掺杂CL 的T 02纳米粒子的制备~表征
及其光催化活性
辛柏福1 井立强1 2 付宏刚1 孙志华1 任志宇1 王百齐2 蔡伟民2
(1.黑龙江大学化学化工与材料学院 哈尔滨150080; 2.哈尔滨工业大学环境科学与工程系 哈尔滨150001)摘要采用SO1-ge1法制备了纯的和掺杂不同量Cu 的TiO 2纳米粒子 并用TG -DTA XRD XPS UV -Vis 和荧光光谱对样品进行了表征 考察焙烧温度和Cu 含量对TiO 2纳米粒子的性质及光催化活性的影响 初步探讨了Cu 的掺杂对TiO 2相变的作用机制及样品荧光光谱与光催化活性的关系.结果表明 Cu 2-的掺杂对TiO 2的相变有很大的促进作用 并使其光谱响应范围向可见光区拓展.Cu 的掺杂未引起新的荧光现象 但适量Cu 的掺杂能够降低TiO 2纳米粒子的荧光强度.此外 在光催化降解苯酚的实验中 于500 处理的掺杂Cu 的TiO 2纳米粒子的光催化活性较高 与表征结果一致.而掺杂不同量Cu 的TiO 2的光催化活性顺序与样品荧光光谱强度的顺序相反 即荧光光谱强度越低 其光催化活性越高.
关键词TiO 2;掺杂;Cu ;荧光光谱;光催化
中图分类号O 643文献标识码A 文章编号0251-0790(2004)06-1076-05
收稿日期:2003-11-11.
基金项目:国家自然科学基金(批准号:20171016;20301006)~教育部重点项目计划(批准号:02051)~黑龙江省杰出青年科学基金(2002)~黑龙江省自然科学基金(批准号:B 0305)~黑龙江省科学技术计划项目(批准号:WB 02103)~黑龙江大学杰出青年基金(批准号:JC 200308)和黑龙江省教育厅科学技术项目(批准号:1054G 035;10541171)资助.
联系人简介:付宏刚(1962年出生) 男 博士 教授 博士生导师 从事材料化学及理论化学研究.E -mai1:fuhg vip .sina .cOm
近年来 TiO 2纳米材料的制备~表征及改性一直是半导体光电化学[1 2]和光催化[3~5]研究领域的重点.锐钛矿的光催化活性通常比金红石相的高.掺杂是经常采用的一种改性方法 而掺杂剂的存在形态及含量对光催化剂表面光生电子和空穴的复合影响显著 进而影响其光催化活性.过渡金属离子的适当掺杂能够提高TiO 2光催化剂的活性[6~8].荧光光谱(FS )是研究半导体纳米材料的电子结构和光学性能的有效方法 并且能获得光生载流子的迁移~捕获和复合等信息[9~13].因此 开展样品的表征尤其是光谱的研究 对制备高活性的光催化剂具有重要意义 而对掺杂铜离子的半导体材料进行光致发光的研究尚未见报道.本文制备了纯的和掺杂不同量Cu 的TiO 2纳米粒子 并对样品的组成~晶相结构以及光学性能等进行表征 考察了焙烧温度和Cu 含量对TiO 2纳米粒子的性质以及光催化活性
的影响 初步探讨了Cu 的掺杂对TiO 2相变的作用机制以及样品FS 与光催化活性的关系.
1
实验部分1.1试剂与仪器
钛酸四丁酯~无水乙醇~硝酸和硝酸铜均为分析纯试剂 未经进一步提纯 实验用水为二次蒸馏水.日本理学Rigaku TAS 100型热分析仪;日本理学Rigaku D /MAX - A 型转靶X 射线衍射仪;英国VG ESCALAB MK I 型X 射线电子能谱仪(XPS );美国PE 公司Lambda 20型光谱仪;美国PE 公司LS 55型荧光光谱仪(FS ).
1.2纯的和掺杂CL 的T 02纳米粒子的制备
在剧烈搅拌下 将10mL 钛酸四丁酯和40mL 无水乙醇的混合溶液缓慢地滴入10mL 无水乙醇~10mL 水和2mL 硝酸的混合液中进行水解 继续搅拌3h 得淡黄色的透明TiO 2溶胶.将溶胶在室温下自然陈化6h 于70 干燥36h 然后在不同温度下焙烧2h 制得纯的TiO 2纳米粒子.重复以上过程 并将10mL 水换成一定浓度的硝酸铜水溶液 制得掺杂不同量Cu 的TiO 2纳米粒子.
VO1.25
高等学校化学学报NO.62004年6月CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 107
6~1080
1.3纯的和掺杂Cu的TiO2纳米粒子的光催化活性测试
以苯酚的光催化降解来考察样品的光催化活性降解的中间产物未被检测.降解反应在圆柱型石英光化学反应器(1000mL)中进行.以500W高压汞灯为外照光源其最强辐射波长365nm反应器距光源20cm.苯酚水溶液的起始浓度为0-21mmol/L体积为800mL磁力搅拌保持体系中溶液浓度和温度的平衡.将0-4g样品放入苯酚溶液中搅拌20min后开始光照计时.用721型分光光度计以4-氨基氨替吡啉比色法在510nm波长处测定苯酚浓度并在相同条件下进行空白对照实验.
2结果与讨论
2.1TG-DTA和XRD测试
凝胶前驱物的TG-DTA曲线.可见主要有3个过图1为纯的和掺杂5%Cu(摩尔分数)的TiO
2
程:(1)失重过程伴随着由水和乙醇等脱附引起的吸热现象以及由有机物燃烧分解引起的放热现象;
(2)无定形态向锐钛矿的转变以及锐钛矿的结晶化主要伴随吸热现象;(3)锐钛矿向金红石相的转变以及金红石的结晶化主要伴随放热现象[12].对于纯的TiO
锐钛矿向金红石相转变的起始温度为
2
600C而掺杂Cu的却为500C.这说明Cu的掺杂能促进TiO2的相转变.此外在掺杂Cu的TG-DTA曲线上约250C处出现明显失重可能对应于硝酸铜的热分解主要生成相应的氧化物[14].
2.2XPS测试
利用XPS对经500和600C焙烧的掺杂摩尔分数为5%Cu的TiO
2
纳米粒子表面上Cu,O和Ti
元素进行分析.结果表明,2个样品中Cu均主要以+2价存在,Ti均以+4价存在,而O至少有两种结合状态,即随着结合能增加依次为晶格氧(1)和吸附氧(2),其中吸附氧包括物理和化学吸附氧[15,16].由表1可见,随着焙烧温度的升高,晶格氧的量增加,而氧空位的量减少.氧空位是活性组
分,易结合其它组分而稳定.这可用于解释掺杂Cu的TiO
2
粒子表面上存在一定量吸附氧的原因.
table1XPS data of dif f erent chemical states of Cu,O and ti on the surf ace of
Cu doped tiO2nanoparticles[x(Cu)=5%]calcined at500and600C
C
Binding energy eV
Cu2P3O1s(1)O1s(2)Ti2P3
atOmic number ratiO
Of O(1),Ti and Cu
Percentage
Of O(1)(%)
Percentage Of
Oxygen vacacies(%)
500934.0529.4530.7458.2100=51=1973.021
600933.9529.4530.9458.2100=48=1780.113
2.3UV-Vis和FS测试
图3为经600C焙烧的纯样品及经500C和600C焙烧的掺杂摩尔分数为5%Cu的TiO
2
纳米粒
束缚作用小于Cu2+离子对光生电子的捕获作用.随着Cu掺杂量的增加荧光强度逐渐下降但是当:Cu=%时荧光强度达到最小值.
