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一种合成低成本碳改性TiO?对电极的简易方法，用于高效染料敏化太阳能电池
摘要： 用于染料敏化太阳能电池（DSSC）的低成本稳定对电极（CE）具有广泛应用前景。本文报道了一种简单高效的方法，通过合成碳修饰二氧化钛（TiO2/C）薄膜作为高效DSSC的廉价对电极材料。采用丝网印刷法将含有机化合物的TiO2浆料层沉积在FTO玻璃基底上，当在氩气氛围下450-550°C煅烧该TiO2浆料层时，这些有机化合物分解为碳并形成碳包覆的TiO2纳米颗粒。实验结果表明，当用作DSSC对电极时，其光电转换效率显著提升至接近铂对电极水平。由于TiO2/C是最廉价且最稳定的材料之一，该TiO2/C可作为大规模高效DSSC的低成本对电极材料。
关键词： 碳纳米材料、太阳能材料、对电极、染料敏化太阳能电池
更新于2025-11-14 17:04:02
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用于生物成像、生物分析和治疗的碳纳米材料 || 基于碳纳米材料的光声成像
摘要： 光声成像是近几十年来发展迅速的一种新型无创生物医学成像技术。作为同时利用内源性和外源性对比剂的无标记成像方式，它在深层组织中安全有效地鉴别病变与健康组织方面展现出诸多优势。虽然活体中的内源性吸光物质（如血红蛋白、黑色素和葡萄糖）已用于成像，但外源性对比剂能进一步提升光声成像的检测灵敏度和特定组织靶向能力。研究发现碳纳米材料是光声成像的最佳对比剂之一，具有强吸收特性和优异生物相容性。本章涵盖光声成像基础介绍，以及碳纳米材料对比剂在成像引导治疗和多模态成像等光声成像应用中的内容。
关键词： 光声成像、造影剂、光热治疗、光动力治疗、多模态成像、生物医学成像、碳纳米材料
更新于2025-09-23 15:22:29
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用于生物成像、生物分析和治疗的碳纳米材料 || 用于药物递送的功能化碳纳米材料
摘要： 纳米材料的化学功能化对于控制其物理性质至关重要。由于这些材料的应用通常要求组分具有均匀的物理特性，因此从电子、光学到生物医学等应用领域出发，人们已开发出多种精确的纳米材料功能化方法。纳米医学在治疗和诊断（即诊疗一体化）方面日益受到关注，在这一领域中，纳米材料发挥着关键作用，因而常通过化学功能化来满足特定需求。 以基于纳米材料的药物递送系统（DDS）为例，需要具备以下功能：纳米药物必须在血液中良好分散以避免栓塞；能在全身循环而不从血管孔隙渗漏或被网状内皮系统截留；靶向富集于特定器官或组织；最终释放所载药物。在DDS应用的纳米材料中，碳纳米材料具有以下特征：(i) 基本惰性，但可通过有机转化在表面、边缘及缺陷处的羧基、羟基等功能团实现功能化；(ii) 形态多样，包括零维（0D，富勒烯）、一维（1D，碳纳米管，CNTs）、二维（2D，石墨烯，G）和三维（3D，纳米金刚石，ND）；(iii) 可商业化获??；(iv) 半导体单壁碳纳米管（SWNTs）、小尺寸石墨烯及金刚石中的色心具有荧光发射特性。 本章讨论的碳纳米材料为石墨烯（第10.2节）和纳米金刚石（第10.3-10.4节）。石墨烯由sp2杂化碳构成平坦疏水表面，我们最新研究表明其对三苯乙烯等含π电子的平面分子具有高亲和力，因此已被用作疏水平面抗癌药物的载体。此外，它还能作为光热治疗中的光敏剂，使其成为癌症治疗中更具吸引力的双功能材料。但目前使用的石墨烯载体均为氧化石墨烯（GO），因其需在生理环境中具备足够分散性。下文所述原始石墨烯的直接载药应用，据我们所知属首例。 另一方面，纳米金刚石被报道具有低毒甚至无毒特性。其由曲面核心构成（与石墨烯的平面边缘不同），表面同样覆盖着羧基、羟基等功能团。虽然金刚石因结构稳定被归类为无机纳米材料，但表面官能团赋予其有机特性，可通过调控表面功能实现物理性质控制。近年来针对应用需求，纳米金刚石的表面化学功能化研究十分活跃。本章（第10.3-10.4节）将阐述用于药物载体的金刚石功能化——通过逐步表面化学修饰赋予其水分散性、靶向特异性及低细胞毒性等必要功能。 本章涵盖以下三种纳米药物的合成、表征与评价：负载二氢卟吩e6（Ce6）的石墨烯用于癌症光疗；负载铂类药物的纳米金刚石用于化疗；负载DNA的纳米金刚石用于基因治疗。
