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- 2019
- A. 纳米复合材料 A. 木材 B. 紫外线屏蔽 B. 红外热屏蔽
- 材料科学与工程
- Northeast Forestry University
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碳纳米管-氧化铁(III)纳米复合材料作为染料敏化太阳能电池阴极:计算建模与电化学研究
摘要: 以下是关于多壁碳纳米管(MWCNT)与α-三氧化二铁(α-Fe?O?)纳米复合材料作为染料敏化太阳能电池(DSCs)阴极材料适用性的评估结果。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)和X射线元素映射分析对MWCNT/α-Fe?O?纳米复合材料的形貌和结构进行了表征。此外,针对代表高电流密度、低峰谷分离、低电荷转移电阻及近乎100%稳定响应信号的I?/I??氧化还原对的电化学活性,研究了该纳米复合材料的性能。进一步采用分子力学(MM)和限制性Hartree-Fock/半经验参数化(RHF/PM6)方法进行的计算建模显示,所建模型纳米复合材料的最高占据分子轨道(HOMO)、最低未占分子轨道(LUMO)及HOMO-LUMO能隙分别为-6.88 eV、-3.62 eV和3.26 eV,这些特性与DSC结构的电子能级级联相匹配。最终,采用N719敏化TiO?光阳极和MWCNT/α-Fe?O?对电极组装的DSC器件,展现出0.7 V的开路电压、20.37 mA cm?2的短路电流密度及6.0%的功率转换效率。本研究成功证实了该纳米复合材料作为碘基染料敏化太阳能电池阴极材料的潜力。
关键词: 染料敏化太阳能电池,纳米复合材料,碳纳米管,分子力学,RHF/PM6,氧化铁(III)
更新于2025-11-21 11:18:25
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以香蕉假茎为原料制备具有光学透明性的全纤维素复合材料
摘要: 生物聚合物旨在替代石油基聚合物,全纤维素复合材料作为一种绿色替代方案应运而生,尤其是当其能通过低能耗、少化学品的方法制备时。本文描述了一种获得纳米纤维素基质浸渍纤维素纤丝的纳米复合薄膜的新方法。以香蕉假茎为原料,采用扫描电子显微镜、光学显微镜和拉曼光谱对原料及所得材料进行表征,同时通过X射线衍射、紫外-可见-近红外光谱和激光扫描显微镜研究纤维素/纳米纤维素薄膜。结果表明,从香蕉假茎中提取的纤维素(纤丝)和纳米纤维素(片晶)通过相对少量化学品的水解成功纯化。采用溶液浇铸法制备了由纤丝/纳米片晶混合物制成的透明薄膜,其透光率达83-88%,结晶度指数达70,从而证明了这种获得独立纤维素/纳米纤维素薄膜新方法的可行性。
关键词: 纳米复合材料、纤维素纳米片、纤维素/纳米纤维素薄膜、农业废弃物、内假茎
更新于2025-11-21 11:08:12
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光固化预聚物中纤维素纳米晶体的动力学稳定化及其在紫外光固化涂料中作为粘附促进剂的应用
摘要: 低添加量的纤维素纳米晶体(CNC)可增强光固化涂层的附着力。将含1.8 wt%以下CNC的聚醚多元醇与3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯接枝,引入光固化官能团。这些纳米颗粒在快速形成的高粘度预聚物中实现动力学稳定。通过添加光引发剂和双官能反应性稀释剂,在紫外光照射下制得光学透明涂层及自由膜,从而评估快速固化体系中玻璃态聚合物基体里低含量CNC的影响。聚合物基体中引入CNC纳米颗粒后,粘结强度平均提升154%,拉伸强度平均提高16%。该技术为在不牺牲机械强度前提下减少光固化涂层粘结失效提供了新途径。
关键词: 涂层、纳米增强、紫外固化、纳米复合材料、附着力促进剂、纤维素纳米晶体
更新于2025-11-21 11:01:37
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磷烯上Au/Ag纳米复合材料的模板生长及其对农药的灵敏表面增强拉曼散射检测
