的医学与环境传感检测技术》一文中研究指出银(Ag)纳米功能材料因其具有良好的催化活性、导电性、生物相容性,以及光电性能,一直是催化、医学抗菌、光电传感等多个领域的研究热点。本文将银纳米功能材料分别与二氧化钛(TiO_2)、叁聚氰胺(MA)以及血红素(Hemin)相结合,构建了叁种高性能的传感检测平台,分别实现了炭疽病毒DNA、汞离子(Hg~(2+))、血糖等医学与环境标志物的高效比色分析。主要研究内容包括:(1)发展了一种基于浸润性微井阵列与光催化银沉积信号放大途径的传感分析技术,用于血液中炭疽病毒DNA的可视化比色检测(第二章)。首先采用聚丙烯酸、十六烷基叁甲氧基硅烷以及氢氧化钠等试剂,在玻璃板上构筑疏水性基底和亲水性微井,进而在微井中固定多巴胺包覆的TiO_2纳米颗粒,用以通过共价键合固定炭疽病毒DNA捕获探针,经与目标DNA链杂交后,再引入核酸外切酶I(Exo I)选择性剪切未杂交的单链探针DNA,然后,利用TiO_2光催化与鸟嘌呤的光还原性能进行银沉积信号放大,实现对炭疽病毒DNA的可视化比色分析。研究表明,所构建的微井阵列不仅可借助其浸润性界面实现对DNA分析物的富集而获得高检测灵敏度,而且可规避样品液滴之间的交叉污染。由此建立的可视化微井阵列比色传感平台,可实现血液中炭疽病毒DNA的超灵敏分析(检测限达1.0fM),并能准确地识别单碱基和双碱基突变DNA序列。(2)构建了一种基于介孔银叁聚氰胺(Ag-MA)纳米复合材料的Hg~(2+)传感分析与清除技术(第叁章)。采用可控的超分子自组装的途径,制备了具有低类过氧化物酶催化活性不同形貌的介孔Ag-MA复合材料,发现棒状复合材料中Ag成分可通过与Hg~(2+)形成Ag-Hg合金,提高其类过氧化物酶催化活性。同时,该Ag-MA纳米复合材料不仅具有较高的比表面积和环境稳定性,而且其中MA可通过与Hg~(2+)的高选择性配位作用,达到对Hg~(2+)的高效吸附富集。由此发展的基于Ag-MA复合材料催化功能的Hg~(2+)传感检测技术,可实现对血液样品中Hg~(2+)的高灵敏比色分析(检测限为0.025 nM);此外,以该纳米复合材料为吸附剂清除废水中Hg~(2+),获得了99.76%的去除率和598.99 mg/g的吸附量。(3)建立了一种基于金-银血红素模拟酶与葡萄糖氧化酶的血糖比色法(第四章)。将血红素活化后与MA键合形成MA-Hemin复合物,进而将之作为模板,于碱性条件下引入一定比例的金与银离子,制得MA-Hemin-Au-Ag纳米模拟酶,并系统地考察了其催化动力学。研究表明,该模拟酶具有较高的类过氧化物酶活性,将之与葡萄糖氧化酶结合形成纳米复合酶,成功地实现了对H_2O_2和血糖的快速、灵敏的比色分析(检测限达2.50μM和1.80μM)。(本文来源于《曲阜师范大学》期刊2019-03-01）
丁春香,潘明珠[10]（2019）在《基于纤维素纳米晶体的刺激响应功能材料的研究进展》一文中研究指出纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystal, CNC)具备高强度、高模量、结构可控、易于表面修饰、生物相容性、生物可降解性,在刺激响应功能材料的设计组装过程中扮演着越来越重要的角色。作为一类具有"智能"行为的大分子体系,刺激响应功能材料在受到外部环境的刺激时,能够做出灵敏响应,体现出设定的相应功能,CNC的引入不仅能够调控其力学性能,表面存在的羟基、羧基也为丰富材料的刺激响应源提供了便捷途径。本文从CNC的化学结构切入,介绍了CNC的特性及其构建的刺激响应功能材料的合成思路,并以刺激"开关"为主线,重点介绍了基于CNC的水、pH、热、光单一或多重刺激响应功能材料的研究进展,最后指出,提高纤维素纳米晶体表面修饰改性效率,拓宽多重刺激响应性,实现高性能的基于纤维素纳米晶体的多重刺激响应功能材料的制备是未来该领域的研究重点。(本文来源于《材料工程》期刊2019年01期）
纳米功能材料论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
