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从离子液体合成混合锌基材料:一种制备用于水和甲烷光活化的活性锌催化剂的新途径
摘要: 本研究提出了一种制备锌基材料的新简便方法。通过咪唑鎓三氯锌酸盐离子液体(ILs)水解合成氧化锌,可制得具有催化活性的纳米结构材料,其尺寸和形貌(不规则颗粒、纳米棒)取决于合成条件。当采用等摩尔比离子液体:ZnCl?制备的三氯锌酸盐ILs水解时,生成不规则颗粒;而增加IL用量(2:1和4:1)则促使纳米棒形成。这些混合氧化锌材料能在25°C下促进水和甲烷的光活化,分别产生高达1417 μmolH?·g?1·h?1和67 μmolCO?·g?1·h?1的产率。此外,通过调控反应条件还制备出具有预期六方形态的微结构锌基矿物——锌钾矾,该化合物作为替代性高效光催化剂,在水活化(972 μmolH?·g?1·h?1)和甲烷活化(12.6 μmolCO?·g?1·h?1)中也表现出优异性能。
关键词: 氧化锌、光催化、半导体、水锌矿、离子液体、纳米材料
更新于2025-11-21 11:18:25
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离子液体辅助策略一锅法合成具有高光催化活性的三维Cu?S–MoS?纳米复合材料
摘要: 通过离子液体[BMIM]SCN辅助的一步水热法,成功合成了具有不同Cu2S(x)与MoS2(y)比例的新型3D Cu2S–MoS2(x:y)纳米复合材料。表征结果表明,该纳米复合材料由Cu2S和MoS2纳米片自组装而成,呈现纳米花形貌和典型介孔结构。采用时间依赖实验探究了纳米复合材料的制备机理,揭示了离子液体在合成过程中的关键作用。此外,以TAA替代离子液体作为硫源制备Cu2S–MoS2纳米复合材料,旨在深入研究离子液体对复合材料形貌的影响。通过可见光照射下MB光降解探针反应评估了样品的光催化性能,所有纳米复合材料的催化活性均优于Cu2S和MoS2单体。在不同Cu2S–MoS2(x:y)纳米复合材料中,Cu2S–MoS2(1:1)复合物展现出最优异的光催化性能和循环稳定性。
关键词: Cu2S–MoS2纳米复合材料、水热合成、光催化活性、离子液体、亚甲基蓝降解
更新于2025-11-14 17:04:02
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电解门控WS?/石墨烯纳米复合材料的渗流效应
摘要: 导电与非导电纳米粒子的混合网络在需要快速电荷传输的多种应用中展现出潜力。虽然网络电导率与导电质量分数(Mf)的依赖关系已明确,但迁移率和载流子密度随Mf的变化规律尚不清楚——这一点尤为重要,因为添加石墨烯可能提升半导体纳米片网络晶体管的迁移率。本研究采用电解门控技术,探究了喷涂法制备的石墨烯/WS?纳米片复合网络的输运特性。随着石墨烯Mf增加,我们发现电导率和载流子密度均符合渗流理论规律,其渗流阈值(~8体积%)和指数(~2.5)与既往报道一致。值得注意的是,迁移率仅从WS?网络的~0.1 cm2/Vs小幅提升至石墨烯网络的~0.3 cm2/Vs,这归因于WS?-WS?结与石墨烯-石墨烯结的电阻相近。此外,晶体管的开态与关态电流均遵循渗流理论随Mf变化,在渗流阈值处出现陡变。通过拟合发现,仅WS?网络的电流在门控时显著改变,导致开态-关态比在渗流阈值处从~10?骤降至高Mf区的~2。综合这些结果表明:向半导体网络添加石墨烯并非提升晶体管性能的有效策略,因其对迁移率的改善远不及对开关比的损害。
关键词: 石墨烯,离子液体,薄膜晶体管,二硫化钨,载流子密度,复合材料,迁移率,印刷电子学
更新于2025-10-22 19:40:53
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具有增强内部通道的亲水性聚偏氟乙烯薄膜,用于水和离子液体驱动的离子交换聚合物金属复合执行器