2.4Cu掺杂对TiO2相变作用机理分析
掺杂离子进入TiO
2
晶格形成稳定固溶体的能力主要取决于掺杂离子的半径和煅烧温度以及价态等.当掺杂离子的半径大于或者小于Ti4+半径0.0 8nm时掺杂离子替代晶格离子都将引起晶格畸
变并积累一定的应变能从而阻碍相变的发生[ 7 8 .Cu2+离子的半径是0.072nm与Ti4+的半径比
较相近.由图2可见掺杂Cu的TiO
2
纳米粒子的XRD衍射峰位与纯样品基本一致表明Cu2+未进
入到TiO
2
晶格中并替代Ti4+形成稳定的固溶体.Cu2+未替代Ti4+可能主要是由于价态差距较大所
致.因此掺杂Cu能够抑制TiO
2的相变不是由于Cu2+进入到TiO
2
晶格中并替代Ti4+所致.但CuO
微粒子能够在较低温度下生成并且较均匀地分散在TiO
2
纳米粒子中这可能导致在热处理过程中在锐钛矿周围发生Ti O Cu的键合这些因素可能促进金红石相的成核与长大[ 8 .
2.5掺杂Cu的TiO2纳米粒子的光催化活性
图5为苯酚经不同温度焙烧的掺杂摩尔分数为5%Cu的TiO
2
纳米粒子上的光催化降解曲线它反映了样品的活性顺序为500C>400C>00C>700C.可见500C处理的样品光催化活性最高说明此时样品结晶度比较合适与XRD等的表征结果一致.
O8O1高等学校化学学报VO1.25
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REN Zhi-Yu1WANG Bai-Gi2CAI Wei-Min2
(1.Schoo l of Ch e mzs t1y a nd M ate1z al s Scz e nc e H e z l ongjz a ng unzU e1sz t y H a1}zn15OO8O Chzn a G
2.D e p a1t m e n t of enUz1onm e n tal Scz e nc e s a nd engzn ee1zng H a1}zn1ns t z t~te of T e chno l ogy H a1}zn15OOO1 Chzn a D
AbS tract In this W Or k pure and Cu dOped TiO2nanOpartic1es W ith different mO1ar fractiOns Of Cu W ere prepared by a sO1-ge1prOcess and W ere characterized by means Of XRD TG-DTA XPS DRS and FS spectra.We main1y investigated the effects Of ca1cining temperature and Cu cOntent On the prOperties and the phOtOcata1ytic activity Of as-prepared TiO2samp1es and a1sO discussed the re1atiOnships bet W een FS spectra and phOtOcata1ytic activity as W e11as the mechanisms Of Cu dOping On TiO2phase transfOrmatiOn.The resu1ts shO W ed that Cu2-dOpant great1y prOmOted TiO2phase transfOrmatiOn and made the Optic respOnse range Of TiO2nanOpartic1es e X pand tO the visua11ight Cu dOpant did nOt give rise tO ne W FS phenOmena but it cOu1d ma k e the FS intensity decrease W ith an apprOpriate Cu cOntent.MOreOver in the e X periment Of phOtOcata1ytic degradatiOn phenO1Cu dOped TiO2nanOpartic1es ca1cined at5OO e X hibited a higher phOtOcata1ytic activity cOrrespOnding tO the characterizatiOn resu1ts.The Order Of phOtOcata1ytic activity Of Cu dOped TiO2samp1es W ith different mO1ar fractiOns Of Cu W as OppOsite tO the Orders Of their PL intensity name1y the W ea k er the PL intensity the higher the phOtOcata1ytic activity.This cOu1d be e X p1ained by the pOints that the dOpant Cu2-cOu1d capture phOtOinduced e1ectrOns nOt On1y tO ma k e the FS intensity decrease during the prOcess Of phOtO1uminescence but a1sO tO prOmOte the O X idatiOn Of Organic pO11utants during the prOcess Of phOtOcata1ytic reactiOn.
K e yW ord S TiO2G DOping G Cu G F1uOrescence spectrum G PhOtOcata1ysis
(Ed.:K G X D
铂纳米微粒制备方法的研究 李明元1,毛立群2,郭建辉2,黄在银1 (1.广西大学化学化工学院,广西,南宁 530004;2.河南大学化学化工学院,河南,开封 475001) 摘 要:分散型铂纳米微粒和负载型铂纳米微粒都是重要的催化剂。制备尺度可控、粒度分布均一的铂纳米微粒,对提高其催化活性和选择性,以及延长其使用寿命具有重要的意义。本文介绍了分散型和负载型铂纳米微粒常用的制备方法,讨论了各方法的制备原理及其优缺点。 关键词:纳米铂;制备方法;分散型;负载型 1 前言 铂及其合金在石油和化学工业中主要用作催化剂,对加氢反应,氧化反应具有较好的催化性能[1-2]。近年来随着纳米科学与技术研究的不断深入,研究工作者发现纳米铂由于具有比表面积高和因而显示出的更高的催化活性,使得关于纳米铂的制备及催化性能研究成为热点[3-5]。铂纳米微粒的制备方法大致分为两类,即化学法(化学还原法、微乳液法等)和物理方法(真空蒸镀法、等离子体溅射法、粒子束外延法等)。铂纳米微粒的催化性能与其制备方法密切相关,微粒的尺度、形貌、化合价等对其催化性能起着至关重要的作用[6],此外,对于载体型纳米铂催化剂而言,载体的性质也同样对纳米铂的催化性能也会产生影响。本文简述了铂纳米微粒的制备方法,主要介绍各种制备方法的原理及其优缺点,以及运用这些方法制备*铂纳米微粒所取得的进展。 2 分散型铂纳米微粒的制备 分散型铂纳米微粒的制备方法主要有化学还原法、微乳液法、吸氢多次还原法等。