铂纳米粒子范文

铂纳米粒子范文（精选8篇）

铂纳米粒子 第1篇

铂纳米粒子(PtNPs)具有杰出的催化性能,用途广泛。但由于小尺寸的PtNPs在溶液中容易形成不可逆的团聚,严重影响其催化活性,极大地降低了其实际应用价值。用RGO作PtNPs的载体制备RGO-PtNPs复合材料是RGO或PtNPs迈向实际应用的一个重要方向。将PtNPs负载到RGO表面最有效的方法是自组装的方法[5,6,7]。但这种方法有缺陷:(1)修饰在RGO表面的桥联剂大多是不溶于水,因此石墨烯-桥联剂-铂纳米粒子的制备大多只能在有机溶剂中进行,而有机溶剂的使用又给环境带来污染;(2)桥联剂一般会降低复合材料的电化学性能,因此发现既能促进RGO的水分散性,又能提高复合材料某些性能的桥联剂是非常必要的。

近年来,新一代超分子主体化合物柱[n]芳烃,尤其是柱[5]芳烃(AP5),由于独特的结构和性质引发科研人员的积极研究。至今,柱[n]芳烃已在纳米材料、分子识别和化学传感器等领域的应用中展现了独特的结合各种类型客体分子的能力[8,9,10,11]。

本研究采用一种带胺基的双亲柱[5]芳烃(AP5)修饰在RGO表面,得到水分散性RGO-AP5(还原氧化石墨烯-柱[5]芳烃),然后用AP5做桥联剂,将预先制备的PtNPs自组装到RGO-AP5表面后得到三元纳米复合材料还原氧化石墨烯-柱[5]芳烃-铂纳米粒子(RGO-AP5-PtNPs),考查、探讨RGO-AP5-PtNPs的3组分在协同促进有机分子在修饰电极表面的电化学效应。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

试剂:石墨粉(Sigma-Aldrich,USA)、浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾、氨水、水合肼、30%双氧水、稀盐酸、乙醇、对乙酰氨基酚(APAP)、磷酸二氢钠和磷酸氢二钠。

仪器:透射电镜(TEM;Philips Tecnai-12)、高分辨透射电镜(HRTEM:Tecnai-G2F30)及场发射扫描电镜(FE-SEM;Hitachi S-4800,Japan)用来观察纳米材料的形貌;X射线粉末多晶衍射(XRD:D8Advance,德国Bruker公司)进行晶体结构的表征。所有电化学实验均使用电化学工作站(CHI660c,上海辰华)。

1.2 RGO-AP5-PtNPs的制备

AP5按照文献[12]报道合成;氧化石墨烯(GO)采用Hummers法合成[13];RGO及RGO-AP5制备方法见参考文献[14];PtNPs按照文献[6]合成。RGO-AP5-PtNPs纳米复合材料的制备过程如下:RGO-AP5(10mg)超声分散于水中后,在搅拌条件下,将预先制备的过量PtNPs加入到RGO-AP5分散液中,继续搅拌10h后获得RGO-AP5-PtNPs的水分散液,将所获得的分散液在10000r/min的转速下离心10min,将产物加水超声分散洗涤,再离心,如此重复3次后获得RGO-AP5-PtNPs纳米复合材料,此复合材料在65℃下真空干燥48h后得到RGO-AP5-PtNPs固体粉末,捣碎、研磨后保存备用。

1.3 电极的制备

玻碳电极(GC,Glassy Carbon Electrode,直径=3mm)用0.3μm Al2O3与水的混合液打磨并用去离子水及乙醇冲洗,干燥待用。将RGO、RGO-AP5、RGO-AP5-PtNPs 3种材料超声分散在去离子水中得到3种浓度为1.0mg/mL的悬浊液,各取3种悬浊液10μL分别滴涂在3支玻碳电极表面,并在空气中干燥12h。最后,修饰电极在pH=6.8的0.1mol/L PBS(磷酸盐缓冲溶液)中以100mV/s的扫速连续扫描5~6圈来达到活化电极的目的。

1.4 循环伏安扫描

电化学测量采用实验室自制的夹套式三电极体系,以Pt电极作为对电极,饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极,用裸GC或RGO、RGO-AP5、RGO-AP5-PtNPs 3 种材料修饰GC作为工作电极组成三电极体系,对0.1mol/L PBS(pH=6.8)中的50μmol/L的APAP进行循环伏安(CV,Cyclic Voltamme-try)扫描,扫描速率为10mV/s,得到CV曲线。

1.5 示差脉冲伏安扫描

示差脉冲伏安(DPV)测量采用RGO-AP5-PtNPs修饰电极作为工作电极,其他装置与CV测量相同。 对0.1mol/L PBS(pH=6.8)中的不同浓度的APAP标准溶液进行DPV扫描,得到DPV响应曲线。记录峰电流,制作标准曲线,确定检测APAP的线性范围和检测限等参数。

2 结果与讨论

杯芳烃、柱芳烃等大环超分子化合物自组装到RGO表面的研究已有文献报道[15,16],本研究已证实:将双亲的AP5 修饰到RGO表面后得到的RGO-AP5能够稳定分散于水中[14]。

