中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系，安徽 合肥 230026
光学薄膜广泛应用于光学仪器和测控技术中，充斥着我们生活的方方面面，使我们的生活更加丰富多彩。不同于常规的光学薄膜应用场景，本综述重点介绍如何将光学薄膜与光学显微成像结合起来。研究方案主要是：基于负载表面等离子体波的贵金属薄膜、具有光子带隙结构的介质多层薄膜，研制出应用于无标记显微探测的平面薄膜光子元件。得益于其平面结构特性与成熟的制作工艺，该类薄膜光子元件可兼容常规明场、宽场显微成像系统，可以作为被测样品的衬底或成像系统的插件。借助于薄膜与光波的近-远场相互作用特性，该器件可以调控系统的照明光场，如实现暗场照明、全内反射照明、边缘增强照明等。通过照明方式的改变，提升成像的对比度、探测灵敏度，进而发展出多模式、高灵敏度、高对比度、无标记光学显微成像与传感系统。为充分发挥该系统结构简单、宽场、高灵敏度、无标记成像的特点，将其应用于环境光子学领域，实现了真实大气环境中单个超细颗粒物吸湿增长过程的原位、实时、无损表征，有望为大气雾霾溯源与追因研究提供有力的科学支撑和技术工具。
薄膜光场调控，介质多层薄膜 贵金属薄膜 无标记显微探测 大气超细颗粒物 激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618012
1 1.江苏大学 环境与安全工程学院, 镇江 212013
2 2.江苏大学 能源研究院, 镇江 212013
3 3.扬州大学 环境科学与工程学院, 扬州 225127
在光催化产氢反应中引入助催化剂可促进光生电子快速转移, 是提高光催化活性的有效方法。而目前, 高效助催化剂主要仍然是贵金属, 其高昂的价格极大限制了实际应用。本研究探讨了构筑非贵金属助催化剂CoN与g-C3N4 0D/2D紧密界面对光催化制氢性能的影响。负载非贵金属助催化剂CoN可以有效提高2D g-C3N4的光催化制氢活性, 负载量对其活性也有影响。构筑的0D/2D紧密界面有利于光生电子快速传输。两者的共同作用使得10% CoN/2D g-C3N4复合物光催化制氢效率达到403.6 μmol·g-1·h-1, 是2D g-C3N4单体的20倍。在CoN/2D g-C3N4复合材料中, 负载CoN作为析氢助催化剂可以显著促进电荷转移过程, 从而大幅提高光催化析氢活性。
非贵金属 CoN 助催化剂 光催化 产氢 non-noble metal CoN cocatalyst photocatalysis hydrogen production
南京理工大学 软化学与功能材料教育部重点实验室, 南京 210094
析氧反应(OER)是一种复杂的四电子转移反应, 其动力学缓慢、所需能量高, 制约了电解水制氢等新型能源技术的发展。近年来, 非贵金属复合材料因其优异的催化活性以及相比于贵金属基催化剂的成本优势而受到广泛关注。本文概述了这一研究领域的最新进展, 首先简要介绍析氧反应的机理以及材料催化性能的评价方法, 重点关注非贵金属/碳氮复合材料析氧电催化剂, 并且将非贵金属/碳氮复合材料分为金属单质/碳氮复合材料、单原子/碳氮复合材料、合金/碳氮复合材料、金属氧化物/碳氮复合材料, 从制备方法和催化活性出发, 探究氮掺杂碳材料在催化剂结构和催化剂性能中的作用, 总结分析了几类非贵金属/碳氮复合材料在电催化析氧反应中的研究进展。最后, 针对非贵金属/碳氮复合材料目前存在的问题和未来发展方向提出了建议。
析氧反应 非贵金属 复合材料 电催化 综述 oxygen evolution reaction non-noble metal composite catalyst electrocatalysis review
1 1.南昌大学 材料科学与工程学院, 江西省先进功能薄膜材料工程实验室, 南昌 330031
