过渡金属硫化物纳米材料的制备、性能及应用研究

发布时间：2017-04-02 01:12

  本文关键词：过渡金属硫化物纳米材料的制备、性能及应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：过渡金属硫化物具有特殊的3d价电子壳层结构,由于其特殊的电子结构和丰富的元素组成,成为了当今纳米材料领域的主要研究方向。基于其所具有的独特的物理和化学性质,过渡金属硫化物被广泛的用于催化、电池、超级电容器、润滑剂、光学和生物医学等领域。一方面,以MoS2为代表的二维过渡金属硫化物以其优越的电催化析氢性能,低廉的价格和丰富的储量,被认为是替代铂系贵金属催化剂的理想材料而被广泛研究；另一方面,以Ag2S为代表的金属硫化物量子点,以其独特的近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光性质,被认为是一种理想的纳米荧光探针材料。本文以溶剂热法为基础,实现了对MoS2和Ag2S两种纳米材料的可控制备,并对其性能和应用进行了研究。主要内容如下：1、基于MoS2作为析氢反应电催化剂活性位点位于其层状边缘结构上的不饱和硫原子,本文首次通过溶剂热法合成了圆环状的Cu7S4@MoS2异质纳米框架结构,这种结构暴露出大量的MoS2边缘活性位点并具有较好的结晶性。这种新型的纳米异质结构在10mA/cm-2和100mA/cm-2的阴极电流密度下仅显出133mV和206mV的超低过电位,并兼具了较高的交换电流密度,其塔菲尔斜率也仅为48mV/dec。这种通过调控合成具有更多边缘活性位点的结构来增加电催化析氢活性的方法为今后设计合成高效的非贵金属电催化剂提供了新的思路和方向。2、本文首次通过微波反应法合成了尺寸约5.4nm的超小油相Ag2S纳米颗粒,得到的Ag2S纳米颗粒在808nm激发光源激发下能够发射波长在1200nm处的极强的近红外二区荧光。之后,用PSI和RGD对油相Ag2S纳米颗粒进行进一步表面修饰并接上抗癌药DOX,考察了其生物相容性并探究了其在细胞成像和癌症治疗中的应用前景。
【关键词】：过渡金属硫化物 二硫化钼 硫化银 电催化析氢 荧光探针
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O611;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-40
• 1.1 二维过渡金属硫化物的概述及其在电催化析氢领域的研究14-32
• 1.1.1 电催化析氢反应的研究背景14-15
• 1.1.2 电催化析氢反应机理15-17
• 1.1.3 二维过渡金属硫化物的结构与性质17
• 1.1.4 二维过渡金属硫化物的合成方法17-20
• 1.1.5 二维过渡金属硫化物在电化学析氢领域的研究进展20-32
• 1.2 硫化银纳米材料的概述和研究进展32-37
• 1.2.1 硫化银的结构与性质32-33
• 1.2.2 硫化银的合成方法33-35
• 1.2.3 硫化银在生物医学中的研究进展35-37
• 1.3 本论文的选题背景和研究内容37-40
• 第二章 超小Cu_7S_4@MoS_2异质纳米框架结构实现超效的电催化析氢反应40-60
• 2.1 引言40
• 2.2 实验仪器及药品40-42
• 2.2.1 主要药品试剂40-41
• 2.2.2 实验仪器41-42