2.1 RGO-AP5-PtNPs的表征

图1 RGO-AP5-PtNPs样品的TEM(a)、HRTEM(b)、SEM(c)谱图

在水体系中,用AP5作为桥联剂,将PtNPs组装到RGO-AP5的表面,从而获得RGO-AP5-PtNPs纳米复合材料。图1(a)、(c)显示的是RGO-AP5-PtNPs在TEM及SEM下的形貌,此时的RGO-AP5-PtNPs中的AP5 与GO的质量比γA/G=1.0(AP5/GO:γA/G=1.0),TEM及SEM图清晰地显示了PtNPs在RGO表面的分布比较均匀,由于PtNPs是线性的,所以PtNPs之间有缠绕现象。图1(b)是RGO-AP5-Pt-NPs的高倍透射电镜HRTEM图,从图1(b)可看出线性的PtNPs的长度20~30nm,粒径3~5nm。

图2为RGO-AP5-PtNPs的XRD衍射光谱图。在22.5°处的衍射峰是AP5 与RGO的叠加衍射峰。在2θ=39.6°、45.9°、67.3°及81.2°的衍射峰应分别归属于Pt(111)、Pt(200)、Pt(220)和Pt(311)晶面。XRD表征表明PtNPs已经组装到RGO-AP5的表面。

2.2 RGO-AP5-PtNPs主客体识别对乙酰氨基酚(APAP)

为了考查RGO-T-PtNPs的主-客体识别能力,本研究将其修饰在GC表面,考查了电活性客体分子APAP在修饰电极上的循环伏安行为。APAP在GC(a)、RGO/GC(b)、RGO-AP5/GC(c)和RGO-AP5-PtNPs/GC(d)上的循环伏安曲线及其峰电流大小(柱形图比较)见图3(A)、(B)。从图3(A)可看出,在裸电极上,APAP显示了1个非常弱的氧化峰(曲线a)。而在RGO/GC修电极上,APAP的峰电流明显增加(曲线b),这一峰电流的增加主要是由于RGO修饰在电极表面后,其优良的导电性及大表面积促进了被考查分子在电极表面的数量的增加,从而导致了客体分子电化学反应浓度的增加,所以峰电流增加。在RGO-AP5/GC上,由于AP5引入到RGO的表面,相对于RGO/GC、APAP的峰电流大幅度提高,其大小约是在RGO/GC上的峰电流的1.4倍。这是AP5对APAP的主客体识别及富集作用的结果。当PtNPs修饰到RGO-AP5

图3[(A)0.1mol/L PBS(pH=6.8)的50μmol/L APAP分别在裸GC(a)、RGO/GC(b)、RGO-AP5/GC(c)和RGO-AP5-PtNPs/GC(d)电极上的CVs图,(A)中插图为(a)曲线的放大图;(B)0.1mol/L PBS(pH=6.8)的50μmol/LAPAP分别在裸GC(a),RGO/GC(b),RGO-AP5/GC(c),RGO-AP5-PtNPs/GC(d)电极上的CVs峰电流大小比较柱形图]

表面后,将RGO-AP5-PtNPs用作电极修饰材料,继续考查APAP在修饰电极上的循环伏安响应。结果表明:APAP在RGO-AP5-PtNPs/GC的CV峰电流显著增大,约是RGO-AP5/GC上的1.8倍,如图3(A)中的曲线d。这主要是Pt-NPs组装到RGO-AP5表面后展现出其优异的电催化性能,进一步促进了电极修饰层与客体分子APAP间的电子转移。

显然,当RGO-AP5-PtNPs修饰在GC表面后,在对APAP的主客体电化学识别过程中,RGO-AP5-PtNPs的每种成分都协同地促进了APAP在其修饰电极表面的电化学效应,协同作用包括RGO的优异导电性及大表面积、AP5分子的超分子识别与富集能力和PtNPs的电催化能力。 因此,RGO-AP5-PtNPs表现出杰出的电化学性能。

目前,AP5在一定的电位范围内能否发生电化学氧化还未见报道,所以,RGO-AP5-PtNPs修饰电极表面后,AP5的电化学行为是否干扰APAP在其修饰电极上的电化学反应是未知的。为了考查这个问题,将RGO-AP5-PtNPs修饰在电极表面,将电位设置在APAP的循环伏安相应的范围,考查修饰电极在0.1mol/L空白PBS中的CV行为,其结果见图4。从图4中的曲线a可看出,在GC电极上RGO-AP5-PtNPs修饰层在空白PBS中并没有出现任何氧化还原峰;曲线b为RGO-AP5-PtNPs/GC在50μmol/L APAP(0.1mol/L PBS)中的CV图。因此,RGO-AP5-PtNPs修饰层中的AP5不会干扰APAP在RGO-AP5-PtNPs/GC上的循环伏安响应。

图4[RGO-AP5-PtNPs/GC(a)在0.1mol/L空白PBS中的CVs图;RGO-AP5-PtNPs/GC(b)在50μmol/L APAP(0.1mol/L PBS)中的CV图]