目前关于负载型铂纳米微粒的制备研究较多,而分散型铂纳米微粒的制备研究相对较少。 2.1 化学还原法 化学还原法制备纳米铂微粒,一般是在含有金属铂的盐或者酸里面加入还原剂还原高价铂到铂单质,然后经过洗涤、过滤、干燥、煅烧等处理后得到催化剂铂纳米粉体。常用的还原剂有甲醛[7]、多聚甲醛[8]、硼氢化钠[9]、硫代硫酸钠、连二亚硫酸钠、乙醇、乙二醇、柠檬酸、葡萄糖、水合肼等。化学还原法具有操作简单,反应条件温和,对仪器的要求低等优点。但是用化学还原法制备铂纳米微粒需要加入还原剂、保护剂等,在后处理过程中需采用高温焙烧的方法将它们除去。而在焙烧过程中容易造成保护剂的碳化和铂纳米微粒的团聚[10],因此化学还原法不容易得到小尺度,且粒度均一的铂纳米微粒。保护剂主要有聚合物、有机配合物、壳聚糖、表面活性剂等[11]。通常,保护剂的加入量对铂纳米微粒尺度有重要影响,铂纳米微粒的团聚程度随着保护剂的加入量的增加而减小。 唐浩林等[12]在碱性条件下(pH=8.5)用无水乙醇还原氯铂酸,并采用Nafion聚离子对生成的铂纳米微粒进行表面修饰,得到平均粒径为4nm的铂纳米微粒。Nafio n憎水性极强的高分子主链和亲水性的磺酸基团对铂纳米微粒具有良好的化学修饰作用,且Nafion聚离子对铂存在位阻作用,使铂纳米微粒稳定吸附在Nafion聚离子上而彼此分散开。陈卫等[13-14]在碱性条件下用甲醇做还原剂还原氯铂酸,分别在加入保护剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和没有加入保护剂的条件下制得了平均粒径为2.5nm 的球状铂纳米微粒。杨玉琴等[15]在加入保护剂PVP 下,用两种还原剂乙醇和硼氢化钠还原氯铂酸制得铂纳米微粒。他们的研究表明,加入的保护剂越多,得到的铂纳米微粒就越小,分散性也越好,但是保护剂加入的越多,制备的铂纳米颗粒的催化性能就越低。他们还发现,用硼氢化钠做为还原剂制备的铂纳米微粒较小并且很少有团聚现象。吕高孟等[16]以吡啶为保护剂,在室温条件下以硼氢化钾为还原剂制得了粒径在2.0～3.0nm的铂纳米微粒。用吡啶作保护剂解决了空气对保护剂的破坏从而使胶体纳米铂可以较长时间地存在。但胶体纳米铂难以分离,因此他们所制备的铂纳米粒子并没有从胶体中分离出来。由Fox研究小组[17]用聚芳醚二硫树枝状分子作保护剂得到启发,张伟等[18]用聚芳醚三乙酸铵树枝分子作为保护剂制得了平均粒径为2.5nm的铂纳米微粒。聚芳醚三乙酸铵树枝分子上的羟基与铂纳米微粒之间有较强的相互作用,使其具有较好的稳定性,不宜发生团聚。 2.2 微乳液法 微乳液中油包水型(W/O)的水核尺寸小且彼此分离,不同水核内不能进行物质交换,因此适当的微乳液可以制备出尺寸和大小都比较均一且分散性好的纳米微粒[19]。微乳液中组分的比例对纳米微粒 5 2007年第12期 内蒙古石油化工 收稿日期:2007-08-14 基金项目:河南省教育厅资助项目(2007150007)
一、纳米粒子的物理制备方法 1.1 机械粉碎法 机械粉碎就是在粉碎力的作用下，固体料块或粒子发生变形进而破裂，产生更微细的颗粒。物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。一般的粉碎作用力都是这几种力的组合，如球磨机和振动磨是磨碎与冲击粉碎的组合；气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合，等等。理论上，固体粉碎的最小粒径可达0.01～0.05 μ m。然而，用目前的机械粉碎设备与工艺很难达到这一理想值。粉碎极限取决于物料种类、机械应力施加方式、粉碎方法、粉碎工艺条件、粉碎环境等因素。比较典型的纳米粉碎技术有：球磨、振动磨、搅拌磨、气流磨和胶体磨等。其中，气流磨是利用高速气流（300～500m/s）或热蒸气（300～450℃）的能量使粒子相互产生冲击、碰撞、摩擦而被较快粉碎。气流磨技术发展较快，20世纪80年代德国Alpine公司开发的流化床逆向气流磨可粉碎较高硬度的物料粒子，产品粒度达到了1～5μm。降低入磨物粒度后，可得平均粒度1μm的产品，也就是说，产品的粒径下限可达到0.1μm以下。除了产品粒度微细以外，气流粉碎的产品还具有粒度分布窄、粒子表面光滑、形状规则、纯度高、活性大、分散性好等优点。因此，气流磨引起了人们的普遍重视，其在陶瓷、磁性材料、医药、化工颜料等领域有广阔的应用前景。 1.2 蒸发凝聚法 蒸发凝聚法是将纳米粒子的原料加热、蒸发，使之成为原子或分子；再使许多原子或分子凝聚，生成极微细的纳米粒子。利用这种方法得到的粒子一般在5～100nm之间。蒸发法制备纳米粒子大体上可分为：金属烟粒子结晶法、真空蒸发法、气体蒸发法等几类。而按原料加热技术手段不同，又可分为电极蒸发、高频感应蒸发、电子束蒸发、等离子体蒸发、激光束蒸发等几类。 1.3 离子溅射法 用两块金属板分别作为阴极和阳极，阴极为蒸发用材料，在两电极间充入Ar（40～250Pa），两极间施加的电压范围为0.3～1.5kV。由于两极间的辉光放电使Ar粒子形成，在电场作用下Ar离子冲击阳极靶材表面，使靶材原子从其表面蒸发出来形成超微粒子，并在附着面上沉积下来。离子的大小及尺寸分布主要取决于两极间的电压、电流、气体压力。靶材的表面积愈大，原子的蒸发速度愈高，超微粒的获得量愈大。溅射法制备纳米微粒材料的优点是：（1）可以制备多种纳米金属，包括高熔点和低熔点金属。常规的热蒸发法只能适用于低熔点金属；（2）能制备出多组元的化合物纳米微粒，如AlS2，Tl48，Cu91，Mn9，ZrO2等；通过加大被溅射阴极表面可加大纳米微粒的获得量。采用磁控溅射与液氮冷凝方法可在表面沉积有方案膜的电镜载网上支撑制备纳米铜颗粒。 1.4 冷冻干燥法 先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷冻，然后在低温低压下真空干燥，将溶剂升华除去，就可以得到相应物质的纳米粒子。如果从水溶液出发制备纳米粒子，冻结后将冰升华除去，直接可获得纳米粒子。如果从熔融盐出发，冻结后需要进行热分解，最后得到相应纳米粒子。冷冻干燥法用途比较广泛，特别是以大规模成套设备来生产微细粉末时，其相应成本较低，具有实用性。此外，还有火花放电法，是将电极插入金属粒子的堆积层，利用电极放电在金属粒子之间发生电火花，从而制备出相应的微粉。爆炸烧结法，是利用炸药爆炸产生的巨大能量，以极强的载荷作用于金属套，使得套内的粉末得到压实烧结，通过爆炸法可以得到1μm以下的纳米粒子。活化氢熔融金属反应法的主要特征是将氢气混入等离子体中，这种混合等离子体再加热，待加热物料蒸发，制得相应的纳米粒子。 二、制备纳米粒子的化学方法
