胡庆华[1]2004年在《基于ZrO_2/SnO_2复合催化剂的N-乙烯基吡咯烷酮的合成》文中研究表明N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)是合成水溶性聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)的单体。 本文的主要工作是：以氧氯化锆和四氯化锡为原料，制备了两种具有高比表面积ZrO_2／SnO_2复合催化剂：纳米颗粒型和介孔型。重点研究了复合催化剂对N-羟乙基吡咯烷酮(NHP)的催化脱水合成NVP反应过程的影响。 首先，以γ-丁内酯和乙醇胺为原料，研究了γ-丁内酯胺解的主要影响因素，如反应温度，反应时间，反应时的真空度，反应物的配比，对反应的影响；优化了工艺条件，使得NHP的收率可达83％，选择性可达93％，同时对产物NHP进行了红外表征。 其次，在合成催化剂的过程中，通过醇水加热法和非均相共沸蒸馏法联用，解决了粉体的硬团聚问题，制备出了粒径大小在10～20nm范围内的单分散球形ZrO_2／SnO_2纳米催化剂；根据表面活性剂(十六烷基叁甲基溴化铵，CTAB)的模板原理合成了具有介孔结构的ZrO_2／SnO_2催化剂；应用XRD、SEM、IR等表征手段对催化剂微观结构进行了研究。在NHP的催化脱水过程的研究中，考察了催化剂配比，催化剂煅烧温度，催化反应温度，催化剂用量等因素对NHP转化率和选择性的影响，使得NVP的收率为67％，选择性为81％，反应物NHP的转化率为83％。
夏云生[2]2010年在《介孔金属氧化物MO_x（M=Cr，Fe，Co，Sm，Eu）制备及物化性质研究》文中认为工业生产、交通运输和房屋装修中会排放出大量挥发性有机溶剂,如芳烃类、醇类、酯类、酮类等。大多数挥发性有机物(VOCs)污染大气环境和危害人身健康。因此,严格控制VOCs的排放备受关注。在消除VOCs的诸多方法中,催化氧化法是被公认的最有效的途径之一,而催化剂是实现该过程的关键。尽管贵金属催化剂的低温活性很好,但是其昂贵的价格限制了其广泛应用。体相贱金属氧化物及其复合氧化物对于VOCs氧化显示出良好的催化性能,但其较低的比表面积和缺乏发达的孔结构,使得这类材料的低温催化活性受到影响。因此,研发具有高比表面积和发达孔结构的过渡金属氧化物催化剂有着重要的理论价值和实用价值。研究表明,氧化铬、氧化铁和氧化钴等过渡金属氧化物对VOCs氧化显示良好催化活性。为了进一步改善其催化性能,本文研究了介孔氧化铬、介孔氧化铁和介孔氧化钴的模板制备方法,采用氮气吸脱附(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见(UV-vis)及傅立叶红外(FT-IR)光度法、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)、程序升温还原(TPR)等技术表征了这些介孔材料的物化性质,并评价了其对典型VOCs(如甲苯、甲醛、甲醇、丙酮和乙酸乙酯)氧化的催化活性。此外,本文还进行了介孔氧化钐和介孔氧化铕的合成与表征研究工作。研究结果主要体现在以下四个方面: 1、以叁维有序介孔二氧化硅(KIT-6)为硬模板,采用无溶剂热法和超声辅助法制备了有序介孔氧化铬。结果表明,所得氧化铬具有高比表面积(106~124 m2/g)、叁维有序介孔结构、优异的低温还原性能、多种氧化态铬共存和丰富的表面氧物种。由无溶剂热法在自压釜中于240 oC恒温处理所制备的介孔氧化铬(meso-Cr-240)对甲苯和乙酸乙酯氧化(空速= 20000 mL/(g h),甲苯或乙酸乙酯浓度= 1000 ppm)的催化活性最好,转化率为90%时的温度分别是234 oC和190 oC,表观活化能分别为79.8 kJ/mol和51.9 kJ/mol。而由超声辅助法在400 oC灼烧所得的介孔氧化铬(meso-CR-400)对甲醛、丙酮和甲醇氧化(空速= 30000 mL/(g h),VOC浓度= 500 ppm)的催化活性最好,转化率为90%时的温度分别为117 oC、124 oC和130 oC,对应的表观活化能为45.6 kJ/mol、49.7 kJ/mol和50.8 kJ/mol。