由于RGO-AP5-PtNPs可以协同促进客体分子在电极上的电化学反应,所以是一种优异的电极修饰材料。大量文献报道,由于可以形成主客体包合,大环主体化合物与其他材料的复合材料可以被用作电化学分析[16,17,18]。在此,为了进一步考查RGO-AP5-PtNPs对客体分子的电分析性能,本研究将其修饰在GC表面,用DPV检测APAP。图5(a)显示了不同浓度的APAP与其DPV峰电流的关系,在1.8×10-8~3.5×10-5mol/L范围内APAP的浓度与峰电流呈良好的线性关系。浓度与峰电流的线性回归方程为i(mA)=-0.00267+0.006CAPAP(μmol/L),线性相关系数为R=0.9984,最低检测限为1.5×10-8mol/L(S/N=3),如图5(b)。其检测的线性范围及其最低检测限比一些最近报道的碳纳米复合材料对APAP的检测效果好[18,19,20]。其与文献值的具体数据比较见表1。

图5[(a)在0.1mol/L PBS(pH=6.8)中不同浓度的APAP在RGO-AP5-PtNPs/GC修饰电极上的DPV反应;(b)APAP的浓度对DPV峰电流的回归矫正曲线]

将PtNPs负载到RGO-AP5表面后,使PtNPs均匀、稳定地分散而不团聚,使催化剂表面积达最大化(发挥最大的催化效率);AP5由于超分子识别作用将APAP浓缩富集于电极表面,使APAP电化学反应的浓度增大,信号增强。比表面积大、导电性能良好的RGO支撑材料对APAP的电化学反应起到了富集和传递电子的作用。这样,RGO-AP5-PtNPs的3种成分各自的优异性能产生协同效应,共同促进了对客体分子电化学检测的灵敏度,降低了电化学检测客体分子的检测限,展示出明显优于母体构筑单元的特殊功能,表现出优异的电分析性能。

3 结论

(1)通过高效的自组装方式,简单、快速地制备了新型三元纳米复合材料:RGO-AP5-PtNPs。制备过程是在水体系中完成,所以此方法绿色环保。

铂纳米粒子 第2篇

气相燃烧合成纳米复合粒子的形态与结构

在气相燃烧反应器中成功地合成了TiO2-SiO2、TiO2-SnO2复合粒子.TiO2-SiO2复合粒子中TiO2以金红石型和锐钛型存在,SiO2以无定型的形式存在.复合结构为SiO2附着于TiO2的.外部,在Ti:Si的进料比较大时SiO2附着于TiO2的表面,Ti:Si比值减小到1:4时,SiO2包覆全部TiO2表面.包覆层的厚度大约为6～7nm.TiO2-SnO2的复合粒子中同时存在着三种晶体结构--SnO2、金红石型和锐钛型的TiO2.在复合粒子的表面,TiO2和SnO2两种组分分布均匀.通过改变进料方式可以调整复合粒子的结构.

作 者：董俊 杨宏昀 李春忠 姜海波  作者单位：董俊(贵州大学理工学院化学系,贵阳,550025)

杨宏昀,李春忠,姜海波(华东理工大学超细材料制备与应用教育部重点实验室,上海,37)

刊 名：无机化学学报  ISTIC SCI PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY 年，卷(期)： 19(2) 分类号：O611.6 关键词：气相燃烧 复合粒子 TiO2-SiO2 TiO2-SnO2  

纳米铂线制成的燃料电池电极 第3篇

由于铂的抗腐蚀性和能量消耗率高于比它价格低的的金属, 如镍, 所以, 它过去经常被用作燃料电池中催化剂的主要材料。现在的催化剂由纳米铂粉制成, 纳米线的铂粉可使其表面面积最大化, 而表面面积越大, 其效率就越大。纳米粉存在的主要问题是:由于微粒与微粒之间彼此接触, 并且需要一个碳素结构来维持铂粉在空间的排列, 使得总表面积和能量减少, 纳米线避免了这些问题。

铂以厘米级的、灵活的、均匀的、极细的形式成串地被编织在电线内, 由于它们组成的结构在空间中十分固定, 并且不需要额外的约束。研究员克服的一个关键问题是如何减少沿着纳米线分布的看起来像点缀项链用的珠粒似的铂珠粒的形成, 因为这使得所生产的纳米线上几乎布满了游离珠粒。

碳纳米管表面铜和银纳米粒子的修饰 第4篇

本文采用层层自组装法,在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面相继修饰十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)聚丙烯酸钠(PAA),然后以表面修饰的碳纳米管为模板,将金属纳米粒子原位沉积在碳纳米管表面,形成MWCNT/CTAB/PAA/M(M:Cu,Ag)纳米复合材料。用Zeta-电势、X-射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫射电镜(SEM)等技术对所得复合材料进行研究。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

主要试剂和材料:碳纳米管(直径为60～80 nm,长度为10～15 μm)由深圳碳纳米港公司提供,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚丙烯酸钠(PAA)均购自中国医药(集团)上海化学试剂公司。其余药品和试剂等都是分析纯,均未经过处理。水为去离子水。

主要仪器:TEM照片和EDS谱图是在JEOL JEM-2100高分辨透射电镜上完成的。SEM照片是在JSM-6460电子显微镜上完成的。XRD谱图用Rigaku DMAX 2000 X-射线衍射仪测定(Cu/Kα,λ=0.15405 nm) (40 kV, 40 mA)。Zeta-电势分析所用的仪器为Malvern Zetasizer Nano-ZS90。