纳米铂-L半胱氨酸修饰玻碳电极对 对苯二酚的检测研究 姓名：陈盼盼学号：201004034032 班级：化学一、文献综述 化学工业对人类社会和物质文明做出了重大贡献，人们在享受现代科学与技术给人们带来巨大的便利和快乐的同时，也逐渐意识到人类未来面临的巨大生存危机和困难。20世纪，人们逐步认识化学品的不当生产和使用会对人的健康、社区环境、生态环境产生危害性。据统计，世界每年生产的人工合成有毒化合物约50万种，共400万t，所有这些物质，近一半留在大气江河、湖、海内，另外每年还有将近18万t的铅和磷，3000万t的汞和各种有毒重金属流入水体内，200万t石油流进海洋。中国化学工业排放的废水、废气和固体废物分别占全国工业排放总量的22.5%、7.82%和5.93%，造成环境严重恶化，直接危害人类，又破坏生物圈，长期的影响着人类的生存。 对苯二酚,又名氢醌.化学名1,4-苯二酚，英文名 1,4-Dihydroxybenzene ; Hydroquinone。对苯二酚为白色针状结晶，分子式C6H4(OH)2，分子量110.11，比重1.332,熔点172℃，沸点286℃，闪点165℃，溶于水、乙醇及乙醚，微溶于苯。可燃。自燃点516℃。长期接触对二苯酚蒸气、粉尘或烟雾可刺激皮肤、粘膜，并引起眼的水晶体混浊。操作现场空气中最高容许浓度2mg/m3。 对苯二酚是一种重要的化工原料且应用广泛【1】主要用于显影剂、蒽醌染料、偶氮染料、合成氨助溶剂、橡胶防老剂、阻聚剂、涂料和
香精的稳定剂、抗氧剂等。对苯二酚因具有毒性，而且在自然条件下，不易降解，对人体环境有较大的危害, 因此受到人们的普遍关注，但其微量不容易不检测出来，因而需要更加灵敏的方法来检测目前，微量对二苯酚的测定方法有荧光谱法【2】、薄层色谱法【3】高效液相色谱法【4】动力学光度法【5】因为对苯二酚具有电学活性，可用电化学方法测定其含量，因此用选择性好、灵敏度有高的化学修饰电极测量对对苯二酚已有报道【6-7】，但是因为修饰过程复杂，干扰过多，灵敏度等问题。所以要设计更好的修饰方法来对微量对苯二酚的检测。 玻碳电极，是电化学研究中使用最为频繁的碳材料基础电极【8】。它的表面具有多变的性质，极易受实验条件的影响而发生变化。玻碳电极在应用与电化学研究时，在每次试验前需要对电极进行前处理，以改善其电化学相应信号的重现性【8】。目前，世界上几乎所有的实验室，对玻碳电极最为常采用的的前处理程序都是先在Al2O3磨料浆中打磨电极，随后在超声水浴中清洗。但这样的处理方法再重现性上不尽人意。因次，在这里我们要进行电化学活化以此来满足电分析实验室所需的各种高要求，各种有效的电化学活化方法均采用一个叫高阳极极化电位。电化学活化既可以在酸性、中性溶液中【9】也可以在碱性溶液中【10】，动力学研究表明活化电极的电子传导性质的改善可能以表面的亲水性【11】、清洁度【12】、含氧基团【13】等因素有关。 纳米材料具有表面效应【14】、体积效应【15】和介电限域效应登
纳米材料的制备与表征方法摘录 作者姓名：彭家仁 单位：五邑大学广东江门 摘要:被誉为“21世纪最有前途的材料”的纳米材料同信息技术和生物技术一样已经成为21世纪社会经济发展的三大支柱之一和战略制高点。由于纳米材料的特殊结构以及所表现出来的特异效应和性能,使得纳米材料具有不同于常规材料的特殊用途。本文就纳米材料的结构特性和性能、应用及制备方法与表征进行了综述。旨在为纳米材料的应用及其制备提供理论指导。 关键词:纳米材料;结构特性;特异效应；应用;制备方法 Methods of Preparation and Characterization of nano-materials Kevin Peng (WUYI University Jiangmen Guangdong) Abstract:The nano-materials known as“the most promising material in the21st century”along with the information technology and the biotechnology has become one of the three pillars of the socio-economic development and the strategic high ground in the21st century.Because of the special structure of the nano-materials,as well as its specific effects and performance,thenano-materials have the special purposes other than the conventional materials. In this paper,we search for the structural properties,specific effect and the performance and the Synthesis and Characterization of nano-materials.The purpose is to provide theoretical guidance for the application and preparation of nano-materials. Keywords:nano-materials;structural properties;specific effect;applications;preparation methods 0前言 从人类认识世界的精度来看,人类的文明发展进程可以划分为模糊时代(工业革命之前)、毫米时代(工业革命到20世纪初)、微米和纳米时代(20世纪40年代开始至今)。自20世纪80年代初,德国科学家Gleiter提出“纳米晶体材料”的概念,随后采用人工制备首次获得纳米晶体,并对其各种物性进行系统的研究以来,纳米材料已引起世界各国科技界及产业界的广泛关注。纳米材料是指特征尺寸在纳米数量级(通常指1～100nm)的极细颗粒组成的固体材料。从广义上讲,纳米材料是指三维空间尺寸中至少有一维处于纳米量级的材料。通常分为零维材料(纳米微粒),一维材料(直径为纳米量级的纤维),二维材料(厚度为纳米量级的薄膜与多层膜),以及基于上述低维材料所构成的固体。从狭义上讲,则主要包括纳米微粒及由它构成的纳米固体(体材料与微粒膜)。纳米材料的研究是人类认识客观世界的新层次,是交叉学科跨世纪的战略科技领域。
铂纳米颗粒修饰微型电极在毛细管电泳中的应用铂纳米颗粒具有比表面积大、表面活性中心多、催化效率高、选择性高等特点，因而被广泛应用于电化学。毛细管电泳电化学法具有进样体积小、分离效率高、灵敏度高、快速简便等优点，特别适于单细胞等微体积环境中电活性物质的测定。 将铂纳米颗粒修饰微电极用于毛细管电泳电化学中，进一步提高了检测灵敏度，扩大了检测范围，是现代分析化学研究的热点之一。本论文研制了两种铂纳米颗粒修饰微电极，与毛细管电泳电化学法联用，实现了对抗坏血酸和过氧化氢的快速灵敏检测，并实现了单细胞中这两种物质的定性与定量检测。 第一章，首先介绍了铂纳米颗粒独特地物理化学性质，详细的总结了铂纳米颗粒修饰电极的制备方法以及在电化学中的应用。然后又介绍了毛细管的基本原理以及常与其联用的检测器，其中重点介绍了毛细管电泳电化学法。 最后对铂纳米颗粒修饰电极的应用发展趋势作了简单介绍。第二章，抗坏血酸（AA）又称维生素C，在哺乳动物细胞中是一种重要的基本营养成分，在不同的酶反应中做辅因子，如胶原蛋白合成。 AA可以减少脂多糖引发的活性氧，从而防止刺激一氧化氮合成酶产生过多的一氧化氮而加剧肝细胞内物质的氧化。此外，有关报道还证明AA能通过生成过氧化氢、活性氧这一细胞毒性反应参与细胞氧化应激。 因此，对于抗坏血酸的检测是非常重要而有意义的。本章利用电沉积的方法将铂纳米颗粒修饰到自制的碳纤维电极表面，并运用扫描电镜（SEM）和循环伏安法对此电极进行了表征，将其用于毛细管电泳安培检测中对抗坏血酸进行了检测。