关键词： 纳米金刚石、功能化、药物递送、石墨烯、光疗、化疗、碳纳米材料、基因治疗
更新于2025-09-23 15:22:29
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五苯并苯的芳基取代
摘要： 我们合成了一系列11种新型并五苯衍生物，其6位基于三烷基硅乙炔基进行不对称取代，13位连接不同芳基。通过紫外-可见光谱（溶液和薄膜）、热分析方法（DSC和TGA）、循环伏安法以及X射线晶体学（针对8种衍生物）分析了这些新型并五苯发色团的电子和物理性质。X射线晶体学特别用于研究不对称取代对并五苯衍生物固态堆积的影响。这些结果增强了我们预测取代模式的能力，有助于设计适用于固态器件的新半导体材料。
关键词： 有机半导体、并五苯、π-堆积、固态结构、碳纳米材料、多环芳烃
更新于2025-09-23 15:21:01
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碳纳米材料表面羧基定量测定的通用简易策略：二氧化碳蒸汽发生耦合微等离子体用于光发射光谱检测
摘要： 碳纳米材料的理化性质与应用高度依赖于其表面羧基含量。然而，由于传统技术灵敏度低且缺乏基质匹配的标准参考物质，要测定超低密度碳纳米材料表面的羧基极具挑战性。本研究开发了一种将二氧化碳蒸汽发生与微等离子体发射光谱仪联用的新策略，可灵敏准确地定量碳纳米材料表面羧基。在定量前，采用浓盐酸将多壁碳纳米管（MWCNTs）、石墨烯（G）及其氧化物（GO）表面的羧基转化为羧酸，经纯化后与碳酸氢钠反应生成CO?，再导入微型点放电发射光谱仪（μPD-OES）检测碳原子发射谱线。以邻苯二甲酸氢钾（KHP）作为校准标准物定量G/GO/MWCNTs的羧基，从而解决了标准参考物质缺失问题?；讦蘌D-OES对CO?的高灵敏检测，在10 mg样品量下实现了0.1 μmol g?1（1 nmol）的羧基检出限，优于常规方法。该方法不仅保持了高准确度的独特优势，避免了使用复杂昂贵的高功耗仪器，还可应用于羧基化磁性微球等其他纳米材料表面羧基的定量分析。
关键词： 二氧化碳蒸汽生成、微等离子体光学发射光谱仪、碳纳米材料、定量分析、羧基
更新于2025-09-23 15:19:57
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高能激光辐照下碳纳米材料的结构转变
摘要： 在不同条件下对球形湍层碳材料进行了脉冲激光辐照实验。透射电镜观察显示，在1064纳米波长、功率密度为10^8瓦/平方厘米的脉冲辐射下形成了纳米结构颗粒（纳米胶囊），当功率密度增至10^11瓦/平方厘米时则生成了更高有序度的结构。采用532纳米波长对原始球体进行脉冲辐照，可使所得纳米胶囊中石墨烯层的面间距从0.410纳米减小至0.346纳米。分析了激光光斑内功率密度与纳米颗粒最大加热温度的依存关系，并评估了碳纳米材料的加热温度对其结构和形貌的影响。
关键词： 碳纳米材料、纳米胶囊、功率密度、透射电子显微镜、激光辐照
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过控制废聚丙烯碳化制备用于高效太阳能蒸汽生成的镍/碳纳米材料；可控碳化废弃聚丙烯制备镍/碳纳米材料用于高效太阳能蒸汽转化；