1.2 碳纳米管的预处理

称取1～2 g碳纳米管于250 mL烧瓶中,加入90 mL蒸馏水与30 mL浓硝酸,磁力搅拌,80 ℃油浴回流10 h。结束后撤去回流装置,静置冷却至室温。待自然沉降完全后,用大量蒸馏水多次清洗至中性,再置于50 ℃真空干燥箱内真空干燥,保存在干燥器内备用。

1.3 MWCNT/CTAB/PAA/M(M:Cu,Ag)纳米复合材料的合成

称取30.0 mg处理过的MWCNTs,加入30.0 mL含有1.0wt% CTAB的水溶液,超声分散3 h,让CTAB充分吸附在碳纳米管表面。离心分离,固体用水分散,再离心,如此反复3次,以除去过量的CTAB,然后将所得吸附了CTAB的碳纳米管分散在40.0 mL含有1.0wt% PAA 的水溶液中,超声2 h。离心分离,固体分别用水、甲醇洗三遍,以除去过量的PAA,然后将得到的吸附有CTAB和PAA的碳纳米管分散在40.0 mL甲醇中。称取0.02 mmol Cu(NO3)2·3H2O(或AgNO3),加入10.0 mL甲醇溶解,配制成含有Cu2+离子(或Ag+)的甲醇溶液,在搅拌下将此溶液加入到上述碳纳米管的悬浮液中,继续搅拌30 min。接着,将新配制的30.0 mL 0.1 mol/L的硼氢化钠甲醇溶液在搅拌条件下逐滴加入上述混合溶液中,滴加完毕后继续搅拌10 min,离心分离,用甲醇和蒸馏水洗涤,50 ℃真空干燥。

2 结果与讨论

2.1 Zeta电势分析

图1为MWCNT、MWCNT/CTAB和MWCNT/CTAB/PAA的Zeta电势图。这三种材料分别分散在去离子水中,配成浓度为0.1 mg/mL的均匀体系。酸处理过的MWCNTs的Zeta电位为-19.3 mV,说明其表面带有一定的负电荷。MWCNT/CTAB的Zeta电位为38.3 mV,因为CTAB本身是带正电荷的表面活性剂,可通过静电相互作用非共价地修饰到碳纳米管表面。MWCNT/CTAB/PAA的Zeta电位为-35.2 mV,这是由于PAA本身是带有负电性的聚电解质,能够与修饰于MWCNTs上的CTAB发生静电相互作用而形成MWCNT/CTAB/PAA自组装复合材料[11]。

2.2 XRD分析

以MWCNT/CTAB/PAA自组装体系为模板,可将Cu或Ag金属钠米粒子原位沉积到碳纳米管表面。图2(a)是MWCNT/CTAB/PAA/Ag纳米复合材料的XRD谱图。在2θ=38.1°、44.3°、64.4°、77.4°处的衍射峰可以归属为立方结构Ag(JCPDS卡片编号:65-2871)的(1 1 1)、(2 0 0)、(2 2 0)、(3 1 1)晶面,表明该纳米复合材料中存在Ag纳米粒子。图2(b)是MWCNT/CTAB/PAA/Cu纳米复合材料的XRD谱图。在 2θ = 43.3°、50.4°、74.1°处的衍射峰可以归为立方结构Cu的(1 1 1)、(2 0 0)和(2 2 0)晶面,和Cu (JCPDS卡片编号:04-0836)的标准谱图一致,说明Cu纳米粒子已成功地修饰到了碳纳米管表面,在2θ = 36.8°是Cu2O的(1 1 1) 晶面,说明部分Cu纳米粒子表面被氧化了[12]。此外,图2中在2θ=26.1°处的衍射峰是碳纳米管(0 0 2)晶面衍射峰[12]。

2.3 SEM和TEM分析

所得MWCNT/CTAB/PAA/M纳米复合材料的形貌通过SEM和TEM技术进行表征。图3(a)和(b)是MWCNT/CTAB/PAA/Ag和MWCNT/CTAB/PAA/Cu纳米复合材料的SEM图。由图中可以看出,金属银、铜纳米粒子已经成功地修饰到碳纳米管上,而且粒子尺寸比较均一。图3(c)是MWCNT/CTAB/PAA/Ag的EDS谱图(用TEM仪器所配备的EDS仪测定),发现有C、Ag 和 Cu 三种元素,其中C 主要来自碳纳米管,Ag来自金属银纳米粒子,Cu来自测试所用的铜网。图3(d) MWCNT/CTAB/PAA/Cu的EDS谱图(用SEM仪器所配备的EDS仪测定),有 C 和 Cu 三种元素,其中C 来自碳纳米管,Cu来自金属铜纳米粒子。