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
3 3.江西科技师范大学 材料机械工程学院, 南昌 330038
PdSe2薄膜主要通过机械剥离法和气相沉积法制得, 本研究采用一种简单有效的可在SiO2/Si衬底上制备PdSe2薄膜的方法。通过高真空磁控溅射技术在SiO2/Si衬底上沉积一层Pd金属薄膜, 将Pd金属薄膜与Se粉封在高真空的石英管中并在一定的温度下进行硒化, 获得PdSe2薄膜。根据截面高分辨透射电镜(HRTEM)照片可知PdSe2薄膜的平均厚度约为30 nm。进一步研究硒化温度对PdSe2薄膜电输运性能的影响, 当硒化温度为300 ℃时, 所制得的PdSe2薄膜的体空穴浓度约为1×1018 cm-3, 具有最大的室温迁移率和室温磁阻, 分别为48.5 cm2·V-1·s-1和12%(B=9 T)。值得注意的是, 本实验中通过真空硒化法获得的薄膜空穴迁移率大于通过机械剥离法制得的p型PdSe2薄膜。随着硒化温度从300 ℃逐渐升高, 由于Se元素容易挥发, Pd薄膜的硒化程度逐渐减小, 导致薄膜硒含量、迁移率和磁电阻降低。本研究表明：真空硒化法是一种简单有效地制备PdSe2薄膜的方法, 在贵金属硫族化合物的大面积制备及多功能电子器件的设计中具有潜在的应用价值。
1 华北理工大学药学院, 河北 唐山 063210
2 华北科技学院环境工程学院, 河北 廊坊 065201
3 唐山博亚树脂有限公司, 河北 唐山 063001
4 华北理工大学材料科学与工程学院, 河北 唐山 063210
5 华北理工大学分析测试中心, 河北 唐山 063210
6 华北理工大学电气工程学院, 河北 唐山 063210
表面增强拉曼光谱技术对分子具有特异性识别以及快速无损检测的能力, 使其在药物检测方面具有重大的潜力。 通过贵金属和氮化钛之间协同作用, 使复合基底具有较高的SERS性能, 提供了一种基于SERS技术的药物检测方法。 采用电化学沉积及自组装法, 制备出贵金属/氮化钛复合薄膜。 研究表明, 在复合薄膜中存在面心立方晶型TiN、 金属单质Au和Ag三种物相; 电子显微镜显示平均粒径分别为90和50 nm的金属Au和Ag颗粒均匀分布在TiN薄膜表面; 基底的紫外-可见吸收图谱中出现了贵金属金与银纳米颗粒及TiN薄膜三者的特征等离子体共振吸收峰。 以该复合薄膜为SERS基底, 对烟酸溶液进行拉曼检测。 结果显示, 贵金属/氮化钛复合薄膜对烟酸具有显著的SERS效应, 最低检测浓度为10-5 mol·L-1, 对1 033 cm-1处烟酸拉曼信号强度及浓度取对数, 发现两者间呈一定线性关系, 其R2为0.969, 得益于TiN, Au和Ag之间可发生表面等离子体共振引起电磁场增强, 以及电荷转移效应。 研究还发现, 烟酸通过COO-基团垂直吸附在贵金属/氮化钛基底表面; 在酸性环境下, 烟酸N原子质子化主要以阳离子N+H(Ⅰ)形式存在; 在碱性环境时, 主要以阴离子COO-(Ⅲ)形式存在。 绞股蓝总甙溶液中模拟烟酸非法添加, 该复合基底对其最低的拉曼检测浓度是10-5 mol·L-1, 为现场快速检测非法添加药物提供了新途径。
贵金属/氮化钛 银胶 烟酸 表面增强拉曼光谱 Novel metal/titanium nitride Silver colloid Nicotinic acid SERS 光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2092
1 吉林大学第二医院心血管内科, 吉林 长春 130021
2 长春理工大学化学与环境工程学院, 吉林 长春 130022
3 宁波钢铁有限公司, 浙江 宁波 315807
4 中国检验检疫科学研究院, 北京 100123
5 中检国研(北京)科技有限公司, 北京 100123