摘要: 本研究提出了一种新颖简便的策略,用于制备具有增强内部通道的亲水性聚偏氟乙烯(PVDF)电解质薄膜,从而实现高性能且低成本的离子交换聚合物金属复合材料(IPMC)驱动器。所得PVDF复合薄膜由分级微/纳结构组成:直径约20微米的规则聚合物晶粒与直径约390纳米的更细小颗粒,形成三维互联的分级内部通道以促进电解质基体膜的离子迁移。通过引入极性聚乙烯吡咯烷酮,该薄膜具有15.8%的高孔隙率,可实现44.2%的高吸水率和38.1%的离子液体(IL,[EMIm]·[BF4])吸收率,从而适用于水驱动和IL驱动的IPMC驱动器。与常规PVDF/IL基IPMC相比,水驱动和IL驱动的PVDF基IPMC均表现出更高的离子迁移速率,有效提升了驱动频率,并产生显著更高的驱动力和位移量——具体而言,驱动力输出分别提升13.4倍和3.0倍,位移输出分别提升2.2倍和1.9倍。在相同电解质基体条件下,水驱动IPMC展现出更强的机电性能,有利于制备高力/功率输出的IPMC驱动器;而IL驱动IPMC则表现出更稳定的机电性能,适合制备长寿命的空气环境用IPMC驱动器。因此,所制得的IPMC有望低成本应用于可调机电性能人工肌肉的设计,或柔性驱动器/位移/振动传感器的开发。
关键词: 离子交换聚合物金属复合材料(IPMC)、离子液体(IL)、聚偏氟乙烯(PVDF)、内通道、机电响应、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)
更新于2025-09-23 15:23:52
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银-聚吡咯纳米复合材料的简易合成:离子液体作为溶剂和模板的应用
摘要: 本研究表明,利用双(三氟甲磺酰)亚胺银(AgTf2N)中的银阳离子直接氧化吡咯,并以1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺(BMImTf2N)作为溶剂和模板剂,可简便合成聚吡咯-银纳米复合材料。通过改变氧化剂初始浓度(C)和氧化剂-单体摩尔比(K)等合成参数,评估其对最终产物的影响。表征结果显示,所得黑色粉末含有掺杂聚吡咯和银纳米颗粒,其含量根据合成参数不同介于26至36 wt%之间。样品测得的电导率约为10-2 S cm-1,表明该杂化材料属于半导体范畴。当合成过程中加入HTf2N酸时,由于聚合物中氧化单元质子化程度提高,获得了电导率更高(0.12 S cm-1)的样品。
关键词: 聚吡咯、纳米复合材料、离子液体、银纳米粒子
更新于2025-09-23 15:23:52
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离子液体介导的氧化锆前驱体纳米板形成及向单斜相ZrO?纳米结构的转化
摘要: 采用[Zr(OH)5]–咪唑配合物合成了在强酸条件下水解形成的具有片状纳米结构氧化锆前驱体,通过粉末X射线衍射、热重-差示扫描量热法、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、元素分析、电感耦合等离子体质谱及电子微分系统进行表征。该氧化锆前驱体在400°C以上退火可转化为单斜相ZrO2。随着固化温度升高,倾向于形成多孔ZrO2纳米结构。
关键词: 氧化锆前驱体,氧化锆,阴离子交换反应,纳米片,离子液体
更新于2025-09-23 15:22:29
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具有可调发射特性的光稳定软材料
