简介:摘要:生物类纳米流体器件是指关键尺寸小于或等于100nm的流体器件,包括纳米孔结构和纳米通道结构,在生物DNA、水处理等领域具有广泛的应用前景。由于多个物理场的耦合,如流场、电场和离子运动,以及尺寸减小到纳米级,物理现象非常复杂,通常伴随着强非线性。这种非线性特性是纳米流体器件固有的,其内部机制仍然缺乏明确的阐述。因此,本文结合实际设计一种纳米孔测序流道及微流体装置,采用仿真软件对设计的纳米孔测序流道微流体进行仿真,结果表明,生物纳米孔测序流道内部具有较好亲水性或疏水性可使微流体更具有优越的流动性,可以更好的适用于生物纳米孔DNA测序领域,避免操作复杂和测序液浪费(特别是文库的浪费),减少了现有技术中的测序成本,为纳米流体装置的应用和发展提供一定的理论基础和创新实现路径。
简介:摘要: Ni3S2 微纳米结构由于其低廉的成本和优越的电化学性能而备受关注,这些特性也使其成为新一代储能材料的有利竞争者。但由于 Ni3S2 微纳米结构的复杂性,制备纯正的满足要求的 Ni3S2 微纳米结构仍存在很大的挑战,在充放电过程中出现的粉化现象,也极大地影响其使用寿命。如何巧妙地将各种改性手段结合起来,把所制备的优异材料应用在实际生产中将成为科研工作者研究的重心,也将是未来新材料的又一创新发展方向。近年来, Ni3S2 微纳米结构因其特殊的电化学特性以及由此而产生的良好的电学性能,引起了相关研究者们的极大兴趣。本文综述了 Ni3S2 微纳米结构研究的新进展,归纳了 Ni3S2 微纳米结构的制备方法,对 Ni3S2 微纳米结构研究的发展进行了展望。 关键词:微纳米结构;泡沫镍;电化学 1 引言 过渡金属硫化物因其特殊的电化学特性近年来受到了电力储存业界的追捧。其中, Ni3S2 又以其更为突出的性能受到了锂电池制造研究者们的关注。虽然现在只是被判断为具有极广阔前景的新材料,但 Ni3S2 微纳米结构的构建和纳米粉体的制备其实已经得到了一定程度上的研究。目前,实验中制备 Ni3S2 微纳米结构主要使用电沉积法和水 / 溶剂热法。研究人员会依据不同的实验条件和目的选择更为合理的方法。 2Ni3S2 微纳米结构的研究与应用 2.1 Ni3S2 微纳米结构的制备方法 2.1.1 电沉积法 李俊敏等 [1] 以 NH4SCN 为硫源,在水溶液中电沉积制备了用于锂离子电池负极的 Ni3S2/Ni 复合材料。 柳兆祥等 [2] 采用电沉积法在碳化硅纳米线薄膜上沉积镍硫合金,制备碳化硅纳米线 / 镍硫合金薄膜复合电极。 刘荣伟 [3] 利用一步电化学沉积的方法,使用 TU 为硫源, NiCl2 为镍源,在镍网上直接沉积了带有 Ni3S2 纳米颗粒的薄膜。 2.1.2 水热 / 溶剂热法 水热 / 溶剂热法可以依照加热步骤的出现次数即是否在合成目标产物之前先使用水热 / 溶剂热法合成前驱体细分为多步法和一步法。 Xiao Huang 等 [4] 使用水热法为基础的多步法,先将泡沫镍用 NH4F 溶液水热蚀刻,再将得到的样品在 500℃ 下氧化数小时。将氧化后的样品(前驱体)使用 Ni2S 溶液进行水热硫化,得到依附于泡沫镍上的 Ni3S2 纳米结构。 王明星 [5] 在制造用于超级电容的三维石墨烯 /Ni3S2 复合材料时,首先使用了化学气相沉积法制备了三维石墨烯,再通过一步水热法,在三维石墨烯的基础上原位制备了三维石墨烯 /Ni3S2 复合材料。 于霞 [6] 使用一步溶剂热法,在 Ni 基片上大规模地合成了规则的 NiSe 、 Ni3S2 及 Ni3S2-NiSe 复合纳米棒阵列。并且发现不同的表面活性剂用量会显著影响纳米棒阵列的形貌。 Jian Wen 等 [7] 使用简单的一步溶剂热法,在清洁的镍丝上直接生长出 Ni3S2 纳米棒结构,用来作为同轴纤维状电容的一极。 Canbin Ouyang 等 [8] 使用一步溶剂热法,在经酸处理的泡沫镍上生长出了电学性能较好的 Ni3S2 纳米棒结构。