摘要: 我们报道了贵金属纳米粒子在少层磷烯上的模板生长与密集排布,用于高灵敏度表面增强拉曼散射(SERS)检测。通过电化学剥离法获得的磷烯既作为模板又充当还原剂,在制备过程中贵金属纳米粒子均匀分散于磷烯表面且无团聚或堆积现象。具有纳米间隙结构的BP/Ag/Au和BP/Au/Ag纳米复合材料对罗丹明6G(R6G)展现出优异的SERS灵敏度与重现性。进一步将BP/Au/Ag纳米复合材料作为SERS基底检测两种杀菌剂(噻菌灵和福美双),分别实现了10?? M和10?? M的检测限。证实Au/Ag纳米复合材料的模板生长是一种制备SERS基底的绿色策略,在农药检测等领域具有重要应用潜力。
关键词: 模板生长、纳米复合材料、磷烯、表面增强拉曼散射
更新于2025-11-21 11:01:37
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g-C3N4、Ni(OH)2和埃洛石在纳米复合光催化剂中对高效光催化产氢的协同效应
摘要: 在此,我们开发了一种通过将g-C3N4与低成本Ni(OH)2纳米片和廉价且储量丰富的埃洛石纳米管复合来提升其可见光驱动光催化产氢活性的策略。制备了不同Ni(OH)2含量(0.5-10 wt%)的Ni(OH)2@g-C3N4/埃洛石纳米复合光催化剂,并研究了Ni(OH)2纳米片与埃洛石纳米管对g-C3N4理化性质及光催化产氢活性的协同效应。正如预期,采用1 wt% Ni(OH)2制备的Ni(OH)2@g-C3N4/埃洛石纳米复合光催化剂展现出最高的光催化产氢速率(18.42 μmol·h–1),远高于纯g-C3N4(0.43 μmol·h–1)和Ni(OH)2@g-C3N4(9.12 μmol·h–1)。这种光催化活性的增强归因于光生电子从g-C3N4向Ni(OH)2助催化剂界面的高效转移,以及光生空穴在带负电的埃洛石纳米管表面的捕获。此外,通过模拟Ni(OH)2、埃洛石-7?和g-C3N4不同表面对水和甲醇分子的吸附亲和力,发现将g-C3N4与埃洛石-7?和Ni(OH)2结合可显著提升所开发纳米复合材料表面对水和甲醇分子的吸附能力。本研究为开发高效低成本的纳米复合材料提供了简单方法,可用于实现高效实用的光催化水分解制氢技术及其他可能的光电和光催化应用。
关键词: 埃洛石、g-C3N4、水分解、纳米复合材料、制氢、氢氧化镍
更新于2025-11-19 16:51:07
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水相合成谷胱甘肽包覆的CuInS?/ZnS量子点-氧化石墨烯纳米复合材料作为爆炸物检测的荧光"关断"探针
摘要: 本工作报道了一种简单快速的水相法制备CuInS?/ZnS-氧化石墨烯(CIS/ZnS-GO)纳米复合材料,作为检测2,4,6-三硝基苯酚(TNP,多种爆炸物的原料)的荧光"关断"探针。通过紫外-可见(UV-Vis)光谱、光致发光(PL)光谱、高分辨透射电镜(HR-TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和拉曼散射对合成的纳米复合材料进行了表征。PL研究表明,TNP通过π-π堆积吸附在GO上增强了从CuInS?/ZnS-GO到分析物的电荷转移。该分析物的检测限(LOD)为57 nM。
关键词: 纳米复合材料、炸药、淬火、三硝基苯酚、荧光、检测
更新于2025-11-19 16:46:39
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一种磁可回收的CaTiO<sub>3</sub>/还原氧化石墨烯/NiFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>纳米复合材料用于模拟太阳光照射下的染料降解
摘要: 本工作采用聚丙烯酰胺凝胶法结合水热法成功制备了三元CaTiO3/还原氧化石墨烯(rGO)/NiFe2O4纳米复合材料。观测发现NiFe2O4和CaTiO3纳米颗粒组装于rGO表面,且证实了纳米颗粒与rGO间形成了化学键合。通过模拟太阳光照射下降解亚甲基蓝和罗丹明B评估样品的光催化活性,结果表明该三元纳米复合材料相比纯CaTiO3和NiFe2O4展现出显著增强的光催化性能。在此纳米复合材料中,CaTiO3和NiFe2O4的光生电子可被rGO捕获,从而增加光催化反应中电子-空穴对的分离效率与利用率。此外,该纳米复合材料表现出明显的铁磁性,可通过外磁场便捷回收。循环光催化实验表明该纳米复合材料具有良好的光催化重复使用性。