2、分别采用以KIT-6为硬模板的真空浸渍法和柠檬酸(CA)辅助热分解法制备了叁维有序介孔氧化铁和虫孔状介孔氧化铁。结果表明,灼烧温度为400 oC时所得叁维有序介孔氧化铁(Fe-KIT6-400)和虫孔状介孔氧化铁(Fe-CA-400)的比表面积最高,且分别为113 m2/g和165 m2/g。Fe-CA-400具有最好的低温还原性和最高的表面氧浓度。当空速为20000 mL/(g h)时,丙酮和甲醇在Fe-CA-400上转化率为90%时的温度分别低至186 oC和189 oC,表观活化能分别为70.7和60.9 kJ/mol。3、分别以介孔硅KIT-6和SBA-16为硬模板,采用真空浸渍法制备了叁维有序介孔氧化钴(Co-KIT6和Co-SBA16)。结果表明,所得氧化钴的孔结构与模板的孔结构有关,两者的比表面积分别为121 m2/g和118 m2/g,都具有优异的低温还原性能和丰富的表面氧物种,当空速= 30000 mL/(g h),VOC浓度= 1000 ppm时,Co-KIT6的催化活性比Co-SBA16的催化活性略好。甲苯和甲醇在Co-KIT6上转化率为90%时的温度分别是190 oC和139 oC,表观活化能分别为59.9和50.1 kJ/mol。4、以硝酸钐和硝酸铕为金属源,分别采用表面活性剂辅助的溶胶-凝胶法和超声辅助的硬模板法合成出纳米和介孔氧化钐和氧化铕。结果表明,以十二烷基硫酸钠为表面活性剂所得产物为类球状体Sm2O3和Eu2O3纳米粒子,比表面积为44~49 m2/g;以聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂所得产物为棒状Sm2O3和Eu2O3纳米粒子,比表面积为34~37 m2/g。由超声辅助的以KIT-6为硬模板的方法制得了有序介孔Sm2O3和Eu2O3,比表面积高达134~166 m2/g。纳米和介孔氧化钐和氧化铕在紫外光区均有较强的吸收,这与其表面形貌和晶体结构相关。
孟庆男[3]2013年在《聚合物辅助合成具有壳层结构的纳米微球及其性能研究》文中研究说明具有壳层结构的纳米微球按其结构和组成，主要可以分为叁类，即核壳纳米微球，中空纳米微球和铃铛型纳米微球。相对于具有单一组份和简单结构的纳米微球，具有壳层结构的纳米微球可以将多种组份在纳米尺度上复合，实现多功能的集成；并且其结构多样，可以依据不同的应用需求进行设计和调控。因此受到了研究人员越来越多的关注，并被广泛应用于催化、生物医疗、能源储存、气体检测以及自组装等领域。聚合物在具有壳层结构的纳米微球的合成中，具有其独特的作用，通过合理的设计，不但可以简化合成步骤，还可以对产物的结构进行调控，获得性能的提升。在本论文中，我们着重研究聚合物与无机纳米微粒或者无机盐间的多种超分子相互作用（如静电作用、配位作用等）。我们利用这些相互作用，结合胶体化学的基本手段（如溶胶凝胶法、自组装法、溶剂热法等），建立起了一系列简单有效的方法，制备了多种具有壳层结构的纳米微球。我们考察了聚合物在这些纳米微球形成中所起的作用，以及聚合物对产物结构和性能的影响。在第一部分中，我们利用聚烯丙基二甲基氯化铵与SiO_2纳米微球的静电作用，通过湿法刻蚀的方法制备了SiO_2中空纳米微球，并将微球应用于染料和蛋白质吸附。在第二部分中，我们利用聚丙烯酸和Mn离子的配位作用及复合物的自组装性能，制备了聚丙烯酸/Mn离子复合胶团。通过对胶团进行原位包覆SiO_2，然后煅烧的方法，我们得到了氧化锰负载的SiO_2中空纳米微球，并将微球应用于催化降解有机染料。在第叁部分中，我们利用天然高分子阿拉伯树胶的粘附作用，一锅法合成了阿拉伯树胶包覆的Fe_3O_4纳米微球，通过简单的N2气氛热处理的方法我们制备了Fe_3O_4@C核壳纳米微球，并对产物作为锂电池正极材料的电化学性能进行了评估。
