以四氯化钛为原料, 硫酸铵为分散剂, 尿素为前驱物, 采用一步溶剂热法成功制备出核壳结构纳米TiO2微球。通过控制溶剂热温度对TiO2微球的结构参数(核壳尺寸、晶粒尺寸、比表面积和孔径等)进行调控, 并研究样品光催化降解气相苯的性能。结果表明, 随着溶剂热温度的升高, 微球核壳逐渐分离, 中空结构愈发明显, 且均为20 nm以下的纳米颗粒组成的二级结构。此类微球比表面积高达265.4 m2/g, 孔隙率高达0.247 8 cm3/g, 光吸收性能均较P25 TiO2要高, 且光吸收带边出现“蓝移”。核壳结构微球表现出吸附协同光催化降解苯的特性, 尤其是180 ℃下制备的样品光催化活性最高, 分析表明, 该优异性能得益于其核壳结构对光的充分散射和吸收、优良的结晶度, 以及较高的比表面积。
TiO2微球 核壳结构 溶剂热法 光催化 气相苯 降解 TiO2 microsphere core-shell structure solvothermal method photocatalysis gaseous benzene degradation
1 1.同济大学 材料科学与工程学院, 上海 201804
2 2.同济大学 教育部土木工程先进材料重点实验室, 上海 200092
硼硅酸盐生物玻璃以其稳定的结构和优异的生物活性而受到广泛关注, 但生物玻璃在矿化过程中活性呈现初期快而中后期慢的趋势, 造成后期的活性降低。光热可加速生物玻璃降解, 本研究制备了以氮化钛为核、生物玻璃(40SiO2-20B2O3-36CaO-4P2O5)为壳的复合生物玻璃, 利用光热场干预生物玻璃的矿化过程。结果表明, 生物玻璃具有显著的光热效应, 光热能力随氮化钛掺杂量和激光功率密度的增加而提高；在体外浸泡中, 近红外光辐照促进了生物玻璃的降解, 浸泡7 d后模拟体液中钙、硼的含量分别增加12%~16%和8%~11%, 加速了羟基磷灰石的生成；细胞增殖活性实验表明样品有良好的生物安全性。因此, 光热场可促进生物玻璃降解和矿化, 对周围细胞影响小, 有望在保障初期生物安全的同时发挥调节作用。
硼硅酸盐生物活性玻璃 核壳结构 光热性能 矿化性能 borosilicate bioactive glass core-shell structure photothermal performance mineralization
1 三峡大学电气与新能源学院，湖北省微电网创新协同中心，湖北 宜昌 443002
2 三峡大学分析测试中心，湖北 宜昌 443002
通过水热法首次合成了含有Zn、Co、Sn 3种金属元素的氢氧化物，后经强碱刻蚀、聚多巴胺包覆以及碳化和硒化成功制备出氮掺杂碳包覆ZnSe/CoSe/SnSe材料。该复合物用作钾离子电池负极时，多元金属硒化物内核表现出增强的电化学活性，且结构中的空腔缓解了循环时的体积效应；同时，导电包覆层外壳有效提升了材料电导率，并防止了钾化时活性物质粉化团聚。结果与原始材料相比，ZnSe/CoSe/SnSe@NC表现出更优异的储钾性能，其在1 A/g电流密度下经800次循环后，放电比容量仍高达193 mA·h/g。本工作对高性能钾离子电池负极材料的设计与构筑具有指导意义。
钾离子电池 负极材料 金属硒化物 中空核壳结构 包覆改性 potassium-ion batteries anode materials metallic selenides yolk-shell structure coating modification
1 北京大学 化学与分子工程学院，稀土材料化学及应用国家重点实验室，北京大学⁃香港大学稀土材料与生物无机化学联合实验室，北京分子科学中心，北京 100871
2 兰州大学 化学化工学院，甘肃 兰州 730000
近年来，将近红外光转换为短波长的可见或近红外光的稀土纳米晶上转换发光研究吸引了生物成像、纳米温度传感、太阳能电池等领域研究者的广泛关注。面向多领域的应用需求，稀土纳米晶上转换发光需提高其发光强度、发光波长以及激发波长的选择性。本文综述了纳米尺度上，通过组成、结构以及核壳结构的设计，在理解上转换发光过程的能量传递路径和上转换发光过程的基础上，提高对上转换发光的颜色、各跃迁的比例以及发光强度、发光寿命等调控的研究进展。此外，还关注了纳米晶与贵金属表面电场、表面有机分子以及环境温度的耦合在提高辐射跃迁几率、减少无辐射能量损失等方面提高其上转换发光强度的研究发展趋势。
稀土纳米晶 上转换发光 核壳结构 rare earth nanocrystals upconversion emission core/shell structure
1 郑州大学材料科学与工程学院，河南省高温功能材料重点实验室 中国 郑州 450052
2 College of Engineering, Mathematics and Physical Sciences, University of Exeter, Exeter, UK
3 濮阳濮耐高温材料(集团)股份有限公司，中国 河南 濮阳 457100
鳞片石墨的水润湿性掣肘了其在耐火浇注料中的应用，用碳化物对石墨改性是解决该问题的较佳方法。针对碳化物改性石墨制备过程中成本高、规模化困难，合成机制不清楚等问题入手，本工作采用改进的熔盐屏蔽技术，在空气中制备了核壳型SiC@石墨粉体，研究了坯体封装工艺对熔盐隔离法合成核壳结构SiC@石墨粉的物相组成及显微形貌的影响。结果表明：以Si粉和鳞片石墨粉为原料，用熔盐封装和无盐封装隔离法合成的核壳结构SiC@C粉体具有较好的水润湿性、分散性和抗氧化性。SiC@C粉体是基于熔盐法的“模板机制”生成，主要由Si经熔盐液相层扩散至SiC层表面，即Si外扩散过程控制。