摘要： 太阳能蒸汽生成技术正成为利用太阳能进行海水淡化及淡水生产的新兴技术。然而从产学研角度看，制备低成本、高效率的光热材料仍具挑战。本研究报道以NiO和聚离子液体（PIL）为复合催化剂，通过可控碳化聚丙烯（PP）制备镍/碳纳米材料（Ni/CNM）。微量PIL的添加可调控Ni/CNM的形貌与织构特性——该材料由杯叠式碳纳米管（CS-CNTs）与梨形金属镍纳米颗粒构成。得益于镍与CS-CNTs在太阳光吸收中的协同效应，Ni/CNM展现出优异的光热转换性能。同时，具有高比表面积及丰富微-介-大孔结构的Ni/CNM构建了三维多孔网络，可高效供水并形成蒸汽通道。凭借高太阳能吸收率、快速水分传输及低导热特性，Ni/CNM实现了1.67 kg m?2 h?1的高蒸发速率、94.9%的光热转换效率及10次循环的卓越稳定性。该材料在将含染料废水、海水和油水乳液转化为健康饮用水方面表现优异：海水金属离子去除率达99.99%，染料去除率>99.9%。更重要的是，其在太阳能驱动蒸汽生成方面优于现有碳基光热材料。本研究不仅提出将废弃聚合物转化为先进金属/碳复合材料的新可持续方案，也为太阳能利用与海水淡化领域作出贡献。
关键词： 协同效应、废聚合物、太阳能蒸汽生成、镍/碳纳米材料、可控碳化、光热材料
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于3-苯基香豆素衍生物和单壁碳纳米管的三维共价与非共价杂化材料作为气体传感层
摘要： 本研究探讨了单壁碳纳米管（SWCNT）经不同类型3-苯基香豆素衍生物功能化后，对氨气（10-50 ppm）的化学电阻传感器响应特性。通过叠氮-炔烃1,3-偶极环加成反应（Huisgen反应），使单炔取代的3-苯基香豆素与叠氮基修饰的单壁碳纳米管发生共价功能化，并借助红外光谱和X射线光电子能谱证实共价修饰效果。为构建三维杂化材料，采用二炔基功能化的3-苯基香豆素分子作为纳米管间连接体；另通过非共价功能化方法，将7-丙炔氧基-3-(对丙炔氧基苯基)香豆素吸附于SWCNT表面制得第三种杂化材料。结果表明：三维杂化材料与共价功能化杂化材料的氨气传感响应值分别是非共价功能化SWCNT的2倍和4倍，且该响应值与香豆素分子对SWCNT的功能化程度呈良好相关性。
关键词： 非共价功能化、三维碳纳米结构、共价功能化、碳纳米材料、氨传感器、香豆素
更新于2025-09-11 14:15:04
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纳米金刚石：未来纳米技术的新兴面貌
摘要： 通过将纳米结构材料融入现代纳米技术的几乎各个社会领域，人们已取得显著进展。在众多纳米材料中，纳米金刚石（NDs）因其优异特性（如大直径、高热导率、硬度、抗摩擦性、无毒性、可调控的微小表面结构、高比表面积、化学惰性以及卓越的光学/机械性能）成为研究热点。这些独特性质拓展了其应用范围，涵盖量子光学、电化学涂层、减摩涂层、抗菌/抗真菌涂层、聚合物增强、生物成像探针、植入物、抛光、润滑油与燃料、药物递送、催化剂载体、水净化工艺、纳米磁测、纳米电测等领域。本文系统评述了纳米金刚石的多元化商业应用，包括其在薄膜电子、光伏器件、储能设备、水处理、纳米流体及电化学传感器中的应用。综述内容涵盖碳纳米材料的发展历程，重点阐述纳米金刚石的结构与化学特性、不同合成技术及其相关性能，并进一步探讨当前市场挑战与未来商业化应用方向。
关键词： 合成技术、应用、纳米金刚石、纳米技术、碳纳米材料
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于碳纳米管-石墨烯混合材料的全透明、柔性、高灵敏度且可见光盲的紫外传感器
摘要： 透明且柔性的紫外传感器在便携式/可穿戴光电子系统中备受关注。虽然基于光活性纳米材料的紫外传感器已见诸报道，但由于仍依赖不透明或脆性电极，实现完全透明与柔性仍具挑战。本研究展示了一种基于一维碳纳米管（CNTs）-二维石墨烯复合结构的完全透明、柔性且高灵敏度紫外传感器。紫外光照下，光诱导等离子体能量使CNT表面氧分子脱附，导致空穴浓度显著降低，相应地CNT电阻增大。CNT与石墨烯的结合既最小化了接触电阻影响，又实现了无势垒的高效电荷转移，从而获得高达金电极CNT传感器30倍的光响应度。同时该传感器展现出卓越透明度（550nm处超过80%）和出色机械柔性——在5.5mm弯曲半径下经历500次循环后电阻无明显变化。通过可扩展微加工技术将CNT-石墨烯复合结构集成于柔性基底，有望为开发光学与机械双重隐形的的高性能光电器件提供新机遇。
关键词： 接触电阻、透明度、柔韧性、碳纳米材料、紫外线监测
更新于2025-09-10 09:29:36