赵铁鹏[4]2009年在《叁维有序大孔金属氧化物的制备及电化学性能研究》文中研究说明锂离子电池是应用和开发前景最好的一种电源,已广泛应用于各种便携式电子设备。选取良好的负极材料是改善和提高锂离子电池容量和循环性能关键之一。传统的碳负极材料较低的比容量和较差的安全性己成为进一步提高电池整体性能的瓶颈。因此,世界范围内正在努力寻求替代石墨的新型锂离子电池负极材料。纳米金属氧化物电极材料因其较高的充放电容量和较好的应用安全性成为关注的热点之一。近来研究表明,叁维有序大孔(3DOM)电极材料因具有较大的比表面积和较薄孔壁产生了更多的Li+嵌入活性位,缩短了Li+扩散路径;从而减少了电极极化,提高材料的倍率性能。结合3DOM材料及金属氧化物的优点,我们相信锂离子电池3DOM金属氧化物负极材料有着广阔的应用前景。本文综述了锂离子电池负极材料和叁维有序大孔材料的研究进展。通过胶晶模板法,分别制备了3DOM SnO2、α-Fe2O3、CoFe2O4等金属氧化物负极材料,运用XRD、SEM、TEM、IR、BET、TG-DTA等测试技术对材料的结构和微观形貌进行了分析和表征。采用恒电流充放电、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等技术对其电化学性能进行了测试。本论文主要研究内容如下:1.采用乳液聚合的方法制备了275±10 nm聚苯乙烯(PS)微球乳液,通过自然沉降和离心两种方法将微球排列成PS胶晶模板,SEM分析表明胶晶模板在大面积范围内呈多层、有序、规则紧密排列,缺陷较少,层次感较强。2.以SnCl2·2H2O的乙醇溶液为前躯体,制备了3DOM SnO2纳米电极材料。SEM分析表明所制备的样品具有多层叁维有序大孔的结构,孔径215±10 nm之间,孔壁厚度约为20~30 nm。TEM图片显示孔壁由SnO2纳米晶粒组成,单孔为圆形或六边形形貌。当3DOM SnO2电极以0.2 C电流密度在0.01~2.0 V范围内充放电测试。首次可逆容量高达769 mAh·g-1,容量随循环次数增加而衰减。若充放电范围为0.01~0.8 V,20次循环后可逆容量保持在457 mAh·g-1。另外,通过循环伏安曲线和微分电容曲线分析,研究了3DOM SnO2与Li+的反应机理。3.以Fe3+的乙二醇-甲醇混合溶液为前驱体,制备了3DOMα-Fe2O3。SEM图显示3DOMα-Fe2O3具周期性空隙结构;单孔孔径为115±10 nm,孔壁厚度约为20~30 nm。电化学研究表明,以50 mA·g-1电流密度在0.01~3.0 V范围内进行充放电测试。首次放电充电容量分别达到1880和1130 mAh·g-1,20次循环后可逆容量为首次可逆容量的56%,表现出较好的电化学性能。4.以总浓度为1.5 mol/L的混合金属离子(Co2+: Fe3+=1:2,摩尔比)的乙二醇-甲醇溶液为前驱体,制备了3DOM复合过渡金属氧化物CoFe2O4。SEM图分析表明3DOM CoFe2O4单孔为六边形形貌,孔径为125 nm左右,叁维通道证实各个单孔是相互交联在一起。BET测试3DOM CoFe2O4的比表面积高达66.67 m2·g-1,远高于CoFe2O4纳米颗粒。XRD分析表明,样品含有少量的Fe2O3杂质相。当3DOM CoFe2O4作锂离子电池负极材料时,首次放电容量为1782 mAh·g-1,可逆容量1147 mAh·g-1。20次循环后可逆容量依然高达610 mAh·g-1,库伦效率90%以上,表现出优异的首次放电容量和良好的循环性能。并运用循环伏安法对3DOM CoFe2O4在充放电过程中的反应机理进行了探讨。
辛毅[5]2009年在《PPV及PPV-N型纳米晶体异质结纳米纤维的可控电纺与性能研究》文中提出一维半导体纳米材料,将在光电纳米器件方面有广泛的应用前景。文献报导了大量的有关纳米纤维、纳米线、纳米棒、纳米带、纳米管、纳米螺旋和纳米环的合成和制备技术。在这些技术中,静电纺丝法被认为是最简便的制备实体或中空纳米纤维的技术。并且,所制备的纳米纤维长度长,直径均匀,成分可变。电纺纤维具有比表面积大等优点,这使它们适合多方面的应用,如:过滤、传感器、催化、组织工程和防护服。目前,已有多于50多种高分子通过溶液电纺或熔融电纺被成功的制成超细纳米纤维。