关键词： Ag_(3)Sn纳米颗粒   可靠性   润湿性   生长系数  

摘要： 选用氧化还原法制备Ag_(3)Sn纳米颗粒,以不同质量比(0、0.1%、0.15%、0.2%)添加到SAC305焊料中来探讨Ag_(3)Sn纳米颗粒对焊料显微组织、润湿性和可靠性的影响。采用X-射线衍射仪和扫描电子显微镜对制备的Ag_(3)Sn纳米颗粒进行物相分析和形貌观察,采用金相显微镜观察焊点的显微组织。将焊点在150℃高温时效不同时间后(0、50、100、150、200 h),采用金相显微镜对焊点界面进行观察,并采用Image J软件计算界面金属间化合物(IMC)层的厚度,得到生长系数。结果表明,向SAC305焊料中添加适量的Ag_(3)Sn纳米颗粒可以提高焊料的润湿性;Ag_(3)Sn纳米颗粒可以有效细化SAC305焊料的微观组织并抑制IMC层生长;随着时效时间的延长,Cu6Sn5金属间化合物层由扇贝状向平面状转变,同时出现Cu3Sn金属间化合物层。向SAC305焊料中添加0.15 wt.%的Ag_(3)Sn纳米颗粒可获得最佳综合性能,润湿性最好(铺展面积为167.447 mm2),生长系数最小(0.04),组织细化也较为明显。

关键词： 协同促进作用   双位点催化剂   原子级分散   合金纳米颗粒   炔烃双烷氧羰基化   稳定性  

摘要： 炔烃烷氧羰基化反应是一种原子经济反应,可以生成α,β-不饱和羧酸、二羧羧酸酯及其衍生物.其中,乙炔的双烷氧羰基化产物(丁烯二酸二酯)可通过两段加氢制备1,4-丁二醇,该反应路径对于生产生物可降解材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)具有重要意义.然而,目前广泛应用的均相Pd基催化体系存在催化剂分离困难、金属流失以及需要添加有机膦配体或各种磺酸助剂等问题,这不仅增加了制备成本,还可能引入不必要的杂质.此外,尽管纳米催化剂在催化领域有着广泛的应用,但大多数纳米催化剂在炔烃双烷氧基羰基化反应中仍表现出反应活性低和稳定性差的问题,这限制了其在工业生产中的应用.相比之下,多相单金属点催化剂因其100%的原子利用率和较好的催化活性而备受关注.然而,由于多相单金属点催化剂具有相对简单的结构和配位环境,其应用仍受到一定的限制.为了克服这一难题,合成具有不同金属的双位点催化剂成为了一个研究热点.双位点催化剂有望进一步释放单金属位点催化剂的潜力,提高反应活性和稳定性.然而,尽管双位点催化剂具有巨大的应用前景,但目前仍面临着制备方法的挑战.如何设计并实用可行地制备出具有高效催化性能的双位点催化剂,是当前科研领域亟待解决的问题.本文提出一种由CO/CH3I混合物诱导分散Pd-Ag合金纳米颗粒的处理方法,用于制备Pd1-Ag1/AC双位点催化剂.利用X射线衍射、X射线光电子能谱和高角环形暗场扫描透射电子显微镜等方法对分散过程进行表征.结果表明,在分散过程中,CO和CH3I与金属发生协同作用,通过配位生成一种独特的双核络合物(PdI2(CO)-I2-AgI)结构.这种络合物结构逐一从合金纳米颗粒上剥落,直至完成原子级的分散.乙炔双烷氧羰基化反应结果表明,与单金属Pd1/AC相比,在相同反应条件下,双位点Pd1-Ag1/AC催化剂上的乙炔转化率提高了2倍.同时,在保持丁烯二酸二酯选择性为98%的情况下,该催化剂循环使用10次后催化剂性能未见明显变化.炔烃底物拓展结果表明,Pd1-Ag1/AC的协同作用不仅可以提高催化活性,而且在高位阻存在的情况下可以提高产物的立体选择性,这表明双位点协同促进作用对炔烃双羰基化反应具有良好的普适性.微分吸附量热表征结果证明了通过碘配体桥连的Pd1和Ag1单金属点之间的协同效应可以增强催化剂对乙炔的吸附能力.此外,结合拓展边X射线精细结构等实验结果,对催化剂的结构变化和反应机理进行了进一步的探究.第一性原理计算得到的反应能垒和过渡态结果表明,乙炔吸附是反应的速率决定步骤.与Pd1/AC相比,Pd1-Ag1/AC催化剂在反应决速步上表现出了更低的活化能,这从热力学和动力学两个层面解释了其具有更好催化性能的原因.Bader电荷分析和投影态密度计算的结果表明,由于Ag1位点的引入,使Pd1-Ag1/AC催化剂的电荷转移能力和吸附能力均得到增强.相较于Pd1/AC,Pd1-Ag1/AC具有更低的形成能,表明Ag1位点不仅可以提升催化活性,也可以增强双位点结构的稳定性.因此,在催化反应中,Ag1位点的存在起到了重要的促进作用,使得Pd1-Ag1/AC催化剂表现出更优异的性能.综上,本文制备的双位点Pd1-Ag1/AC催化剂在乙炔双烷氧羰基化反应中表现出较好的催化活性和稳定性,证明了双位点协同效应的重要性,为高效催化剂的设计和应用提供了新的思路.