图4和图5分别是样品MWCNT/CTAB/PAA/Ag和MWCNT/CTAB/PAA/Cu的TEM图。从图4(a)可以看出,MWCNT/CTAB/PAA/Ag中银纳米粒子均匀地覆盖在碳纳米管表面,每个粒子接近于球形,纳米粒子的平均粒径为 3.5 nm (图4(d))。图4(b)的高分辨TEM照片显示,银纳米粒子具有很好的结晶度,图中所示的晶面间距为0.24 nm,与立方结构银的(1 1 1)晶面一致。图4 (c)的选区电子衍射图表明银纳米粒子为多晶态,除去碳纳米管的衍射环(0 0 2)之外,其余的衍射环分别是Ag纳米粒子的(1 1 1)和(3 1 1)晶面衍射。

从 MWCNT/CTAB/PAA/Cu的TEM图(图5(a))可以看出,铜纳米粒子均匀地覆盖在碳纳米管表面,纳米粒子的平均粒径为 2.0 nm (图5(d))。图5(b)的高分辨TEM图表明Cu纳米粒子具有很好的结晶度,图中标出的晶面间距为0.21 nm,归属于立方结构Cu纳米粒子的(1 1 1)晶面间距[12]。图5(c)的选区电子衍射图表明Cu纳米粒子为多晶态,除了碳纳米管(0 0 2)晶面的衍射环之外,图中出现了Cu纳米粒子的(1 1 1)晶面衍射。

3 结 论

MCM-41纳米粒子的制备 第5篇

1 实验部分

1.1 MCM-41前驱体的合成

前驱体反应物配比为:CTAB∶TEOS∶NaOH∶H2O (摩尔比) =1∶8.3∶2.6∶10000, 合成方法如下:取一定量的NaOH、CTAB溶解在蒸馏水中, 在80 ℃下搅拌至完全溶解, 剧烈搅拌下逐滴加入TEOS, 5 min后停止反应, 离心分离, 分别取出上层清液和粉末作为MCM-41前驱体L和前驱体S备用。

1.2 MCM-41纳米粒子的合成

分别将CTAB、去离子水、氢氧化钠、自制的固、液体前驱体 (所加前驱体的量占合成混合物总体积的0.2%) 和硅源按上述比例进行反应, 不加前驱体合成的对比样品标记为a, 加入前驱体S和前驱体L的合成样品分别标记为样品b和c。具体合成步骤如下:在搅拌作用下, 先将一定量的NaOH和CTAB溶于80 ℃的蒸馏水中, 搅拌成透明溶液, 加入S或L继续搅拌, 30 min后逐滴加入正硅酸乙酯, 得到白色乳浊液, 继续搅拌2 h后, 分离、洗涤、干燥后于550 ℃空气气氛中焙烧6 h脱除模板剂。

1.3 样品表征

XRD测定采用Rigaku D/Max 2500型X射线衍射仪, Cu靶, Kα辐射源 (λ=0.15405 nm) , 管压40 kV, 管电流50 mA。每个样品点1 s内在2θ处以0.01°为一级从1.0°到8°进行扫描。

SEM采用HITACHIS-3200N型扫描电子显微镜;IR测试采用PE983型红外光谱仪, KBr压片法。

采用Micromeritics 公司Tristar 3000型物理吸附仪在液氮温度下测定样品的N2吸附等温线, BJH法分析孔结构。

2 结果与讨论

2.1 样品的XRD图

由图1可以看出样品a、b和c在2θ为2°～3°均有1个很强的衍射峰, 对应着MCM-41的100特征峰, 在3°～6°还有2个小的衍射峰出现, 表明在3种条件下均合成了具有规则有序结构的介孔材料, 这是一种典型的MCM-41介孔材料的特征[6]。

2.2 样品的FTIR表征

图2是样品a、b和c的FTIR谱图。在波数3440 cm-1和1630 cm-1处的谱峰为羟基OH之间的伸缩振动及吸附水的弯曲振动峰。与硅骨架有关的谱峰出现在波数1080 cm-1和805 cm-1处, 分别是硅氧键SiOSi不对称和对称伸缩振动, 波数456 cm-1处的谱峰是硅氧键SiO弯曲振动[7]。两者在波数568 cm-1处出现的谱峰可以判定样品a、b和c形成了一定的有序结构体[8]。

2.3 样品的低温N2吸附

图3为样品a、b和c的低温N2吸附, 其3条吸附曲线相似, 均可归类为LangmuirⅣ 型, 属于典型的介孔结构的吸附特征曲线。从图中可看出, 在氮气相对压力较小时, N2吸附量随着相对压力的增大而增加, 当P/P0到达0.2～0.4左右时, N2吸附量迅速增加, 出现一个突跃, 这是N2在介孔内产生的毛细凝聚所致, 吸附量的急剧增加表明介孔结构的存在且孔径比较均匀[9], 之后随着P/P0增大, N2吸附量变化很小, 说明已接近饱和。只是P/P0在0.9附近时由于N2在样品颗粒间的吸附而出现突跃, 这来源于颗粒间的孔隙所造成的毛细管凝聚。

图4的孔径分布曲线结果与N2吸附脱附等温线相一致, 也显示样品的孔径是介孔范畴且孔径分布比较集中, 但三者的平均孔径有所差别, 未加入前驱体合成的样品孔径约为2.5 nm, 加入固体前驱体合成的样品孔径约为2.3 nm, 而加入液体前驱体合成的样品的孔径主要集中在2.8 nm, 由此可知, 加入与不加入以及加入不同相态的MCM-41前驱体在一定程度上影响着MCM-41孔径的大小。