实验证明该电极对抗坏血酸有良好的催化响应，并具有良好的灵敏度、稳定性和重现性。相对于裸碳纤维电极，铂纳米颗粒修饰电极对AA检测的灵敏度提高了四倍。 信噪比为3时，检测限为0.5μmol/L。在最佳实验条件下对0.1mmol/L的 抗坏血酸进行十次平行测定，迁移时间和峰电流的相对标准偏差分别为1.7%，4.8%。 实验成功地对单个肝癌细胞中的抗坏血酸进行了定性和定量测定。第三章，H2O2是体内较为重要的代谢产物之一，它能穿过细胞膜，并且是比较稳定的一种活性氧。 许多报道还证明适当浓度的过氧化氢可以作为细胞信号传导的第二信使。并且H2O2与肿瘤的发生、发展和凋亡有密切的联系，对 生物体内H2O2的检测可以为诊断和预防由氧化胁迫和 损伤诱导的疾病提供依据。 因此，在细胞水平上对H2O2进行检测是非常重要的。本章通过乙二醇还原法将铂纳米颗粒负载到多壁碳纳米管上，将其分散到Nafion溶液中，再将其蘸到自制的铂微电极表面制成铂纳米颗粒/多壁碳纳米管修饰铂电极，并用SEM和透射电镜（TEM）对该电极进行表征。 将其应用到毛细管电泳安培检测中对H2O2进行检测，并探讨了缓冲溶液、分离电压和检测电势等条件对检测 H2O2的影响。结果表明该电极灵敏度高，稳定性和重现性好。 当信噪比为3时，H2O2的检测限为0.4μmol/L。
纳米铂基本性质及生产应用介绍 2016-10-28 14:05来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 【产品说明】 中文名称：纳米铂粒子
英文名称：Platinum nanoparticles 中文别名：铂纳米、铂金纳米、纳米铂金溶液 CAS号：7440-06-4 【产品特性】 外观：黑色液体 PH：7.0±0.5 粒径：3nm 铂金纯度：99.95％ 包装规格：按客户要求包装 保存方法：置于阴凉、干燥处 【详细介绍】 铂纳米颗粒（Platinum nanoparticles）一般是指大小在2-20nm的铂颗粒分散在水内的悬浮体或胶体，与其他金属纳米材料类似由于其形貌和尺寸的原因铂纳米颗粒具有一般金属纳米材料的表面效应、体积效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等性质。在形貌调控方面，目前已经报道的铂纳米结构包括：纳米球、纳米线、纳米管、纳米立方体、纳米轮、和纳米笼等；在尺寸调控方面，传统的调控方法为加晶种法，首先合成特定形貌的晶种，包括纳米球、纳米棒、纳米立方体和纳米多面体等,然后将晶种加入合成体系中分离成核与生长过程，保证每个成核中心有大致相同的生长时间，实现铂纳米材料粒径均一性的调控，并通过调变晶种与铂金属前体的比例控制粒径的大小。 铂纳米颗粒的制备方法大致分为两类，即化学法( 化学还原法、微乳液法、吸氢多次还原法等) 和物理方法( 真空蒸镀法、等离子体溅射法、粒子束外延法等)。铂纳米材料作为一种功能性材料，在催化、传感器、燃料电池、光学、电子学、电磁学等领域具有重要的应用价值。应用于各种生物催化剂、宇航服制作、汽车尾气净化装置、食品及化妆品防腐剂、抗菌剂、美容产品等。
纳米材料的制备以及表征 纳米科技作为21世纪的主导科学技术，将会给人类带来一场前所未有的新的工业革命。纳米科技使我们人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子。纳米材料是目前材料科学研究的一个热点，纳米材料是纳米技术应用的基础。科学家们正致力于研究对纳米材料的组成、结构、形态、尺寸、排列等的控制，以制备符合各种预期功能的纳米材料。 低维纳米材料因其具有独特的物理化学特性以及在各个同领域的广泛应用 而受到国内外许多科研小组的广泛关注。钒氧化物纳米材料因为具有良好的催化性能、传感特性及电子传导特性而成为研究低维纳米材料物理化学现象的理想体系。尤其是对钒氧化合物纳米线、纳米带、纳米管的结构与性能的研究日益深入。另外，稀土正硼酸盐纳米材料因其独特的发光性能、电磁性能引起了广大科研小组的浓厚兴趣，是低维纳米材料领域研究的一个热点内容。 1.绪论 1.1纳米材料的发展概况 早在60年代，东京大学的久保良吾(Kubo)就提出了有名的“Kubo效应”， 认为金属超微粒子中的电子数较少，而不遵守Femri统计，并证实当结构单元变得比与其特性有关的临界长度还小时，其特性就会发生相应的变化。70年代末80年代初，随着干净的超微粒子的制取及研究，“Kubo效应”理论日趋完善， 为日后纳米技术理论研究打下了基础。人们对纳米颗粒的结构、形态和特性进行了比较系统的研究，描述金属微粒费密面附近电子能级状态的久保理论日趋完善，并且用量子尺寸效应成功地解释了超微粒子的某些特性[3]。最早使用纳米颗粒 制备三维块体试样的是德国萨尔兰大学教授H.Gletier，他于1984年用惰性气体蒸发、原位加压法制备了具有清洁表面的纳米晶Pd、cu、Fe等[4]，并从理论及性能上全面研究了相关材料的试样，提出了纳米晶材料的概念，成为纳米材料的创始者。1987年美国Argon实验室sigeel博士课题组用相同方法制备了纳米陶 瓷TIOZ多晶体。纳米技术在80年代末和90年代初得到了长足发展，并逐步成为一个纳米技术体系。1990年7月，第一届国际纳米科技会议在美国巴尔的摩 召开，标志着纳米科学技术的正式诞生;正式提出了纳米材料学、纳米生物学、
《纳米功能材料》—思考题 第一章、概论 1.纳米材料定义及分类。 2.功能材料定义及分类。 3.按照产物类型，纳米材料如何划分类别。 4.纳米结构和材料的生长介质类型？ 5.纳米技术的定义？ 6.制备纳米结构和材料的2大途径是什么？各自的特点或有缺点？ 7.什么是描述小尺寸化的“摩尔定律”？ 8.根据自己的理解，说明促进纳米材料相关科学与技术发展的意义。 9.说明表面能随粒子尺寸变化的规律，带来的性能变化主要体现在哪些方面？ 10.降低表面能的途径和方法是什么？说明其中的原理。 11.说明Ostwald 熟化机理。 12.曲率与化学势、平衡蒸汽压、溶解度的关系是什么？ 13.材料研究的四要素及其相互关系。 第二章、纳米材料制备方法 1、零维纳米粒子的合成方法分类 2、纳米粒子的基本特征及要求。 3、纳米粒子合成中的均匀、非均匀形核过程？以及两种过程的异同？ 4、晶核生长过程及机制？如何控制晶核的生长？ 5、针对金属、半导体及氧化物纳米粒子的不同特点，举例说明在制备方法上的 区别（或侧重点）？ 6、举例说明纳米材料溶胶-凝胶方法。 7、举例说明纳米材料气相制备方法 8、什么是纳米粒子的动力学限制生长法？其特点及分类？ 9、什么是一维纳米结构？其制备技术可以分为几类？ 10、简要说明一维纳米结构各向异性生长的几种机制。 11、简述蒸发-冷凝（VS）、溶解-冷凝（LS）、以及气-液-固（VLS）生长机 制。