简介: 摘要:综述了近几年微通道反应器在微 - 纳米材料合成领域的研究进展情况 , 介绍了合成过程中一些因素 , 如停留时间、反应温度、反应物浓度和进料方式等对合成微粒的影响。随着社会经济发展的加速,微通道反应装置如雨后春笋般矗立在祖国的大地上。而微通道反应装置作为纳米材料最基本的材料之一,其需求量越来越大,质量和功能的要求越来越高,所以传统的微通道反应装置已经远不能满足如今的需要,使用新技术改良传统微通道反应装置的性能成为建筑业首要的研究方向。本文作者结合自己的工作经验并加以反思,对纳米材料在微通道反应装置材料中的应用进行了深入的探讨,具有重要的现实意义。 关键词:纳米技术;纳米材料;微通道反应装置 一、纳米技术概述 纳米技术是上个世纪八十年代兴起的新型技术,是指在纳米量级范围内,通过操纵原子、分子、原子团或分子团使其重新排列组合成新物质的技术,其产物纳米材料也是纳米技术发展的基础。纳米材料通常指的是颗粒尺寸在纳米量级也就是( 1nm ~ 100nm )之间超细材料,具有独特的光学、电学、热力学和磁能学的性能。所以纳米技术广泛的运用于建筑、军事、医药、半导体、通讯等领域,并起到了很重要的作用,是重要的组成部分之一。 二、纳米微通道反应装置概述 微通道反应装置是如今用途最广、用量最大的建筑材料之一,在 1830 年问世以后,持续使用了 170 多年。而且微通道反应装置拥有耐火性强、使用方便、制作简易、抗压性好等优点,所以一直被人们沿用下来。不过微通道反应装置的成分组成表明了其韧性和抗拉能力的不足,要想解决这样的问题必须去改变微通道反应装置的组成成分。 1. 纳米微通道反应装置力学性能的研究 研究表明 SiO2 ( NS )的火山灰活性远高于硅粉的火山灰活性,掺入 NS 的浆体存在流动性变小和凝结时间缩短的现象,同时 NS 的掺入能显著提高微通道反应装置的早期强度。 NS 掺入到硅酸盐水泥中,其火山灰反应吸收了大量的 Ca ( OH ) 2 ( NC )进而促进了水泥水化,提高了水化开始时的放热速率,并改善了水泥浆体的微观结构,使水泥更加均匀密实 [1] 。纳米 CaCO3 掺入到水泥材料中后起到了物理填充效应、水化效应和晶核效应,降低了水泥石内表面积,加快熟料早期水化速度,增加水泥石密实度,降低孔隙率,进而提高水泥石的抗压强度。 黄政宇等将未掺纳米材料微通道反应装置、掺纳米 SiO2 微通道反应装置和掺纳米 CaCO3 微通道反应装置三组试件做了对比试验,实验表明掺入纳米 SiO2 的微通道反应装置的抗压强度提高 4% ,掺入纳米 CaCO3 的微通道反应装置养护 28d 抗压强度比未掺假 NC 的微通道反应装置提高了 16.7% 。同时他们得出掺加 NS 和 NC 的最佳量分别为 0.5% 和 3% 。试验还得出掺入纳米材料的微通道反应装置流动性会降低。 郭保林、王宝民 [3] 对纳米微通道反应装置的性能进行了系统的试验研究,他们认为掺入 NS 能提高微通道反应装置早期强度,尤以 7 天时最显著,此时掺入 5% 的 NS 比掺入 3% 的效果明显,后期的强度也与 NS 掺入量有关,掺入 5% 的 NS 在 60 天时的强度小于基准微通道反应装置强度,并得到掺加 3% 的 NS 对微通道反应装置后期强度增加明显。 唐小萍、魏秀瑛等也做了类似的研究,试验所用纳米材料是 SiO2 和 Al2O3 ,以三种不同的纳米掺加量作为对比,结果表明掺入该纳米混合材料后可提高微通道反应装置 3d 、 7d 、 28d 抗压强度 20% 、 15% 、 10% 。 2. 纳米微通道反应装置抗渗性能的研究 纳米 SiO2 可以提高微通道反应装置抗裂、抗渗、抗冻等性能。研究表明:纳米 SiO2 可以改善微通道反应装置的微观结构和综合性能,能够封堵微通道反应装置内部孔隙,增强其抗裂性,提高微通道反应装置抗渗、抗冻、抗化学侵蚀、抗冲磨等性能,从而提高水工微通道反应装置的耐久性。 黄功学、谢晓鹏将微通道反应装置试件养护至 28d ,对试件一次加压 24h ,用压力机劈开试件,测量渗水高度。微通道反应装置抗渗性能随着纳米 SiO2 掺量的增加而提高;纳米 SiO2 掺量为 1% 、 3% 、 5% 时微通道反应装置的渗水高度比普通微通道反应装置分别降低了 19% 、 44% 、 61% 。他们认为纳米 SiO2 使微通道反应装置中渗水通道堵塞或减少,微通道反应装置的密实程度得到提高,降低了溶出性侵蚀的危害。
简介:摘要:去合金化制备纳米多孔金属因其独特的性能和重要的应用引起人们的广泛关注。纳米多孔金属材料独特的物理结构,使其成为理想的SERS基底。通过调节孔径/韧带的大小或与其他金属进行表面改性,可以实现SERS性能的可调增强。本文中,我们系统的讨论了前驱体成分、脱合金条件和后处理对纳米多孔结构的影响;在此基础上可以实现对纳米多孔结构进行调控,有助于开发廉价的SERS基底。