2.4 样品的微观形貌

图5分别是样品a、b和c的SEM图。总体上来说, 三种样品具有类似的微观颗粒形态, 相比之下样品a的粒度最大, 而样品b的粒度有所减小, 样品c的颗粒最小, 约为40～80 nm, 平均粒径为70 nm。由此可见, 前驱体的加入对MCM-41的粒度具有显著的影响, 液体前驱体减小MCM-41粒径的效果最为明显。

3 结论

(1) 以CTAB为模板剂, TEOS为硅源在80 ℃下通过加入液相或固相MCM-41前驱体均能制备纳米级MCM-41。

(2) 在相同的合成条件下, 加入固相MCM-41前驱体后可以得到有序度更高的纳米MCM-41;前驱体的加入对MCM-41的粒度具有显著的影响, 液体前驱体减小MCM-41粒径的效果最为明显。

(3) 前驱体的加入对MCM-41的孔径及其分布具有一定的影响, 液体前驱体的加入提高了MCM-41的孔径。

参考文献

[1]Kresge C T, Leonowicz ME, Roth WJ, et al.Orderedmesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism[J].Nature, 1992, 359 (6396) :710.

[2]Corma A.The Use of MCM-22 as a Cracking ZeoliticAdditive for FCC[J].Chemical Review, 1997, 97 (6) :2373.

[3]裘式纶, 翟庆洲, 肖丰收.新型沸石分子筛主体-纳米客体复合材料研究进展[J].物理化学学报, 1998, 14 (2) :1116-1122.

[4]Cai Q, Luo Z S, Pang WQ, et al.Rectifying and photo-voltaic effects observed in mesoporous[J].Chemistry ofMaterials, 2001, 13 (2) :258.

[5]姚云峰, 张迈生, 杨燕生.纳米介孔分子筛MCM-41的微波辐射合成法[J].物理化学学报, 2001, 17 (12) :1117-1121.

[6]谢永贤, 陈文, 徐庆.有序介孔材料的合成及机理[J].材料导报, 2002, 16 (1) :51-53.

[7]童辉, 赵俊, 陈永熙, 等.水热法合成介孔氧化硅材料的结构及表面特性[J].化工新型材料, 2003, 31 (11) :26-28.

[8]Li Z P, Gao L, Zheng S.SEM, XPS, and FTIRstudiesof MoO3dispersion on mesoporous silicate MCM-41 bycalcinations[J].Materials Letters, 2003, 57:4609.

磁性纳米粒子用于在肿瘤靶向治疗 第6篇

磁性纳米粒子(magnetic nanoparticles,MNP)是一类智能型的纳米磁性材料，可以分为r2Fe2 O3、MeFe2 O3(Me为Co、Mn、Ni等)、Fe3O4、NiCo Fe、FeCo和NiFe合金等类型。它既具有纳米材料所特有的性质如粒径小、比表面极大、偶连容量高，又具有磁响应性及超顺磁性，可以在恒定磁场下聚集和定位，在交变磁场下吸收电磁波产热。利用这些特性磁性纳米粒子被应用于磁共振成像、作为热疗介质进行癌症热疗以及作为化疗药物载体进行肿瘤靶向治疗。

化疗是目前治疗恶性肿瘤的主要手段之一,但抗癌药物缺乏对肿瘤部位的特异靶向性,在杀死肿瘤细胞的同时也杀死大量正常组织细胞,患者多不能耐受其严重的毒副作用而终止临床治疗。应用由磁性药物，即由药物、磁性纳米粒子药物载体和高分子耦合剂组成的组成的磁性药物，在外加磁场下具有磁导向性,可以靶向治疗肿瘤。目前磁性药物靶向治疗中的药物栽体多采用纳米磁性脂质体。目前所承载的化疗药物已经有阿霉素、甲氨碟呤、丝裂霉素、米托蒽醌、顺铂、多西紫杉醇等。

由于铁氧化物具有生物安全性，且能定期排出体外，而镍钴等磁性材料则具有一定的生理毒性，因此在生物医学中目前应用最多的磁性纳米粒子类型是Fe3O4和r2Fe2O3。

纳米粒子有了彩色三维图像 第7篇

研究人员使用了美国劳伦斯伯克利国家实验室的专用电子显微镜来拍摄纳米粒子图像。该显微镜的分辨率比单个原子的直径还要高, 可清晰地放大观测纳米粒子的原子结构。他们将铝基银纳米粒子倾斜放置于电子束下来捕捉图像;然后基于这些图像建立模型, 再通过算法重建银纳米粒子的三维图像, 详细地绘制出银纳米粒子中所有784个原子的排列组成。

参与此项研究的瑞士苏黎世联邦理工学院的玛尔塔·罗塞尔表示, 到目前为止, 他们还只能利用从不同角度拍摄的多张照片来显示纳米粒子的大致轮廓。但这一成果可以帮助确定哪些原子构造最适合于各种不同应用, 比如用作医疗设备、药物输送系统等。