关键词: 纳米复合材料,钛酸钙,石墨烯,镍铁氧体,光催化
更新于2025-11-19 16:46:39
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通过可控纳米线分散制备具有高压电电压系数的定制化纳米复合能量收集器
摘要: 由压电纳米材料分散于柔性聚合物中构成的复合材料,已成为极具前景的高耐久性柔性能量收集器与传感器材料。虽然块体压电材料具有较高的机电耦合系数并能高效转换机械能为电能,但其陶瓷形态断裂韧性较低,导致加工困难和难以贴合曲面等问题限制了特定应用。近年来发展的直写等增材制造工艺,能将压电纳米线可控定向排列于聚合物基体中实现印刷压电器件?;谀擅赘春喜牧系亩嘞嘟峁固匦裕赏ü骺夭牧辖峁故迪盅沟珩詈闲阅苡虢榈缧阅艿亩懒⒌骺?。本文建立了经实验验证的有限元(FE)和细观力学模型,用于计算和优化纳米复合材料的压电电压系数g31。研究表明:采用高长径比且定向排列的纳米线,可使压电耦合性能相对介电常数不成比例地提升,从而使g31系数较块体压电材料提高七倍以上。此外,能量收集器中使用高长径比纳米线可显著提升其输出电功率。
关键词: 能量收集、纳米线、有限元建模(FEM)、电压系数、压电、Mori-Tanaka方法、直写技术、纳米复合材料
更新于2025-11-14 17:28:48
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ZnO-CuO核壳纳米复合材料的结构、光学及电学性能研究
摘要: 采用两步辅助湿化学溶胶-凝胶法合成了ZnO-CuO核壳纳米复合材料。通过X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、紫外-可见光谱以及不同频率范围(100 Hz至2 MHz)和不同温度下的电学性能对纳米复合材料进行了研究。X射线衍射图谱显示样品呈多晶生长,紫外-可见光谱表明与纯ZnO相比,ZnO-CuO纳米复合材料具有更高的吸收率,这可以从形貌和异质结的角度理解。由于样品中存在的缺陷和电荷的热激发,纳米复合材料的电导率随频率和温度的升高而增加。
关键词: 纳米复合材料、溶胶-凝胶法、核壳结构、交流电导率
更新于2025-11-14 17:28:48
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通过金纳米团簇与银纳米团簇静电组装形成的AuxAg1-x纳米复合材料实现40倍发射增强,用于生物成像与生物分析
摘要: 贵金属纳米团簇(NCs)因其独特的类分子结构和良好的生物相容性,已被广泛应用于生物成像和生物分析领域。然而要实现广泛应用,仍需开发具有高量子产率的明亮纳米材料。遗憾的是,金属NCs微弱的光致发光(PL)特性限制了其生物医学应用,因此亟需开发有效方法提升其发光亮度——特别是在水溶液体系中的亮度。本研究报道了一种简便策略:通过静电诱导组装非发光的谷胱甘肽(GSH)稳定的银NCs(GSH-Ag NCs)与弱橙色发光的GSH稳定金NCs(GSH-Au NCs),在水溶液中制备出高荧光强度的AuxAg1-x纳米复合材料(x为Au的摩尔比)。透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、荧光光谱、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、紫外-可见吸收光谱及动态光散射(DLS)共同揭示了PL增强的作用机制。研究发现带正电的金纳米团簇与带负电的银纳米团簇通过静电力形成聚集体,使荧光强度较GSH-Au NCs提升了40倍——这是在水溶液中实现如此大幅荧光增强的创新方法。当Au与Ag摩尔比从80:1变化至2:3时,AuxAg1-x纳米复合材料的发射峰位可从590 nm调控至548 nm。Au0.50Ag0.50纳米复合材料的静电力使其具备pH响应特性:在pH 2.6和pH 7.5分别呈现荧光开启和关闭状态,因而可作为荧光开关,并进一步用作2.6-7.5 pH范围内的通用可循环pH探针。该研究将为提升贵金属NCs亮度提供更优策略的启发。
关键词: 纳米复合材料、荧光开关、静电力、银纳米簇、荧光增强、金纳米簇
更新于2025-11-14 15:23:50