• 2.3 催化剂表征手段42
• 2.3.1 普通透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)42
• 2.3.2 扫描透射电子显微镜(STEM)和X射线元素能谱分析(EDX)42
• 2.3.3 X射线衍射光谱(XRD)42
• 2.3.4 X射线光电子能谱(XPS)42
• 2.4 催化剂的电化学性能测试42-45
• 2.4.1 玻碳电极(GC)的预处理43
• 2.4.2 工作电极的制备43
• 2.4.3 线性扫描伏安法(LSV)43-44
• 2.4.4 塔菲尔曲线(Tafel)44
• 2.4.5 计时电流法(i-t)和循环伏安稳定性测试(CV)44
• 2.4.6 可逆氢电极(RHE)电势校正44-45
• 2.5 实验部分45-47
• 2.5.1 铜前驱体的制备45
• 2.5.2 钼前驱体的制备45
• 2.5.3 Cu_7S_4@MoS_2的合成制备45-46
• 2.5.4 MoS_2纳米片的合成制备46
• 2.5.5 Cu_7S_4纳米颗粒的合成制备46
• 2.5.6 Cu_7S_4@MoS_2在氨水中的后处理46
• 2.5.7 催化剂电解液的制备46
• 2.5.8 工作电极的制备46-47
• 2.6 实验结果与讨论47-58
• 2.6.1 Cu_7S_4@MoS_2的形貌、组成及物相分析47-51
• 2.6.2 Cu_7S_4@MoS_2的电化学性能表征51-53
• 2.6.3 反应时间对Cu_7S_4@MoS_2的结构和电催化析氢性能的影响53-54
• 2.6.4 框架结构对Cu_7S_4@MoS_2的电催化析氢性能的影响54-55
• 2.6.5 对电极对Cu_7S_4@MoS_2电催化析氢性能的影响55-57
• 2.6.6 Cu_7S_4@MoS_2的电催化析氢性能的比较57-58
• 2.7 小结58-60
• 第三章 NIR-Ⅱ区超小Ag_2S纳米颗粒的微波可控合成及其在癌像和治疗中的应用研究60-70
• 3.1 引言60
• 3.2 实验仪器及药品60-61
• 3.2.1 主要药品试剂60-61
• 3.2.2 实验仪器61
• 3.3 催化剂表征手段61-62
• 3.3.1 普通透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)61
• 3.3.2 X射线衍射光谱(XRD)61-62
• 3.3.3 傅立叶变换近红外光谱(FTIR)和近红外荧光光谱(PL)62
• 3.4 实验部分62-63
• 3.4.1 银前驱体的制备62
• 3.4.2 Ag_2S纳米颗粒的制备62
• 3.4.3 Ag_2S纳米颗粒的表面修饰62-63
• 3.4.4 表面修饰后的Ag_2S纳米颗粒细胞成像63
• 3.4.5 表面修饰后的Ag_2S纳米颗粒细胞毒性测试63
• 3.5 实验结果与讨论63-69
• 3.5.1 Ag_2S纳米颗粒的形貌、组成、物相及光学性质分析63-67
• 3.5.2 Ag_2S纳米颗粒的细胞毒性分析67-68
• 3.5.3 Ag_2S纳米颗粒的细胞成像分析68-69
• 3.6 小结69-70
• 第四章 结论70-72
• 参考文献72-80
• 致谢80-82
• 研究成果及发表的学术论文82-84
• 作者和导师介绍84-85
• 附件85-86