所获得的三维图像还能为研究如何使用纳米粒子来模仿病毒或输送疫苗提供方法。巧合的是, 有两个独立的研究小组分别在2月23日宣布了他们在这两个方面所取得的突破。来自美国埃默里大学的科学家利用生物可降解高分子材料, 成功制造出可在尺寸和构成上模仿多种不同的细菌或病毒的纳米粒子, 并在实验中激活了实验鼠免疫系统的两个不同部分, 使其具有终身免疫力;而麻省理工学院的科学家开发出的新型纳米粒子可以输送治疗艾滋病和疟疾的安全疫苗, 这些纳米粒子其实是脂肪球, 能够携带病毒蛋白质的人造版本, 从而在肌体内激起强烈的免疫反应。

铜基纳米粒子制备的研究进展 第8篇

1纳米 Cu的制备

1.1液相化学还原法

液相化学还原法即通过可溶性铜盐前驱体与还原剂在液相中发生氧化还原反应,将Cu2+离子还原成Cu,并生长为不同形貌的铜单质,此法成本低、设备简单、工艺流程短、反应容易控制,是目前制 备纳米铜 粒子最常 用的方法。VaseemM等[8]以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为修饰剂,以水合肼还原硝酸铜水溶 液制备出 各种形貌 的铜纳米 晶。WangYF等[9]采用以硫酸铜为前躯体,PVP为修饰剂,在乙二醇体系中用抗坏血酸作还原剂,制备出粒径约100nm的单分散铜纳米立方体。

1.2溶剂热法

溶剂热反应是在有机溶剂的密闭体系中,通过加热,在一定温度下创造高压 环境而进 行合成的 一种方法。其 过程简单,粒径的大小和形貌易于控制,并且在密闭体系中能有效防止有毒物质的挥发及铜纳米粒子被氧化,所得产物分散性好,但产率较低。XuL等[10]在离子液体1-十六烷基-3-甲基溴化咪唑存在下,用乙二醇的溶剂热反应制备了平均粒径为20~50nm的多面体铜纳米晶。

1.3相转移法

相转移法即在反应中使用一种能将反应实体从一相转移到另一相的相转移催化剂,使实体与底物相遇而发生反应的一种方法,具有选择性好、条件温和、操作简单和反 应速度快等优点。NafisehD等[11]采用相转移法,以四辛基溴化铵为相转移剂,油胺为修饰剂,在N2保护下用硼氢化钠在甲苯相中还原氯化铜制得平均粒径6nm具有面心立方结构且分散性良好的球形铜纳米晶。

2纳米 CuO 的制备

2.1直接沉淀法

直接沉淀法是在可溶性铜盐溶液中直接 加入沉淀 剂,在一定条件下生成沉淀,再将沉淀物过 滤、洗涤、干燥、热分 解,从而得到纳米氧化铜的方法。该方法成本低,操作简便易行,产品的纯度高、粒度分布宽,但洗涤去除原溶液中的阴离子较困难。闫波等[12]将硝酸铜溶液缓慢加入氢氧化钠的乙醇-水溶液中,经静置、陈化,洗涤沉淀并在60℃干燥后得到粒径在10nm以下的纳米CuO。

2.2水热法

水热法是在高压釜中,以水溶液为反应介质,通过对反应器加热创造高温高压的反应环境,使前驱体在水热介质中溶解,成核,生长,进而得到产 品。其具有污 染小,纯度高,可通过调节反应温度、压力、pH等因素来有效控制反应和晶体生长等特点,但对反应 的环境要 求高,且反应机 理尚不十 分明确[13]。LiJY等[14]以醋酸铜为铜 盐、聚乙二醇 为辅助剂,在100℃水热条件下反应10h获得了海胆状纳米氧化铜核壳组装体。纳米粒子的核壳结构,可显著地提高粒子的稳定性,有效防止粒子被氧化。

2.3联合法

联合法即使用两种或两种以上方法制备纳 米粒子,目的在于尽可能发挥各自的优点,从而达到应用要求的最佳效果。刘丽来等[15]将阳极氧化铝模板与水热法相结合,制备了厚度为30nm,长度为230nm的CuO纳米片及片状CuO晶体网络结构,为探讨CuO纳米片网 状结构的 形成机理 奠定了基础。

3纳米 Cu2O 的制备

3.1电化学法

电化学法对纳米Cu2O晶型有较强选择性,可通过电流、电压等条件控制纳米晶的形态、尺寸。但目前对电流、电压等因素影响了解不充 分。WangCM等[16]选用三电 极反应系统,以Al2O3 表面修饰的玻璃碳为工作电极,甘汞电极为参比电极。电解池中注入CuSO4和C6H5Na3O7 混合溶液,调节pH至12.5,通以脉冲电流,得到花样纳米Cu2O微晶。此外,ZhaoWY等[17]使用Na2Cr2O7,调节pH为12,加热电解,得到Cu2O微晶。

3.2葡萄糖还原法

葡萄糖作为一种温和的还原剂,无毒且对环境无污染,在碱性条件下,以葡萄糖为还原剂,可将Cu(Ⅱ)还原得到 氧化亚铜,应用前景广阔。赵华涛等[18]将硫酸铜与NaOH反应后用葡萄糖还原,改变反应原料的加料方式和NaOH的浓度获得了球形、立方体、多 面体、星形和 正八面体 形貌的纳 米Cu2O。ZhangXJ等[19]在50℃下,用葡萄糖还原Cu2+,通过降低Cu2+离子在碱性溶液中的浓度,得到了凹八面体氧化亚铜微晶。