碳化硅包覆石墨 改进熔盐隔离法 核壳结构 水润湿性 铝镁浇注料 silicon carbide coated graphite flake modified molten salt shielding route core-shell water-wettability aluminium oxide-magnesium oxide castables
太原理工大学 化学化工学院, 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室, 太原 030024
常见的吸附剂如13X等的硅铝比较低, 具有较强的亲水性, 但水和有机挥发份(VOCs)之间的竞争吸附, 常常会影响吸附剂对VOCs实际脱除效果。本研究利用CTABr为模板剂, 正硅酸乙酯为硅源, 对13X进行表面修饰, 制备了以13X为核, 介孔硅为壳的核壳复合材料13X@SiO2, 并以甲苯作为探针分子在穿透实验装置对改性前后沸石分别进行干/湿条件下的吸附性能测试。结果表明: 在干燥条件下, 13X@SiO2-2.6样品(制备中添加了2.6 mL正硅酸乙酯)相比13X原样的吸附量提升了18%左右。在30%和50%相对湿度下, 13X@SiO2的最优吸附容量分别提高了约53%和90%; 循环再生实验表明13X@SiO2-2.6样品经2次再生后仍保持初始样品90%的甲苯吸附量。
核壳结构 复合材料 疏水改性 有机物挥发性 吸附 core-shell structure composite material hydrophobic modification volatile organic compounds adsorption
1 淮阴工学院化学工程学院, 江苏省凹土资源利用重点实验室, 江苏 淮安 223003
2 中国科学院兰州化学物理研究所, 羰基合成与选择性氧化国家重点实验室, 兰州 730000
为解决具有MFI拓扑结构的沸石类分子筛(TS-1)孔道适用性窄的问题, 以原位晶化法合成核壳型介微孔复合分子筛xMCM-41@TS-1。结果表明: xMCM-41@S-1具有结晶完整的微孔核相和孔道规整的介孔壳层, 可以有效提高反应传质效率、降低扩散阻力, 促使活性钛中心的有效利用, 同时介孔复合结构有利于缩短物质的扩散路径, 使微孔中的积碳前驱体能及时扩散到表面。催化性能结果表明, xMCM-41-41@TS-1在丁二烯环氧化和环己烷氧化反应中的催化活性分别可以达到TS-1的3倍和2倍, 且循环稳定性远高于TS-1。
核壳结构 介微孔复合结构 活性钛中心 丁二烯环氧化 环己烷氧化 active titanium center butadiene epoxidation core-shell structure cyclohexane oxidation micro-mesoporous
陕西科技大学 轻化工程国家级实验教学中心, 陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室, 中国轻工业纸基功能材料重点实验室, 中国轻工业功能印刷与运输包装重点实验室, 西安 710021
光催化是一种绿色且高效的降解染料污染物的方式, 在水污染治理中应用广泛。本研究以SiO2为核层, 依次采用氧化还原法、改进的Stöber法及水热法合成SiO2@Ag@SiO2@TiO2多层核壳结构作为光催化剂用于染料污染物降解, 并探讨了硝酸银(AgNO3)、正硅酸乙酯(TEOS)、钛酸四丁酯(TBOT)等用量对包覆效果的影响。采用不同表征手段对样品的微观形貌、物相结构、孔结构参数和光电性能进行分析表征。结果表明, 当AgNO3、TEOS、TBOT与SiO2的质量比为5 : 2.4 : 6 : 1, 多层核壳结构每层均达到最优包覆效果。与SiO2@TiO2和SiO2@Ag@TiO2催化剂相比较, SiO2@Ag@SiO2@TiO2核壳结构的光催化剂具有更佳的光催化活性, 光照45 min可降解93%的MB溶液, 经4次循环后其光催化效率为90%。
核壳结构 光催化 二氧化钛 亚甲基蓝 core-shell structure photocatalysis titanium dioxide methylene blue
西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西省膜分离研究院，陕西省膜分离重点实验室，陕西省环境工程重点实验室，西安 710055
六价铬(Cr(VI))因其高毒性受到人们广泛关注，为提高吸附法去除Cr(VI)的效率，合成了一种新型核壳结构的聚乙烯亚胺(PEI)功能化复合纳米颗粒(Fe3O4@SiO2-NH2)，用于去除水中Cr(VI)。研究了磁性纳米颗粒的化学结构、形貌和磁性特性。考察了初始浓度、吸附时间、溶液pH值和无机阴离子对Cr(VI)吸附效率的影响。Fe3O4@SiO2-NH2在去除Cr(VI)方面表现出优异的性能，其最大吸附容量为251.83 mg/g。吸附过程具有pH值依赖性，自发性，吸热性。Fe3O4@SiO2-NH2质子化，通过静电吸引完成对Cr(VI)的吸附。同时X射线光电子能谱结果表明，部分Cr(VI)被还原为低毒的Cr(III)。Fe3O4@SiO2-NH2去除水中Cr(VI)时具有良好的重复使用性，且磁选时间仅需50 s。
复合磁性纳米颗粒 核壳结构 六价铬 吸附 composite magnetic nanoparticles core-shell structure hexavalent chromium adsorption