12、纳米线的自发生长和模板辅助生长有何区别？ 13、模板辅助纳米线生长中，电化学沉积和电泳沉积有何相同点和不同点？ 14、碳富勒烯的定义是什么？举例说明碳的几种低维纳米结构。 15、碳纳米管的制备途径有几种？简要说明碳纳米管催化生长机制及结构特 点。 16、举例说明多孔材料的分类及特点。 17、说明以胶束为模板制备有序介孔材料的具体途径？ 18、简要说明溶胶-凝胶法制备无序介孔材料的2种方法。 19、什么是嵌入式化合物? 20、纳米复合材料、纳米晶材料的主要区别是什么？ 21、气相、液相中制备薄膜的技术大体包括哪几种？ 22、薄膜生长的3个基本形核模式？与一维纳米结构的形核相比较，主要区 别是什么？ 23、沉积温度和生长物质供应（多少、快慢）对薄膜生长有什么样的影响？ 24、什么是薄膜的外延生长？ 25、物理气相沉积和化学气相沉积方法，各自的特点是什么？ 26、简要说明原子层沉积、模板辅助纳米线生长。 27、电化学沉积和电泳沉积有何相同点和不同点？ 第三章纳米电功能材料 1.电接触复合材料类型、性能要求、应用领域。 2.导电复合材料定义、成型加工方法。举例说明其应用。 3.压电复合材料定义。 4.正压电效应、逆压电效应。举例说明压电材料及其应用。 5.超导材料定义。 6.超导材料基本特征。 7.什么是迈斯纳效应。 8.什么是约瑟夫森效应。 9.第一类超导体、第二类超导体。 10.超导BCS理论的三个观点。
第25卷,第11期 光谱学与光谱分析Vol 125,No 111,pp186121864 2005年11月 Spectroscopy and S pectral Analysis November ,2005 铂颗粒粒径效应:负载铂纳米颗粒的TiO 2薄膜性质研究 华南平1 ,甘玉琴1 ,徐娇珍1 ,邹翠娥1 ,杨 平1 ,徐景坤2 ,杜玉扣 13 1.苏州大学化学化工学院,江苏苏州 215006 2.江西科技师范学院省有机功能分子重点实验室,江西南昌 330013 摘 要 制备了负载不同大小Pt 纳米颗粒的TiO 2薄膜。利用TEM 测定了Pt 粒子的大小,XRD ,UV 2Vis 和测量光电流等方法对TiO 2复合膜进行了表征,以亚甲基蓝降解反应评价了Pt ΠTiO 2薄膜的光催化活性。结果表明,在负载相同物质的量的Pt 情况下,Pt 颗粒的大小直接影响TiO 2薄膜的性能,显示较强的粒径效应,当负载平均粒径约5nm 的Pt 粒子后,薄膜具有最高的光电流和光催化活性。主题词 Pt 纳米粒子;TiO 2薄膜;光催化降解;亚甲基蓝 中图分类号:TQ42618 文献标识码:A 文章编号:100020593(2005)1121861204 收稿日期:2004212226,修订日期:2005204220 基金项目:国家自然科学基金(90207026)和江苏省教委自然科学基金项目(04K JB150120)资助 作者简介:华南平,1946年生,苏州大学化学化工学院副研究员 3通讯联系人 引 言 纳米TiO 2作为一种稳定,无毒的高效光催化剂而被广泛研究。但其禁带宽度仅为E g =312eV ,只有在波长小于 387nm 的紫外光辐射激发下,价带电子才能跃迁到导带上, 形成光生电子2空穴对的分离,因此对太阳能的利用率不高。 另外,光生载流子很容易重新复合,影响光催化活性。因此, 人们采取了半导体复合[1,2],过渡金属离子掺杂[326] ,贵金属 沉积[7213] 等手段对TiO 2光催化剂进行表面修饰以提高其光催化活性。在催化剂表面沉积贵金属相当于在TiO 2表面构成一个以TiO 2和金属为电极的短路微电池,降低电子和空穴的复合率,提高催化剂的催化活性[14]。 K amat [10,11] 等系统研究了TiO 2ΠAu 催化剂,发现Au 沉积于TiO 2表面后,提高了光电流和光电压,加速了电子转移过程;同时还探讨了Au 纳米粒子的大小对TiO 2费米能级的影响。Alexander [12] 等研究了Pt 的价态对TiO 2光催化氧化 丙酮和CO 的影响;Bo [13]等研究了Pt 的含量对TiO 2光催化氧化苯酚的影响。但Pt 颗粒的大小对TiO 2光电性质和光催化性能的影响,还未见报道。相比Au 颗粒而言,Pt 纳米粒 子大小的控制手段相对缺乏。本工作通过化学还原法得到Pt 溶胶,再利用吸氢还原法得到不同大小的Pt 纳米粒子,将Pt 溶胶和TiO 2溶胶进行混合即可得到Pt ΠTiO 2光催化剂。本文研究了Pt 纳米颗粒的大小对TiO 2薄膜光电流的影响,以亚甲基蓝降解反应评价了Pt ΠTiO 2薄膜的光催化活性,研究了光催化活性和金属Pt 颗粒大小之间的关系。1 实验部分 111 Pt 纳米粒子的制备 将一定量的PVP (聚乙烯吡咯烷酮)溶于H 2PtCl 6溶液中,混合均匀。在剧烈搅拌下滴入新鲜配制的NaBH 4溶液 (PVP ∶H 2PtCl 6∶ NaBH 4=15∶1∶15),继续搅拌3h ,即可得到黑色透明的Pt 溶胶。用透析的方法可除去多余的无机离子。 取出一定量的Pt 溶胶,充分吸氢之后,转移至另一容器,加入适量的H 2PtCl 6溶液共搅拌,充分反应后即可得到长大的Pt 纳米颗粒。重复此步骤,能得到不同生长次数后的Pt 纳米颗粒。本工作中选用未经生长(平均粒径约2nm )、经8次生长(平均粒径约5nm )、15次生长(平均粒径约8nm )之后的Pt 纳米颗粒。 用溶胶2凝胶法制备TiO 2纳米薄膜。1mL 的Ti (OBu )4溶于20mL 异丙醇中,在剧烈搅拌下逐滴滴入50mL PVP 的水溶液(用1mol ?L -1 HNO 3调节至p H ≈115)中,继续搅拌6h 得透明无色的TiO 2胶体溶液。 将一定量的Pt 溶胶与TiO 2溶胶混合(ω(Pt )=011%),即可得到负载不同大小Pt 纳米粒子的二氧化钛溶胶。 采用浸渍2提拉法制备薄膜,先对普通玻片和石英玻片进行如下处理:先用铬酸洗液浸泡,自来水冲洗,再进行超声清洗,最后用去离子水冲洗。掺In 导电玻璃片经超声清洗和去离子水多次冲洗。将洁净的基片浸泡在溶胶中015h ,然后以一定的速度将基片垂直提起,接着在100℃的环境中干燥10min ,即完成一次镀膜过程。在此膜上再镀一层,在
报告 课程名称纳米科学与技术专业班级电气1241 姓名张伟 学号32 电气与信息学院 和谐勤奋求是创新
纳米材料的测试与表征 摘要：介绍了纳米材料的特性及测试与表征。综合使用各种不同的分析和表征方法，可对纳米材料的结构和性能进行有效研究。 关键词：测试技术；表征方法；纳米材料 引言 纳米材料具有许多优良的物理及化学特性以及一系列新异的力、光、声、热、电、磁及催化特性，被广泛应用于国防、电子、化工、建材、医药、航空、能源、环境及日常生活用品中，具有重大的现实与潜在的高科技应用前景。纳米材料的化学组成及其结构是决定其性能和应用的关键因素，而要探讨纳米材料的结构与性能之间的关系，就必须对其在原子尺度和纳米尺度上进行表征。其重要的微观特征包括：晶粒尺寸及其分布和形貌、晶界及相界面的本质和形貌、晶体的完整性和晶间缺陷的性质、跨晶粒和跨晶界的成分分布、微晶及晶界中杂质的剖析等。如果是层状纳米结构，则要表征的重要特征还有：界面的厚度和凝聚力、跨面的成分分布、缺陷的性质等。总之，通过对纳米材料的结构特性的研究，可为解释材料结构与性能的关系提供实验依据。 纳米材料尺度的测量包括：纳米粒子的粒径、形貌、分散状况以及物相和晶体结构的测量；纳米线、纳米管的直径、长度以及端面结构的测量和纳米薄膜厚度、纳米尺度的多层膜的层厚度的测量等。