摘要: 本文介绍了一种以磺酸为端基的咪唑类离子液体阳离子的合成方法。通过核磁共振(二维)、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱对其结构进行研究,结果显示该材料具有高产率、高纯度、熔点低于95°C且热稳定性达239°C、在水及常见有机溶剂中化学稳定,并展现出优异的白光发射性能。我们将该离子液体作为构建单元,与Gd3?、Eu3?和Tb3?离子配位制备出半透明、发光且光稳定的软材料。通过振动光谱(FTIR/拉曼)、紫外-可见光谱和光致发光光谱对配位化合物进行了表征。Gd3?、Eu3?、Tb3?(IL)?(H?O)?配合物表现出极长的发光寿命(>1.6毫秒)、量子效率(>77%)、窄线宽、高色纯度及可调谐发射特性。这些优异的光物理性质结合软材料的可加工性,使该材料有望应用于OLED等发光薄膜的开发。我们基于Malta-Judd-Ofelt理论提供了详细的光致发光研究数据。
关键词: 铕、钆、铽、离子液体
更新于2025-09-23 15:22:29
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超薄且漏电铁电体的离子门控
摘要: 离子液体被用于诱导超薄且高缺陷铁电薄膜中的可逆大面积极化翻转。通过调节离子液体与PbZr0.2Ti0.8O3界面的双电层,实现对铁电层中极化取向的静电和电化学控制,从而产生长程静电荷调控。这种离子栅控机制的局域特性消除了漏电流的存在——而漏电流问题历来限制着固态金属栅控电容器器件中超薄和/或漏电铁电薄膜的极化翻转。该效应已在超薄薄膜及存在超过30%贯穿表面至基底直接导电通道的高缺陷薄膜中得到验证。该方法为超薄铁电薄膜在功能电子器件中的集成开辟了新的设计可能。
关键词: 铁电体、极化翻转、离子液体、离子门控、器件结构
更新于2025-09-23 15:22:29
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一系列纯脂肪族室温离子液体中的光致脱附、电子冷却与复合
摘要: 在6.20电子伏特能量下,通过亚皮秒时间分辨技术测量了一系列纯甲基烷基吡咯烷双(三氟甲磺酰)亚胺在可见光和近红外波段的光致脱附瞬态吸收。该系列物质涵盖了液体极性交替结构有序化的起始阶段。激发作用将电子提升至具有超大反应半径的离域态,在可见光谱区观测到寿命约700飞秒的强瞬态吸收信号,在近红外光谱区则观察到微弱的长寿命吸收信号。可见光区的吸收确认与空穴相关,近红外区的吸收归属为自由溶剂化电子。自由电子产率估算约4%,其对阳离子尺寸不敏感且可在1皮秒内确定。自由电子的溶剂化过程强烈依赖阳离子尺寸,与液体粘度呈良好相关性。除脂肪族阳离子的辐射稳定性外,NTf2?基离子液体在带隙附近光激发后分离电荷的超快高效复合可能阻止与阴离子相关的后续活性损伤。
关键词: 溶剂化电子、电子冷却、复合、光致脱附、离子液体、瞬态吸收
更新于2025-09-23 15:22:29
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银纳米立方体/氧化锌微球复合材料对离子液体的等离子体增强光降解
摘要: 离子液体(ILs)因其独特性质及在多个领域的应用前景,过去几十年一直是研究热点。然而,其毒性及对环境与水生生物的潜在风险也已被证实。因此,寻求高效去除或降解污染水体中离子液体的方法迫在眉睫。本研究设计制备了银纳米立方体/氧化锌微球复合材料,用于水溶液中八种常用咪唑类离子液体的光催化降解。结果表明:当银负载量为1.12 at.%时,该ZnO半导体光催化剂可在7小时内降解90%的目标离子液体。通过结构表征、光致发光分析及离散偶极近似计算证实,银纳米立方体负载于氧化锌微球表面后,通过热电子转移和电场增强效应显著提升了ZnO对离子液体的降解性能。此外,采用气相色谱-质谱联用技术检测到[C4mim]Cl降解过程中的中间产物,并据此提出可能的降解机制,与已有化学降解途径进行了对比分析。
关键词: 光降解、离子液体、等离子体增强、ZnO微球、Ag纳米立方体
更新于2025-09-23 15:21:21