关键词： 聚丙烯腈   MgO纳米颗粒   Ag纳米颗粒   纳米纤维   复合过滤膜  

摘要： 为提高聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜的性能,在PAN溶液中掺杂了MgO和Ag纳米颗粒(MgONPs和AgNPs),通过静电纺丝方法制备了不同质量分数的PAN/MgO/Ag复合纳米纤维过滤膜,采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、紫外线透反射分析仪、过滤性能测试仪测试复合纤维过滤膜的微观形态、结晶结构、透气性、透湿性及过滤性能等。结果表明:纯PAN纳米纤维的直径为222.9 nm,PAN/MgO/Ag复合纳米纤维的直径为151.5 nm~258.6 nm。相对于纯PAN纤维膜,PAN/MgO/Ag复合纤维膜具有优良的过滤性能和紫外线防护性能,其紫外线防护系数为38.73~55.37,过滤效率为95.36%~97.59%,阻力压降为46.06 Pa~58.31 Pa。当MgONPs和AgNPs的质量分数都是0.75%时,PAN/MgO/Ag复合纤维膜的品质因子最高,为0.071 4 Pa^(-1),过滤性能最好,属于高效低阻且具有防紫外线功能的过滤膜材料。

关键词： 二氧化锡纳米薄膜   Ag纳米颗粒   异质结   气体传感器  

摘要： 采用磁控溅射法在p-Si衬底上沉积二氧化锡(SnO_(2))纳米薄膜并在其上负载银(Ag)纳米颗粒作为气体传感器的敏感材料。实验结果表明:负载Ag纳米颗粒提高了SnO_(2)纳米薄膜的灵敏度。Ag溅射时间为80 s,负载量为6%质量分数的SnO_(2)纳米薄膜对乙醇气体的响应值较未负载Ag纳米颗粒时提高了78.7%,这可以归因于Ag纳米颗粒与SnO_(2)纳米薄膜之间形成了异质结。实验测试了工作电压对SnO_(2)纳米薄膜灵敏度的影响,当工作电压均为5.5 V时,传感器对乙醇和丙酮气体的响应最佳,响应值分别为3.49和4.51。

