树枝状纤维形硅钛杂化纳米球的制备及催化发光性能研究

来源 :延安大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:accphailan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
挥发性有机化合物(VOCs)种类多样且无处不在,生活环境与工业环境中的VOCs气体严重危害着自然环境与人体健康,实现对这些VOCs气体的高灵敏度检测是近年来环境分析领域的热点之一。乙醚是一种易燃易爆且对人类健康和环境安全构成威胁的有害挥发性有机化合物。因此,在医学,实验室或工业中检测乙醚是十分必要的。催化发光法作为化学发光分析的重要检测方法,具有灵敏度高、操作简单、可实时监测等特点,其中所涉及的催化材料为催化发光传感器的核心组成部分。纳米材料作为一类重要的催化材料,具有大表面积,丰富的催化活性位点和多样结构的特定特征。本文研究设计优化了纳米材料的结构,并构建了基于纳米材料的乙醚催化发光气体传感器,建立了检测乙醚的新方法。具体内容包括:1.树枝状纤维形二氧化硅纳米球(DFNS)具有三维中心辐射状纳米孔道和分层纳米孔。与传统的介孔材料(如SBA-15)相比,这些特殊的结构特征使DFNS具有更易接近的内部空间,更高的比表面积,更大的孔体积等优点。近年来,DFNS合成方法尽管已经取得了很大的进步,但在几乎所有可用的传统合成方法中制备的DFNS纳米球仍表现出极不均匀的直径及其尺寸差异很大。在本文中,采用一种简单廉价的一锅旋转水热法来提高DFNS的尺寸均匀性,每分钟30、60、90、120和150 rpm(最大)转数的搅拌速度在一定程度上会影响DFNS的均匀性。其中,可以认为60 rpm是理想的搅拌速率,由于反应相的充分接触,得到相对均匀的DFNS。可以通过在制备过程中反应母液(即双连续微乳液)的连续变化的应力条件来解释合理的合成机理。具体而言,除了重力(G)以外,该技术还产生源自搅拌速度的离心力(F),并且浮力(f)源自反应溶液中有机相的剧烈逆转。这些力协同地混合有机相和水相,从而产生新的双连续微乳液液滴(BMDs)以补充消耗的液滴。总而言之,这种合成方法以及合成设备简单、廉价,对于大规模制备具有改进的尺寸均一性的DFNS重现性高。2.采用两步后接枝法制备了树枝状纤维形硅钛杂化纳米球(DFNST),将制备的DFNST均匀涂覆陶瓷加热棒表面形成催化发光薄膜,设计了一种新型催化发光乙醚传感器。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射能谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、以及氮气吸附脱附曲线对产物进行了形貌、结构、晶型、化学组成、孔体积、比表面积等分析,讨论了乙醚在DFNST催化剂表面的催化发光机理。在优化条件下,即波长440 nm、温度380℃、载气流速270 mL/min,乙醚传感器催化发光强度与乙醚浓度在1045mM范围内有良好的线性关系(R2=0.99328),检出限为4 mM(S/N=3),相对标准偏差RSD为2.4%(n=7)。3.用于挥发性有机化合物(VOCs)的选择性可控催化发光(CTL)传感器对于化学安全性,环境监测,人类健康等具有重要意义。由于基于CTL的传感器对干扰物质的敏感性很高,因此大多数基于CTL的传感器都具有相对较低的响应速度和较低的选择性。在这项研究中,我们对已经合成的树枝状纤维形硅钛杂化纳米球(DFNST)进行了优化,并作为新型传感材料,通过利用一个440 nm带通滤光片的方法,设计了相应的基于DFNST的CTL传感器,以高选择性检测乙醚。所制备的DFNST-2.5不仅保持优异的树枝状纤维形态,而且具有约21 wt%的锐钛矿晶体结构的TiO2。