适合纳米材料尺度测量与性能表征的仪器主要有：电子显微镜、场离子显微镜、扫描探测显微镜Χ光衍射仪和激光粒径仪等。 紫外和可见光谱是纳米材料谱学分析的基本手段，分为吸收光谱、发射光谱和荧光光谱。吸收光谱主要用于监测胶体纳米微粒形成过程；发射光谱主要用于对纳米半导体发光性质的表征，荧光光谱则主要用来对纳米材料特别是纳米发光材料的荧光性质进行表征。红外和喇曼光谱的强度分别依赖于振动分子的偶极矩变化和极化率的变化，因而，可用于揭示纳米材料中的空位、间隙原子、位错、晶界和相界等方面的信息。纳米材料中的晶界结构比较复杂，与材料的成分、键合类型、制备方法、成型条件以及热处理过程等因素均有密切的关系。喇曼频移与物质分子的转动和振动能级有关，不同的物质产生不同的喇曼频移。喇曼频率特征可提供有价值的结构信息，利用喇曼光谱可以对纳米材料进行分子结构、键态特征分析和定性鉴定等。喇曼光谱具有灵敏度高、不破坏样品、方便快速等优点，是研究纳米材料，特别是低维纳米材料的首选方法。 目前对纳米微观结构的分析表征手段主要有扫描探针显微技术，它包括扫描隧道电子显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等。利用探针与样品的不同相互作用，在纳米级至原子级水平上研究物质表面的原子和分子的几何结构及与电子行为有关的物理、化学性质。例如用STM不仅可以观察到纳米材料表面的原子或电子结构，还可以观察表面存在的原子台阶、平台、坑、丘等结构缺陷。高分辨电子显微镜用来观察位错、孪晶、晶界、位错网络等缺陷，核磁共振技术可以用来研究氧缺位的分布、原子的配位情况、运动过程以及电子密度的变化；用核磁共振技术可以研究未成键电子数、悬挂键的类型、数量以及键的结构特征等。 测试技术的发展 纳米测试技术的研究大致分为三个方面：一是创造新的纳米测量技术，建立新理论、新方法；二是对现有纳米测量技术进行改造、升级、完善，使它们能适应纳米测量的需要；三是多种不同的纳米测量技术有机结合、取长补短，使之能适应纳米科学技术研究的需要。纳米测试技术是多种技术的综合，如何将测试技术与控制技术相融合，将探测、定位、测量、控制、信号处理等系统结合在一起构成一个大系统，开发、设计、制造出实用新型的纳米测量系统，是亟待解决的问题，也是今后发展的方向。随着纳米材料科学的发展和纳米制备技术的进步，将需要更新的测试技术和手段来表征、评价纳米粒子的粒径、形貌、分散和团聚
金属铂纳米颗粒的形貌控制合成 Shape-controlled Synthesis of Metal Platinum Nanoparticles 【摘要】金属纳米颗粒的形貌控制合成是金属纳米材料研究领域倍受关注的难题。铂黑是化工领域重要的催化剂。铂纳米颗粒的催化性能优于铂黑,其性质与形貌、粒径和结构密切相关。近年来,铂纳米颗粒的形貌控制合成虽然取得了一定进展,但所得到的多数铂纳米颗粒形貌不单一,大小不均匀。 为此,本论文采用多醇还原法制备形貌、粒径及二级结构可控的铂纳米颗粒,探索了不同反应条件对铂纳米颗粒形貌粒径的影响,并对纳米颗粒形成机理进行了初步探讨,采用多种分析手段对产物进行了表征。采用晶种两步生长法制得具有链状二级结构的铂纳米颗粒。 以六水合氯铂酸为前驱体,以乙二醇和三缩四乙二醇为混合溶剂及还原剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,微波加热制备铂纳米晶种,然后在油浴中进一步生长成链状二级结构的铂纳米颗粒,并用紫外-可见光谱(UV-vis)、透射电子显微镜(TEM)、粉末X-射线衍射(XRD)以及X-射线光电子能谱(XPS)对产物进行了表征。对链状结构形成机理进行了初步探讨,认为颗粒呈链状分布是由于PVP的支架剂功能。 采用微波辐照加热法,以六水合氯铂酸为前驱体,以乙二醇和三缩四乙二醇混合溶液为溶剂及还原剂,利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为协同稳定剂,在适量KOH存在下微波加热100秒,制备出“爆米花”状的铂纳米颗粒; 考察了反应参数对“爆米花”状的铂纳米颗粒控制合成的影响;以γ-Al2O3为载体,初步探讨了γ-Al2O3负载的“爆米花”状的铂纳米颗粒的催化活性。以氯铂酸钾(K2PtCl6)作为前驱体,利用PVP和CTAB作为形貌控制剂,以乙二醇作为溶剂及还原剂,在一定量NaNO3存在下制备出分布较均匀的自组装铂纳米颗粒。探讨了铂纳米颗粒自组装体的形成机理,认为PVP长链包围在CTAB的一端,形成链-球状软模板,将氯铂酸钾包围其中,当Pt(IV)被还原后因PVP链的桥联作用使得分散的铂纳米颗粒相互靠近,有序聚集成自组装体。 【Abstract】Much attention has been paid to the shape-controlled synthesis of metal nanoparticles in the field of metallic nanomaterials. Platinum black is an important catalyst for chemical industry. The catalytic property of platinum nanoparticles is much higher than the platinum black, but its intrinsic properties are strongly dependent on its size, morphology and structure. In recent yeas, though the shape-controlled synthesis of platinum nanoparticles has made a much progress, few of uniform platinum 。。。。 【关键词】铂；纳米颗粒；形貌；微波；自组装体；乙二醇；三缩四乙二醇；聚乙烯吡咯烷酮；十六烷基三甲基溴化铵；透射电子显微镜； 【Key words】Platinum；Nanoparticles；Morphology；Microwave；Self-assembly；Ethylene glycol；Teraethylene glycol；Cetyltrimethylammonium bromide；Polyvinylpyrrolidone；Transmission electron microscopy； 【网络出版投稿人】中南民族大学【网络出版年期】2011年S2期 【DOI】CNKI:CDMD:2.2009.226793
银纳米粒子的合成和表征 一、实验目的 1、学会还原法制备银纳米粒子的方法； 2、熟练掌握TU-1901紫外分光光度仪测量吸收光谱； 3、锻炼实验操作能力以及根据实验现象分析原理，独立思考能力。 二、实验原理 1、化学还原法制备纳米银： 2KBH4+2AgNO3+6H2O→2Ag+2KNO3+2H3BO3+7H2↑ (反应开始后BH4－由于水解而大量消耗：BH4－+H++2H2O→中间体→HBO2+4H2↑) 还原法制得的纳米银颗粒杂质含量相对较高，而且由于相互间表面作用能较大，生成的银微粒之间易团聚，所以制得的银粒径一般较大，分布很宽。 2、TU-1902双光束紫外可见分光光度仪 测量原理：由于银纳米粒子的粒度不同，对于不同波长的光有不同程度的吸收，根据其吸收特性，即最大吸收峰对应的波长，可以判断粒子的大小。 银纳米粒子平均粒径与λmax： 平均粒径/nm <10 15 19 60 λmax/nm 390 403 408 416 三、实验仪器与试剂 仪器：电子分析天平、磁力搅拌器、量筒（5mL）、烧杯（一大一小）、移液管（5mL）、容量瓶（50mL）、比色管（50mL）、TU-1902双光束紫外可见光谱仪、滴管、洗瓶、洗耳球、手套等。 药品试剂：1mmol/L AgNO 3溶液、KBH 4 (固体)、蒸馏水、冰块等。