但很多共轭高分子受到分子量和/或溶解度的限制而很难直接电纺。在共轭高分子中,PPV因为其优良的光致发光、电致发光、光伏转换、光电导和非线性光学特性而受到广泛关注。另外,PPV光电器件的性能可通过与无机纳米粒子复合来改进。因此,如果能将PPV制备为高度取向和规整的结构,它将是纳米科学和技术中最吸引人的有机材料之一。PPV可以通过电纺它的聚电解质前驱物,再经热处理得到纳米纤维。但是,由于前驱物的聚电解质性质,电纺射流会经历更强烈的不稳定性。在本文中,我们展示了PPV的控制电纺,其中包括控制纤维的形貌、成分和功能。另外,我们制备了具有高光电转换特性的PPV/CdSe体异质结复合纳米纤维和具有超顺磁性能和良好光电性能的PPV/Fe3O4复合纳米纤维(单根或阵列形式),并将其组装成了模型器件,测试了相关性能。进一步的深入研究以及其它成分的体异质结单纤维模型器件的研制正在进行中。(1)以对氯苄和四氢噻吩为原料,制备了各种浓度的聚对苯乙炔前驱高分子的乙醇溶液,并系统探究了其物理参数(粘度、电导率和表面张力等)对所得纤维形态的影响,从而揭示了溶液本身物理性质对纤维形态影响的相关信息,为进一步控制电纺PPV纤维奠定了基础。(2)通过调控前驱物的溶液性质(粘度、电导率和表面张力)和电纺参数(纺丝电压、电纺距离和收集板种类),我们制备了不同形貌的PPV纤维,如纱线形、螺旋形和直线形。并且,通过改进电纺装置,我们得到了PPV纤维阵列和PPV核壳纤维。另外,将电纺与器件组装相结合制备基于单根电纺纤维的模型器件。(3)利用现代分析测试手段(扫描电子显微镜、透射电子显微镜和荧光光谱等)对所得纤维进行表征。研究了影响PPV纤维形貌和性质的因素。同时,揭示了高分子纳米纤维材料在设计合成以及在发光、光电转换应用过程中存在的关键基础科学问题。(4)将CdSe纳米晶或Fe3O4纳米粒子与PPV复合制备体异质结或多功能的纳米纤维(单根或阵列形式),并将其组装成模型器件。测试研究纤维的光电转换、磁学等性能。此项研究展示了PPV基电纺纤维可以直接简便的组装成单根及阵列纤维模型器件,推进了具有光电特性的共轭高分子纳米材料的实用化进程。
董阿力德尔图[6]2012年在《基于N-卤胺的抗菌纳米复合材料的制备及性能研究》文中研究说明由于多种细菌性疾病的出现，研究者们对高效广谱抗菌材料的研发产生了浓厚的兴趣。目前，已发现的具有抗菌活性的物质有次氯酸钠、臭氧、二氧化氯、金属离子、季铵盐、季磷盐、多肽、胍盐、N-卤胺等。其中，N-卤胺抗菌材料由于其独特的性质已受到学术界的高度重视。N-卤胺抗菌材料因具有抗菌性强、稳定性高、易保存、可再生、无腐蚀、无毒、廉价等优点，广泛应用于医疗器械、医院、水净化系统、食品包装、食物保鲜、卫生设施等多个领域。N-卤胺抗菌材料的抗菌机理为通过释放氯离子，在细菌细胞表面发生离子交换反应，从而破坏或阻止细胞正常的新陈代谢作用，促使细菌死亡。对于N-卤胺而言，接触面积对其抗菌性能至关重要。缩小N-卤胺抗菌材料的尺寸能增大其比表面积，能为材料提供更多的抗菌性官能团，有效官能团的增加可以提高材料的抗菌效率。纳米材料在尺寸上从几个纳米到百余纳米，能呈现出比传统材料更加优越的物理、化学、力学等性能。由于其小尺寸效应和表面界面效应，纳米材料具备巨大的应用潜力和良好的发展前景。因此，通过制备纳米尺寸的N-卤胺抗菌材料来增大其比表面积是提高抗菌效率的有效方法。但是，纳米尺寸的N-卤胺抗菌材料也存在不足之处，即回收过程过于繁琐。抗菌操作通常在水溶液中进行，且操作结束后须通过分离程序来处理残留的抗菌材料，而从大量的水溶液中分离出具有纳米尺寸的N-卤胺抗菌材料需要较高的成本。磁性纳米粒子由于其独特的性质已广泛应用于材料的磁分离技术中。磁分离技术是利用外加磁场对磁性或者易受磁场影响的粒子进行分离和回收的一种技术。利用该技术可以将纳米（或微米）粒子和生物微粒从水溶液中快速简便地分离出来。所以，磁分离技术被应用于生物工艺和生物医学领域，如：细胞排列、酶的固定、药物传输、蛋白分离等。该技术的优点是用最短的时间分离出最大量的目标物质。在本论文中，我们制备了一系列基于N-卤胺的抗菌纳米复合材料，并研究了其对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抗菌活性。