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杜仕国,施冬梅,邓辉;纳米材料的特异效应及其应用[J];自然杂志;2000年02期

2 ;纳米材料 新世纪的黄金材料[J];城市技术监督;2000年10期

3 ;什么是纳米材料[J];中国粉体技术;2000年05期

4 邹超贤;纳米材料的制备及其应用[J];广西化纤通讯;2000年01期

5 吴祖其;纳米材料[J];光源与照明;2000年03期

6 ;纳米材料的特性与应用方向[J];河北陶瓷;2000年04期

7 沈青;纳米材料的性能[J];江苏陶瓷;2000年01期

8 李良训;纳米材料的特性及应用[J];金山油化纤;2000年01期

9 刘冰,任兰亭;21世纪材料发展的方向—纳米材料[J];青岛大学学报(自然科学版);2000年03期

10 刘忆,刘卫华,訾树燕,王彦芳;纳米材料的特殊性能及其应用[J];沈阳工业大学学报;2000年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王少强;邱化玉;;纳米材料在造纸领域中的应用[A];'2006（第十三届）全国造纸化学品开发应用技术研讨会论文集[C];2006年

2 宋云扬;余涛;李艳军;;纳米材料的毒理学安全性研究进展[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年

3 ;全国第二届纳米材料和技术应用会议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2001年

4 钟家湘;葛雄章;刘景春;;纳米材料改造传统产业的实践与建议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2001年

5 高善民;孙树声;;纳米材料的应用及科研开发[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2001年

6 ;全国第二届纳米材料和技术应用会议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（下卷）[C];2001年

7 金一和;孙鹏;张颖花;;纳米材料的潜在性危害问题[A];中国毒理学通讯[C];2001年

8 张一方;吕毓松;任德华;陈永康;;纳米材料的二种制备方法及其特征[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

9 古宏晨;;纳米材料产业化重大问题及共性问题[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2003年

10 马玉宝;任宪福;;纳米科技与纳米材料[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2003年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 周建人;我国出台首批纳米材料国家标准[N];中国建材报;2005年

2 记者 王阳;上海形成纳米材料测试服务体系[N];上海科技报;2004年

3 ;纳米材料七项标准出台[N];世界金属导报;2005年

4 通讯员 韦承金邋记者 冯国梧;纳米材料也可污染环境[N];科技日报;2008年

5 廖联明;纳米材料 利弊皆因个头小[N];健康报;2009年

6 卢水平;院士建议开展纳米材料毒性研究[N];中国化工报;2009年

7 郭良宏 中国科学院生态环境研究中心研究员 江桂斌 中国科学院院士;纳米材料的环境应用与毒性效应[N];中国社会科学报;2010年

8 记者 任雪梅　莫璇;中科院纳米材料产业园落户佛山[N];佛山日报;2011年

9 实习生 高敏;纳米材料：小身材涵盖多领域[N];科技日报;2014年

10 本报记者 李军;纳米材料加速传统行业升级[N];中国化工报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 杨杨;功能化稀土纳米材料的合成及其生物成像应用[D];复旦大学;2014年

2 王艳丽;基于氧化钛和氧化锡纳米材料的制备及其在能量存储中的应用[D];复旦大学;2014年

3 吴勇权;含铕稀土纳米材料的功能化及其生物成像应用研究[D];复旦大学;2014年

4 曹仕秀;二硫化钨(WS_2)纳米材料的水热合成与光吸收性能研究[D];重庆大学;2015年

5 廖蕾;基于功能纳米材料的电化学催化研究[D];复旦大学;2014年

6 胥明;一维氧化物、硫化物纳米材料的制备，功能化与应用[D];复旦大学;2014年

7 李淑焕;纳米材料亲疏水性的实验测定与计算预测[D];山东大学;2015年

8 范艳斌;亚细胞水平靶向的纳米材料的设计、制备与应用[D];复旦大学;2014年

9 丁泓铭;纳米粒子与细胞相互作用的理论模拟研究[D];南京大学;2015年

10 骆凯;基于金和石墨烯纳米材料的生物分子化学发光新方法及其应用[D];西北大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 向芸颉;卟啉纳米材料的制备及其应用研究[D];重庆大学;2010年

2 刘武;层状纳米材料/聚合物复合改性沥青的制备与性能[D];华南理工大学;2015年

3 刘小芳;基于纳米材料/聚合膜材料构建的电化学传感器应用于生物小分子多组分的检测[D];西南大学;2015年

4 王小萍;基于金纳米材料构建的电化学传感器及其应用[D];上海师范大学;2015年

5 郭建华;金纳米材料的修饰及其纳米生物界面的研究[D];河北大学;2015年

6 魏杰;普鲁士蓝纳米粒子的光热毒性研究[D];上海师范大学;2015年

7 张华艳;改性TiO_2纳米材料的制备及其光电性能研究[D];河北大学;2015年

8 胡雪连;基于纳米材料的新型荧光传感体系的构筑[D];江南大学;2015年

9 黄樊;氧化钴基催化材料形貌、晶面控制与催化性能研究[D];昆明理工大学;2015年

10 周佳林;新型核壳结构金纳米材料用于肿瘤的近红外光热治疗研究[D];浙江大学;2015年

  本文关键词：过渡金属硫化物纳米材料的制备、性能及应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：281629