四、实验步骤、实验现象及数据处理 1、配制1.5mmol/L KBH4溶液 （1）减量法称取0.04gKBH4固体于小烧杯中，少量蒸馏水溶解，转移至 50mL容量瓶中，用蒸馏水洗涤并将洗液转移至容量瓶中（重复3次），用蒸馏水定容至刻度线，摇匀。得15mmol/L KBH4溶液。 （2）用移液管移取上述溶液5mL至50mL比色管，用蒸馏水定容至刻度线，摇匀。得1.5mmol/L KBH4溶液。 实验数据：m(KBH4)=22.6177g-22.5792g=0.0385g c1(KBH4)=m/(MV)=0.0385g/(53.94g/mol×50mL)=14.3mmol/L c(KBH4)=c1V1/V2=(14.3mmol/L×5mL)/50mL=1.43mmol/L 2、制备纳米银： 量筒移取15mL1.5mmol/L KBH4溶液于烧杯中，放入磁子，在冰浴、搅拌条 溶液,继续搅拌15min。 件下，逐滴加入2.5mL1mmol/LAgNO 3 现象：开始滴加AgNO 后溶液变黄，之后颜色逐渐加深，一段时间后变成黄 3 棕色。 3、银纳米粒子的表征 （1）测量银纳米粒子的吸收曲线： 光谱测量→设置测量参数→基线测量（蒸馏水）→样品测量→导出数据（得表1）： 波长(nm) 吸光度A 波长(nm) 吸光度A 波长(nm) 吸光度A 500 0.716 430 0.903 360 0.877 495 0.721 425 0.939 355 0.837 490 0.727 420 0.972 350 0.794 485 0.733 415 1.013 345 0.753 480 0.74 410 1.03 340 0.712
纳米铂的应用价值 1、治疗氧化应激相关疾病的应用 动力学参数分析表明，PtNPs在较宽的pH值和温度范围内具有活性。在H2O2的极端浓度下，PtNP的效率保持不变，这将抑制天然的HRP和CAT。与生物酶相比，PtNPs对TMB具有更高的亲和力，可能被较大的NP表面面积所增强。总体而言，PtNPs自由基猝灭能力的最新研究结果清楚地显示了它们在纳米医学、氧化应激相关疾病清除剂等方面的巨大潜力，以及它们作为人工酶在纳米诊断中的应用前景[1]。 2、基于PtNP的皮肤制剂的开发 PtNPs的重要转化医学应用可能是在紫外线照射下保护角质形成细胞免受ROS诱导的细胞凋亡。局部应用基于PtNP的凝胶保护模型小鼠的光敏性皮炎免受UVA诱导的皮肤损伤。基于PtNP的皮肤制剂的开发可对医疗和化妆品市场产生巨大影响[2]。 3、PtNPs作为抗氧化剂治疗动脉粥样硬化等血管疾病 HSA-PtNP配合物具有较高的氧亲和力和抗氧化活性，为氧在血液中的转运开辟了新的前景。这已被描述为替代红细胞(RBCs)输血在一些临床病理。 此外，还证明了2-4nm的PtNPs与2-氨基-6-巯基嘌呤、3-氨基-1，2，4-三唑-5-硫醇和2-巯基-咪唑等小分子抗氧化剂的协同清除作用[3]。 4、预防肝缺血 PtNPs作为纳米颗粒被建议用于清除肝枯否细胞中的ROS，预防肝脏缺血[4]。还能抑制人淋巴U937和HH细胞热诱导的凋亡[5]。 5、治疗罕见疾病 最近，在一种罕见的脑血管氧化应激相关疾病-脑海绵状畸形细胞模型中描述了柠檬酸冠状PtNPs作为自由基清除材料的应用。低浓度的PtNPs能在48小时内完全恢复细胞的生理平衡，为治疗罕见疾病提供了新的途径[6]。 6、纳米诊断 （1）、近年来，PtNPs的其他特性在生物医学领域引起了人们的广泛关注。例如，荧光铂纳米团簇被成功地合成为用于诊断的新型生物兼容生物成
TiO 2纳米材料的制备与表征 医药化工学院 化学教育专业 学生：xxx 指导老师：xxx 1前言 纳米TiO 2在各个领域中的应用，如：制造氧敏元件、电子陶瓷材料、防晒剂、防紫外线透明塑料薄膜、农用塑料薄膜、防紫外纤维和抗菌纤维、抗菌涂料、抗菌釉面砖、效应颜料、光催化剂和催化剂载体、超双亲性玻璃等。这些材料在电子工业、涂料工业、轿车工业、建筑工业、纺织工业、食品包装、化妆品、环境保护、废水处理等领域中有着广泛的用途。 2实验部分 2.1 实验目的 了解TiO2纳米材料制备的方法；掌握用溶胶-凝胶法制备TiO2纳米材料的原理和过程；掌握纳米材料的标准手段和分析方法 2.2 实验原理 水解缩聚陈化涂层、成纤、成型干燥热处理金属醇盐 溶剂、水 抑制剂溶胶湿凝胶干凝胶 成品 Ti(OC4H9)4 + H2O ----> TiO2 + C4H9OH 实验装置图 2.3 实验仪器和试剂 2.3.1 主要仪器 常用常压化学合成仪器一套，电磁搅拌器，烘箱，马弗炉，粒度分布测定仪，比表面仪，差热-热重分析仪
2.3.2实验试剂 钛酸正丁酯，无水乙醇，乙酰丙酮，强酸 2.4 实验方法 2.4.1溶胶-凝胶法制备TiO 2 （1）水浴加热集热式恒温磁力搅拌器至65℃左右，安装三颈烧瓶装置、温度计和滴液漏斗，量取60ml的无水乙醇置于三颈烧瓶中。 （2）将30ml的钛酸四丁酯（Ti(OC4H9)4）装入滴液漏斗，自滴液漏斗缓慢滴加钛酸四丁酯（Ti(OC4H9)4）至装有无水乙醇三颈烧瓶中，保持反应温度为65℃左右，约0.5h滴加完毕。（3）滴加完毕后，将3ml乙酰丙酮装入入滴液漏斗，自滴液漏斗缓慢滴加乙酰丙酮至三颈烧瓶中，滴加完毕。再搅拌0.5小时。 （4）将1.1ml硝酸、9ml去离子水、32ml的无水乙醇预先混合，装入滴液漏斗，再缓慢加入到三颈烧瓶中，0.5小时滴加完毕，再搅拌3小时，得到二氧化钛溶胶，陈化12小时。（5）制备的二氧化钛溶胶至于60℃的真空干燥箱中干燥24小时，得到二氧化钛凝胶。（6）将制备的凝胶至于坩埚中，按照一定的升温曲线，600℃烧成保温2小时，得到二氧化钛粉末。 3.结果与讨论 mTiO2 =7.4g 颜色灰色 产率为 7.4/6.8=108.82% 4结束语 本实验溶胶-凝胶法制备TiO2通常以钛醇盐Ti(OR)4 为原料，合成工艺为：钛醇盐溶于溶剂中形成均相溶液，逐滴加入水后，钛醇盐发生水解反应，同时发生失水和失醇缩聚反应，生成1 nm 左右粒子并形成溶胶，经陈化，溶胶形成三维网络而成凝胶，凝胶在恒温箱中加热以去除残余水份和有机溶剂，得到干凝胶，经研磨后煅烧，除去吸附的羟基和烷基团以及物理吸附的有机溶剂和水，得到纳米TiO2 粉体。 通过两人一组实验，在实验过程中，培养了两人的合作精神。在指导老师的细心指导下，实验顺利进行，完成。在实验过程中，巩固了实验操作的基本技能，复习了课堂上的理论知识。实验过程中收获很大，感谢指导老师的悉心指导，同时也感谢同学们，因为有他们的合作，实验遇到的困难才一一得以解决，实验才顺利进行。 参考文献: 1) 北京师范大学, 等. 无机化学实验[M ]. 北京: 高等教育出版社, 1991.