稀土氟化物纳米材料及其贵金属复合物具有独特的光、 电、 磁性质, 在生物标记、 光学储存、 显示、 防伪等领域有着广泛的应用, 已成为材料科学领域的研究热点之一。 采用微乳液法制备了NaYF4∶Yb3+, Ho3+和NaYF4∶Yb3+, Ho3+@Au复合材料, XRD测试表明NaYF4∶Yb3+, Ho3+的结晶情况良好, 无杂质峰, 为立方相, NaYF4∶Yb3+, Ho3+@Au产物的衍射峰中同时含有NaYF4与Au两种晶相； SEM图像显示两种纳米粒子均为形貌、 尺寸较为均一的球形粒晶为58 nm左右； 上转换光谱中显示Ho3+在484, 682和767 nm处具有很高的发光强度, 分别对应于5S2→5I8, 5F5→5I8, 5S2→5I7跃迁。
稀土氟化物/贵金属 微乳液法 生物标记 Rare earth fluoride/Precious metal Microemulsion method Biomarker 光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1793
采用极化电流微分方程，对贵金属中自由电子与外电场的共振过程进行描述。将该微分方程与麦克斯韦方程相结合，运用时域有限差分(FDTD)方法，在粒子PIC模拟软件CHIPIC3D的基础上，实现了电子激励表面等离极化激元(SPPs)的模拟。通过对100 keV电子平行于银薄膜表面运动、激励起表面等离极化激元的模拟，观测并分析了SPPs的场强及模式在银薄膜表面的分布，并验证了模拟结果的正确性。
贵金属 时域有限差分法 粒子模拟 电子 表面等离极化激元 noble metal finite-difference time-domain method particle-in-cell simulation electron surface plasmon polaritons 强激光与粒子束
2018, 30(4): 043101
1 西北师范大学 生命科学学院, 甘肃 兰州 730070
2 甘肃省生物电化学与环境分析重点实验室, 甘肃 兰州 730070
为了更好地研究贵金属纳米簇的合成机理、扩展贵金属纳米簇-电化学传感器的应用, 阐述和比较了贵金属纳米簇的制备方法、电化学发光原理及特点,重点介绍了贵金属纳米簇-电化学传感器在生命分析领域的应用进展及本课题组相关研究,并展望了其发展和应用前景, 以期为贵金属纳米簇电化学传感器在生命分析中的研究提供一定的参考。
贵金属纳米簇 电致化学发光 电化学生物传感器 生命分析 noble metal clusters (MNCs) electrogenerated chemiluminescence (ECL) electrochemical biosensor life analysis
台州学院 医药化工学院, 浙江 台州 317028
先采用一步溶剂热法和水热法制备了碳包覆的Ag@Fe3O4核壳型磁性纳米粒子, 然后通过表面氨基化改性后与巯基乙酸修饰的CdTe量子点反应, 将量子点键合到磁性微球上, 最后在其表面包覆上一层二氧化硅壳层, 制备出具有荧光增强的Ag@Fe3O4@C-CdTe@SiO2磁性荧光复合材料。实验结果表明, 该纳米粒子的平均粒径大约为150 nm, 磁饱和强度为224 A/g (22.4 emu/g), 在室温下具有较好的磁性能。其中Ag@Fe3O4@C-CdTe磁性荧光纳米粒子的荧光强度大于Fe3O4@C-CdTe, 其主要原因是内核为45 nm的 Ag纳米粒子具有表面等离子体共振作用, 能够使其表面或附近的量子点荧光得到增强。
多功能纳米粒子 贵金属 荧光增强 核壳结构 multifunctional nanoparticles noble metal enhanced-luminescent core-shell