另外，我们还引入了磁分离技术，为N-卤胺抗菌纳米复合材料的回收和分离提供了更加快速简便的方法。具体内容如下：1.制备了N-卤胺功能化的SiO_2/聚苯乙烯核壳纳米粒子（SiO2@PS-N-卤胺），并研究了反应条件对纳米粒子形貌的影响。利用最小抑菌浓度法证明了SiO2@PS-N-卤胺纳米粒子对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有良好的抗菌效果，其抗菌活性为微米尺寸N-卤胺的2-8倍。SiO2@PS-N-卤胺纳米粒子对金黄色葡萄球菌的抗菌性能优于大肠杆菌。此外，研究还发现N-卤胺抗菌材料具有较高的稳定性。2.制备了四种单分散的SiO_2@N-卤胺核壳纳米粒子，并对其结构、形貌及组成进行了表征。四种纳米粒子都具有规整的球形外貌和明显的核壳结构，且相互间没有太大差异。SiO2@N-卤胺纳米粒子的尺寸可以通过调节SiO_2模板粒子的大小来控制。利用滴定法对SiO_2@N-卤胺纳米粒子中的氯含量进行了定量测定。另外，通过抗菌实验研究了材料尺寸、氯含量、接触时间对SiO_2@N-卤胺纳米粒子的抗菌性能的影响。FTIR测试证明了SiO_2@N-卤胺纳米粒子的可再生性。杀菌后的SiO_2@N-卤胺纳米粒子经简单的氯化处理后，使其重新具有抗菌活性。3.制备了单分散的Fe_3O_4@SiO2@N-卤胺纳米粒子，并利用多种测试手段对其进行了表征。通过抗菌实验研究了Fe_3O_4@SiO2@N-卤胺纳米粒子和微米尺寸的N-卤胺的抗菌性能。两种材料对金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌都具有抑菌效果，且Fe_3O_4@SiO2@N-卤胺纳米粒子的抗菌效果明显优于微米尺寸的N-卤胺。通过抗菌动力学实验发现，Fe_3O_4@SiO2@N-卤胺纳米粒子的抗菌性随着材料氯含量的增加而随之增强。磁性能研究表明，Fe_3O_4@SiO2@N-卤胺纳米粒子具有超顺磁性，这种磁性特征可使该材料在水溶液中具有较好的可回收性。4.制备了PSA@Fe_3O_4@SiO2-N-卤胺核壳纳米粒子，并研究了反应参数对纳米粒子形貌和各组分含量的影响。通过抗菌实验发现，PSA@Fe_3O_4@SiO2纳米粒子对金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌没有抑菌效果，而微米尺寸的N-卤胺和PSA@Fe_3O_4@SiO2-N-卤胺纳米粒子对两种实验菌均具有抗菌效果，表明PSA@Fe_3O_4@SiO2-N-卤胺纳米粒子的抗菌性能源于N-卤胺。此外，N-卤胺抗菌材料对绿脓杆菌的抑菌效果优于金黄色葡萄球菌。磁性能研究表明，PSA@Fe_3O_4@SiO2-N-卤胺纳米粒子具有超顺磁性，且在水相中具有较强的磁响应性，可以通过外加磁场的方式对其进行分离和回收。综上所述，本论文设计制备了多种基于N-卤胺的抗菌纳米复合材料，通过缩小材料尺寸有效提高了N-卤胺的抗菌活性。另外，通过引入磁分离技术，使N-卤胺抗菌材料的分离和回收变得更加简单快速。
参考文献：
[1]. 基于ZrO_2/SnO_2复合催化剂的N-乙烯基吡咯烷酮的合成[D]. 胡庆华. 合肥工业大学. 2004
[2]. 介孔金属氧化物MO_x（M=Cr，Fe，Co，Sm，Eu）制备及物化性质研究[D]. 夏云生. 北京工业大学. 2010
[3]. 聚合物辅助合成具有壳层结构的纳米微球及其性能研究[D]. 孟庆男. 吉林大学. 2013
[4]. 叁维有序大孔金属氧化物的制备及电化学性能研究[D]. 赵铁鹏. 湘潭大学. 2009
[5]. PPV及PPV-N型纳米晶体异质结纳米纤维的可控电纺与性能研究[D]. 辛毅. 东北师范大学. 2009
[6]. 基于N-卤胺的抗菌纳米复合材料的制备及性能研究[D]. 董阿力德尔图. 吉林大学. 2012
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