4纳米 CuS的制备

4.1模板法

模板法是以模板为主体构型去控制、影响和修 饰粒子形貌,控制尺寸进而决定粒子性质的一种合成方法。此法 能精确控制纳米粒子的尺寸、形貌和结构,并防止粒子团聚[20]。谭昌会等[21]以N-十二酰-L-丙氨酸在 乙醇、水混合 溶剂中形 成的水凝胶为模板,乙酸铜和硫代乙酰胺作原料,利用离子的原位自组装合成了CuS纳米纤维,直径为70~130nm。

4.2喷雾热解法

喷雾热解法采用有机溶液或水溶液为先体,将先体溶 液雾化为液滴,再将液滴用载气送入反应室,在加热基片上反应沉积薄膜,此法结合了液相法和气相法制备薄膜技术的优点,过程简单连续,制得的产 物纯度高、粒 度和组成 均匀。王巍等[22]采用改进 的异步脉 冲超声喷 雾热解技 术,以CuCl2·H2O和H2S为原料在玻璃衬底上制备了厚度为300~600nm的CuxS(x=l,2)纳米薄膜。

5铜基复合纳米粒子的制备

纳米粒子的复合是改善粒子性能的有效途径。铜基复合纳米粒子通常是靠化学键或静电引力等作用进行的结合,除具有各自单粒的特性外,还表现出新的协同效应,稳定性也显著增加,应用范围更加广泛。

5.1溶剂热法

溶剂热法是在水热法的基础上,以有机溶剂为反应体系,制备纳米粒子的一种方法。有机溶剂能抑制产物 的氧化,产物纯度高;沸点较低,利于产物结晶;官能团可以参与反应,提高产物性能;反应温度较低,利于保护物质的结构单元。

周波[23]采用溶剂热法,以硝酸铜为原料,通过改变反应条件(前驱体浓度、溶剂组成和反应时间等),制备出多种形貌和结构的Cu2O/Cu复合粒子,包括三维纳米花状结构、空心纳米球、纳米正八面体和微米空心立方体。XuC等[24]以吸附醋酸铜的氧化石墨烯为前躯体,乙二醇为还原剂,采用溶剂热法合成了石墨烯-氧化亚铜复合物,并通过实验证明,石墨烯-氧化亚铜复合物在首次充放电循环中的电容量高于单一的石墨烯和氧化亚铜。

5.2液相还原法

此法制备的纳米粒子纯度高,形貌及粒 径易于控 制。且以水合肼为还原剂,还具有还原能力强、新生成的粒子表面被同时生成的N2包围反应过程不易二次团聚等特点。

许耀华[25]以水合肼为还原剂,以油酸、油胺为修饰剂,采用液相还原和两相萃取法,在水和石油醚体系中制备出油溶性四氧化三铁包覆的铜纳米粒子。徐树玲[26]在室温条件下,通过水合肼和硝酸铜反应制得氧化亚铜纳米球。以所得的纳米球为核,利用水合肼和氯金酸的还原反应将金沉积在纳米球上,形成氧化亚铜-金核壳纳米球。核壳型纳米复合材料的综合性能均优于单一纳米粒子的简单混合,并且通过复合可改善单一粒子的表面状态,降低纳米粒子的团聚和增大两分间的接触面积[27]。

5.3化学共沉淀法

此法是在含有多种阳离子溶液中加入沉 淀剂,形成不溶性共沉淀物,再对沉淀 物进行后 处理得到 所需粒子 的方法。工艺简单、煅烧温度低和时间短、产品性能良好。

姚惠龙等[28]采用化学共沉淀法结合氢还原的工艺制备了粒度为30~50nm的多边形铜钨复合粒子,兼具了钨的高强度、高硬度、低膨胀系 数,铜的高塑 性、良好的导 电导热等 特性。刘文涛等[29]采用化学 共沉淀法 制备了CuO/CeO2催化剂,并考察了反应温度对粒子形貌、尺寸、分布及催 化活性的影响。

6展望

铜基纳米粒子制备的方法多种多样,关键在于 如何控制粒子的尺寸、形貌及稳定的形态,同时满足简单易行、低成本、产率高、绿色环保等要求,上述方法虽各具优势,但仍需改进。就目前铜基纳米粒子的研究现状,对未来的研究作如下展望。

(1)进一步从分子水平理解分子配体对铜基纳米粒子 尺寸、结构的调控机理,设计出具 有特殊结 构和功能 的分子配体,既能对铜基纳米粒子的尺寸、形貌进行更精确的 控制,又能调控其表面性质,使其具有功能化。

(2)为使铜基纳米粒子更好地展现其特有的功能,将其与其它粒子复合,使其具有包覆、掺杂和核壳等特殊结 构,既可避免团聚现象,还可利用两粒子间的协同作用,提高其性 能,拓展其应用范围。

摘要：综述了纳米Cu、纳米CuO、纳米Cu2O、纳米CuS及铜基复合纳米粒子的制备方法,并对未来的研究做了展望。