相对于其他VOCs(如丙酮,乙酸乙酯,丁醇等),基于DFNST的传感器在440 nm处对乙醚显示出极强的CTL信号。高响应可归因于DFNST-2.5独特的建筑纹理。在最佳条件下,可以很容易地在2.040.0 mM的浓度范围内检测到乙醚,检出限为1.55 mM(S/N=3)。此外,该CTL传感器具有出色的稳定性和耐用性,且不会损害DFNST-2.5传感材料的形态结构。总之,这种新型传感材料相关的CTL传感器以及采用带通滤波器的方法对于实际应用中的乙醚检测具有重要意义。
其他文献
EPS颗粒混合轻量土是由发泡聚苯乙烯(Expanded Polystyrene,简称EPS)颗粒、水泥、水和原料土拌和而成的轻质土工材料。轻量土因其密度小、强度高,自立性、缓冲性、易施工性、强
研究背景冠状动脉粥样硬化性心脏病是动脉粥样硬化导致器官病变的最常见类型,包括慢性冠状动脉综合征和急性冠状动脉综合征(acute coronary syndrome,ACS)。《中国心血管病报
背景:儿茶酚胺敏感性室性心动过速是一种以双向以及多形性室性心动过速为特征的疾病,该疾病属于遗传性心律失常,其死亡率高。目前首选治疗方式是药物治疗,主要为β受体阻滞剂,但治疗效果不理想。ICD作为新的选择。尽管新的指南和临床均强烈推荐ICD植入降低死亡风险,且将发生过心脏骤停的CPVT患者列为ICD的Ⅰ类适应症,但ICD的使用仍有较大争议。目的:通过ICD植入后患者的准确放电和误放电发生率进行met
随着计算机测试技术的发展,收集反应时已经成为许多大型测试的常规工作,但是当前大多数融合反应时的IRT模型仅适用于0-1评分数据资料,这极大的限制了IRT反应时模型在实际中的应用。本文在传统的二级计分反应时IRT模型基础上,开发一种多级评分反应时模型。在层次建模框架下,分别采用拓广分部评分模型(GPCM)和对数正态模型构建融合反应时的多级评分IRT模型(本文记为JRT-GPCM),并采用全息贝叶斯M
本文针对持久性有毒重金属污染物毒性强、难还原等技术难题,以聚偏氟乙烯(PVDF)为载体,通过干湿两步法制备出双金属钼铁掺杂氮碳纳米颗粒负载PVDF膜和锌掺杂硫化钼锚定PVDF复合
随着我国风电技术研发能力的迅速提升,现单机装机容量达到国际领先水平,多地的风电场已形成较大的规模。但风电固有的种种特性以及源荷之间空间距离的限制,导致目前存在大量的“弃风限电”状况。而电网风电接纳能力则是判断电网对于风电功率的极限穿透能力的评估依据。影响风电接纳能力的因素有很多,其中风电功率预测区间是不可或缺的一项。本文在归纳总结风电接纳能力的限制因素后,提出一种风电功率区间预测方法和概率潮流算法
包括立方结构TaCy、菱方结构ζ-Ta4C3-x和六方结构Ta2C在内的几种Ta-C化合物,都具有熔点高、导电导热性能好、力学性能好等优点,具有超高温应用潜力。与其他两种化合物相比,
近些年来随着我国信用卡产业的发展,信用卡这一支付工具在我国得到了广泛运用,并为推动我国社会经济发展发挥了重要作用。但由于其自身的特殊性也使得在信用卡业务中的金融消
起重船作为一种海洋大型海上工程以及海难救助重大设备得到了迅速的发展。起重船在海上桥梁的吊装施工、海难沉船的打捞、海洋平台的施工与拆除等方面发挥着很大的作用,这些
气相色谱固定相作为气相色谱系统的核心部分对混合物的分离分析起着决定性作用。随着社会的发展,分析领域对分离分析的需求与日俱增,传统的聚硅氧烷类固定相已无法满足该需求。因此,研究出稳定性高、分离选择性强、使用寿命长的气相色谱固定相是一项亟待解决的问题。由于聚硅氧烷类物质具有优异的稳定性、良好的成膜性和溶解性、较小的黏温系数和传质阻力、较高的柱效等特点,改性后是一种理想的气相色谱固定相材料。本论文在聚硅