关键词： 核壳结构   高密度   贵金属   表面增强拉曼散射   纳米纤维   染料  

摘要： 基于PA66片晶结构实现了银包金核壳纳米颗粒(Au@AgNPs)在PA66纳米纤维表面的原位高密度组装,系统探究了反应时间对复合纤维膜微观形貌的影响,并对复合纤维膜的SERS性能进行了研究。结果表明,复合纤维膜上组装的纳米颗粒粒径随反应时间增加而增大,复合纤维膜(反应时间为10 min)有着最高的SERS活性,对罗丹明6G(R6G)具有较高的检测灵敏性和信号再现性,同时,对染料分子罗丹明B､结晶紫(CV)和孔雀石绿(MG)均具有良好的检测灵敏性,检测限分别为10^(-9)､10^(-10)､10^(-10) mol/L。

关键词： Ag   Bi_(12)P_(0.86)O_(20.14)   光催化   纳米  

摘要： 以水热法制备的新型光催化剂Bi_(12)P_(0.86)O_(20.14)为基体,以Ag NO_(3)为Ag源,通过简单的光化学沉积制备了Ag/Bi_(12)P_(0.86)O_(20.14)复合光催化剂。采用XRD、XPS、TEM、HRTEM等对材料进行表征,并通过UV-vis漫反射测试、Mott-schottky测试、光电流测试等对材料进行光电性能分析。结果表明,Ag以金属Ag单质纳米颗粒负载于Bi_(12)P_(0.86)O_(20.14)立方体表面,二者之间形成了良好的接触界面。可见光照射下,Ag/Bi_(12)P_(0.86)O_(20.14)对罗丹明B的光催化降解率远高于Bi_(12)P_(0.86)O_(20.14),Ag含量为15 wt.%的复合光催化剂光性能最优,光照75 min后,对Rh B的降解率为98.1%。Ag纳米颗粒的表面等离子体共振效应(SPR)与Bi_(12)P_(0.86)O_(20.14)的协同作用不仅增强了Bi_(12)P_(0.86)O_(20.14)导带的电子供应,还促进了纳米Ag的热电子与空穴的分离,由SPR效应产生的局部电磁场还抑制了Bi_(12)P_(0.86)O_(20.14)光生电子与空穴的复合,提高了复合体系的量子效率。

关键词： 电催化   密度泛函   共吸附   Ag纳米颗粒   甲醇氧化   元素分布   构效关系   冲击电流  

摘要： 二元纳米颗粒中元素的分布状态与其电催化性能之间的构效关系对于设计高性能催化剂至关重要.本文通过改变高温冲击法的电流大小,快速制备出一系列具有不同颗粒尺寸和元素分布的Pd-Ag纳米颗粒.研究发现, 30 A冲击电流下得到的Pd-Ag纳米颗粒(PdAg-30A)在电催化甲醇氧化反应中表现出优异的催化性能以及抗CO毒化能力.结合分子动力学与原子芯能级模拟,研究得到了纳米颗粒结构在不同温度下演化的理论图像并据此建立了PdxAg@Ag模型.基于该模型的密度泛函模拟表明, PdAg-30A样品的高性能源于其较低的甲醇分子脱氢势垒和良好的CO+OH共吸附作用.这一研究结果表明了调控二元纳米颗粒中的元素分布在电催化甲醇氧化反应中的重要作用.

关键词： 电磁理论   纳米颗粒   等离激元光子学   吸收效率   电磁修正模型   吸收光谱  

摘要： 以量子尺度下球形和棒形Ag纳米颗粒为研究对象,通过数值模拟的方法对其吸收散射特性进行建模分析。结果表明:修正模型的计算结果相对于经典模型而言,吸收峰的位置发生明显移动,且峰值明显减小。棒形结构Ag纳米颗粒的吸收峰可有效优化至可见光波段,且有较高的吸收因子值。