在过去的几年中,多孔材料得到了人们越来越多的关注。因为多孔材料具有其独特的优点和特性,如较高的比表面积,可调控的孔径大小以及多种多样的化学组成。时至今日,多孔材料已经被用到我们生活中的许多方面,比如电化学方面,化学催化方面,吸附和药物缓释等方面。随着人们生活的日益丰富,环境污染越来越严重,绿色材料的概念越来越引起人们的重视。传统多孔材料被环保的新型多孔材料取代也是一种趋势。近几年,对多孔纳米粒子在纳米尺度上进行有目的设计与合成被证明是一种制备多功能材料更加有效的途径。将不同的功能性的纳米粒子与多孔材料进行合理的结合,能得到具有不同结构、种类、功能和应用的多孔功能材料。虽然现在已经存在许许多多的多孔材料,但是它们大多都是基于介孔氧化硅的多孔材料,这使得多孔材料的进一步应用受到很大的局限性。因此,进一步设计构筑更多非介孔氧化硅多孔材料显的尤为重要。只有这样才能进一步拓展多孔材料的功能性和实用性。最近,双亲性多孔固体纳米粒子材料越来越引起人们的关注,因为其具有表面活性剂的多种优点,可以用来做油-水两相乳化剂。在有机反应中,通常使用有机溶剂作为反应体系,但是有机溶剂往往有毒、污染环境和成本高昂的缺点。使用水代替有机溶剂,是很多化学家和材料学家一直追求的目标。在一开始的研究中,科研工作者往往加入表面活性剂使互不相溶的水相和有机相相互溶解。但是,此方法有一定的缺陷,因为在有机反应完成后,加入的表面活性剂很难从产物中分离和回收,这为产物的进一步提纯造成很大的困难。双亲性固体纳米颗粒可以使油-水两相混合形成Pickering乳液,在有机反应完成后,双亲性固体纳米粒子可以通过离心和过滤等方法很容易分离。并且这种分离后的双亲性固体纳米颗粒还可以被重复的利用,保护环境,降低了反应成本。因此,具有表面活性剂性质的双亲性固体纳米粒子被不断地制备出来。本文从多孔材料的功能性角度出发,选取多孔材料的双亲性作为研究对象,对其纳米结构进行重新设计,制备具有双亲性的新型固体纳米粒子。并研究新设计合成的双亲性固体纳米粒子在Pickering乳化和催化等领域的应用。论文的第二章介绍了一种合成双亲性固体纳米粒子的新方法。我们通过查阅文献得知当前合成双亲性固体纳米粒子的方法,并且总结出了这些方法的局限性。目前,主要存在两种制备双亲性固体纳米粒子的方法,总结为:一,通过适当调节亲水部分与疏水部分的比例来控制合成双亲性固体纳米粒子;二,先合成不具备双亲性质的固体纳米粒子,然后利用“表面修饰”的方法,在固体纳米粒子表面修饰具有双亲性的基团,例如季铵盐基团等。但是目前存在的这两种制备双亲性固体纳米粒子的方法都有一定的不足与局限性。我们首次提出了“双亲性有机硅骨架(AOF)”的概念,并且仅仅利用水解双亲性有机硅烷前驱体的方法合成了双亲性固体纳米粒子。利用我们的新方法合成出来的双亲性固体纳米粒子具有很好的双亲性,可以使互不相溶的油相-水相形成Pickering乳液,且在光学显微镜下可以观察到直径约为30至40微米的乳泡。这比利用调节亲水部分与疏水部分的比例的方法和利用“表面修饰”的方法制备的双亲性固体纳米粒子的乳液液泡的直径(80-100微米)小得多。这说明利用我们提出的新方法来制备的双亲性固体纳米粒子具有更好的双亲性。我们把TS-1作为催化中心植入到这种双亲性AOF壳里,成功制备出蛋黄-壳结构的TS-1@AOF Pickering催化剂。论文第叁章我们利用合成的双亲性TS-1@AOF固体纳米粒子进行乳化实验和催化实验。选择1-己烯的环氧化反应作为一个探针反应进行了催化实验,并且在不同的温度、催化剂用量、水和1-己烯比例以及反应时间来摸索TS-1@AOF固体纳米粒子的最佳催化条件。在最佳的催化条件下,TS-1@AOF Pickering催化剂的催化活性是TS-1催化活性的11.2倍。实验结果说明我们的TS-1@AOF催化剂具有良好的催化活性。我们提出的“双亲性有机硅骨架(AOF)”的概念,为制备双亲性固体纳米粒子提供了一个新的研究思路。并且双亲性AOF纳米催化剂在水系界面催化反应中与传统的双亲性固体纳米粒子比较将会具有独特的优势和极大的应用潜力。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
纳米功能材料论文参考文献
[1].李嘉辰.过渡金属纳米功能材料的制备及在电催化水分解的应用[D].西北大学.2019
[2].于洪豪.多孔纳米结构功能材料的设计合成及其双亲性与催化性能研究[D].吉林大学.2019
[3].李建平.多金属氧酸盐—杂多蓝光敏纳米功能材料开发及在光伏器件中的应用[D].东北师范大学.2019
[4].李怡.基于菌丝模板制备纳米功能材料及其对放射性废水处理研究[D].西南科技大学.2019
[5].魏立军.基于纳米碳管所构建的复合功能材料的制备及性能研究[D].鲁东大学.2019
[6].王国凤,魏廷库.稀土纳米功能材料的制备及性能[C].2019年第四届全国新能源与化工新材料学术会议暨全国能量转换与存储材料学术研讨会摘要集.2019
[7].王诗珍.g-C_3N_4异质结构功能材料及其有机-无机纳米复合材料的界面特性[D].烟台大学.2019
[8].马保金.基于羟基磷灰石纳米晶功能材料的制备及其在骨组织工程中的应用[D].山东大学.2019
[9].刘欢.基于银纳米功能材料的医学与环境传感检测技术[D].曲阜师范大学.2019
[10].丁春香,潘明珠.基于纤维素纳米晶体的刺激响应功能材料的研究进展[J].材料工程.2019
论文知识图