关键词： 银纳米颗粒   铌酸钾钠   聚偏氟乙烯   极性β相   压电能量收集器   可穿戴电子器件  

摘要： 将机械能转换为电能的压电能量收集器可为便携式可穿戴电子器件提供持续、独立的供电方案,促进柔性电子技术向智能化、集成化、多功能化方向发展。本文采用光还原法制备了Ag纳米颗粒修饰的铌酸钾钠(KNN)颗粒并将其与聚偏氟乙烯(PVDF)复合,得到Ag-KNN/PVDF压电复合薄膜。采用热压法在两层PVDF中复合Ag-KNN/PVDF薄膜,得到三明治结构的柔性复合压电薄膜(PAKP)及压电柔性能量收集器。研究结果表明:当Ag摩尔分数为1%时,PAKP柔性复合薄膜的极性β相最大,且压电输出性能最佳,输出电压可达6.39 V,是无Ag修饰样品的1.43倍,器件的最大瞬时功率为150.5 nW。经过3000次循环测试后,器件的电压输出幅度无明显变化。将其固定于自行车车架上,收集自行车行进中的机械能可使220 nF电容在200 s内充电至1.2 V,表明其在低功耗电子器件自供电领域具有良好的应用前景。

关键词： 亚硝酸盐   等离激元纳米颗粒   脱氨反应   纳米传感器   检测应用  

摘要： 氮不仅是生物生命体中主要营养成分,也是植物中叶绿素的重要组成部分。我国的化肥年产量一千万吨,约占全球的35%,除了部分氮肥被植物吸收以外,其余化肥的“径流”成为了亚硝酸盐危害的重要根源。此外,由于城镇化和工业化的快速发展,生活垃圾和工业废水的大量排放也导致了亚硝酸盐和硝酸盐广泛存在于土壤和地下水中,是土壤硝酸盐累积以及海洋水体富营养化的主要原因之一。与此同时,饮水和食品中的亚硝酸盐对人体生命健康存在潜在危害,过量服用亚硝酸盐会引起高铁血红蛋白血症。因此,亚硝酸盐含量的测定对人们的生命安全具有重要意义。分光光度法是目前测定亚硝酸盐应用最广泛的方法之一,大多数分光光度法检测亚硝酸盐是基于亚硝酸盐与其他化学试剂发生重氮化反应进行的,然而由于有机染料的消光系数较低,致使该类方法的灵敏度相对较低。引入具有较高消光系数的等离激元纳米颗粒(PNPs),制备出具有独特功能的等离激元纳米传感器是解决该类问题的关键。由于PNPs具有独特的化学和光学性质,使得等离激元纳米传感器能够简单、高效、低成本且灵敏地应用于各种小分子检测。基于此理论背景,本课题设计了一种基于4-氨基硫代酚(4-ATP)调控的金纳米球(Au NSs)生长银(Ag)壳层的分光光度法用于检测亚硝酸盐的方案,计划通过消光光谱图实时监测Ag壳层的生长过程,预研究Au NSs上暴露的4-ATP与亚硝酸盐的脱氨反应对Ag壳层的生长速率的影响,并进一步探索4-ATP浓度、乙醇的体积分数、反应体系中的p H值以及Au NPs中Au原子浓度([Au])对4-ATP调控Au@Ag NPs生长过程的影响。实验采用控制变量法逐一研究影响NPs生长因素,并以20%乙醇,p H=3,[Au]=0.05 m M的实验条件为标准检测条件。通过对比Ag壳层在Au NSs上的外延生长速率,研究4-ATP在生长依赖检测过程中对亚硝酸盐的检测范围、响应灵敏度和选择的灵活性。由于此方法能够灵敏(检测限LOD=36 n M)且能在0～60μM范围内检测饮用水中亚硝酸盐的含量,因此,以国内饮用水作为样品模型对该方法检测饮用水水中亚硝酸盐含量进行可行性验证。本研究思路及方法具有推广性,该方法中NPs具有的优异光学响应、Ag壳层生长鲜明的加减速对比、传感配体可定制的基本设置,均为高性能检测方法提供了通用的设计方案。