氮掺杂纳米孔状氧化钨电极

掺杂是改善过渡金属氧化物可见光响应常用的方法。大量研究表明,稀土等金属离子掺杂可显著提高半导体材料的光催化性能,然而金属掺杂可能导致催化剂热稳定性降低且引入光生电子和空穴的复合中心从而降低其光电性能。非金属掺杂如C,N,F和S掺杂可提高半导体材料的热稳定性和导电性,并通过在导带和价带之间形成“中间能级”而提高材料对可见光的响应。氮掺杂可显著提高半导体材料对可见光的吸收效率。

纳米多孔氧化钨制备方法:
1)钨片的处理方法:先将钨片切成10mm x 15mm的小片,采用水磨砂纸逐级打磨至表面无划痕,再分别用丙酮、异丙醇、甲醇和去离子水超声清洗15min,氮气吹干以备用。
2)采用两电极阳极氧化法,以金属钨片作为阳极,10mm x 15mm 大小的铂片作为对电极,放入电解槽中,两电极之间的距离是25mm。将电解槽置于恒温水浴槽中,调节水浴温度以控制反应温度;钨片反应面积为0.88cm2。添加一定量配置好的含不同浓度NH4F的1mol/L的(NH42SO4溶液电解质。

稳态光电流谱
(不同反应温度的氮掺杂纳米孔状WO3电极的稳态光电流谱)

氮掺杂的方法:
将制备好的自组装纳米孔状WO3置于管式炉,通入NH3/N2(体积比1:2)混合气体,以5℃/min的升温速率加热到一定温度,并保温一定时间,然后自然降温到室温。NH3和N2的纯度均为99.999%,流量为120ml/min。
光电转换效率谱
(不同反应温度的氮掺杂纳米孔状WO3电极的光电转化效率谱)

能带结构示意图
(氮掺杂及纯纳米孔状WO3电极的能带结构示意图)

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CsxWO3类过氧化物模拟酶(2/2)

CsxWO3纳米材料可以催化H2O2产生强氧化性的羟基自由基,高效氧化3,3’,5,5’ -四甲基联苯胺(TMB)产生显色反应。具有反应时间短、显色快、催化效果和适用性都要高于天然过氧化物酶的特点,可应用于血液、食品中葡萄糖含量的检测。
 
CsxWO3类过氧化物模拟酶的制备方法:
1.将WCl6在搅拌下溶解于无水乙醇中,加入CsOH.H2O,分散均匀后,再加入无水冰醋酸;
2.将所得混合溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中,235°C反应20h;
3.离心水洗,乙醇清洗数次,然后在60°C下真空干燥12h制得CsxWO3纳米材料。
 
具体为:0.2976g WCl6在强烈搅拌下溶解于40mL无水乙醇中,然后将0.0636g CsOH-H2O加入到之前溶解的微黄色的WCl6乙醇溶液中;在混合溶液分散均匀后将10mL的无水冰醋酸加入到上述溶液中,将混合溶液转移到100mL的聚四氟乙烯反应釜中,在235°C反应20h,得到深蓝色的产物,离心水洗,乙醇清洗数次,最后得到的产物在60°C下真空干燥12h。
 
水溶液中葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化下和氧发生反应可定量产生H2O2,而CsxWO3纳米材料可催化H2O2产生强氧化性的羟基自由基,然后将TMB氧化成oxTMB,通过测定oxTMB的紫外吸收值,间接检测出溶液中葡萄糖含量。
 
CsxWO3纳米材料能够催化H2O2氧化底物产生显色反应:将CsxWO3纳米材料、TMB和H2O2加入到25 mM, pH=4.0的PBS缓冲溶液中,摇匀,反应30 min,然后用紫外分光光度计测定652nm波长的吸收值。CsxWO3+H2O2+TMB实验组相比于其他对照组具有较高的吸收值,说明CsxWO3纳米材料的确能够催化H2O2将TMB氧化成oxTMB。
 
CsxWO3纳米材料具有类过氧化物酶的催化活性被发现后,随后其即被应用于溶液中葡萄糖含量的测定。CsxWO3纳米材料作为类过氧化物酶用于葡萄糖的测定,具有反应时间短、显色快等优点,其催化效果和适用性都要高于天然过氧化物酶。且相比于辣根过氧化物酶(HRP),具有制备工艺简单,成本低,化学活性稳定等优点,可以作为天然过氧化物酶的替代物。与葡萄糖氧化酶联用,可构建简单、快速、低成本的比色法用于检测葡萄糖浓度,检测限为0.1 μ Mo。

HRP
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CsxWO3类过氧化物模拟酶(1/2)

糖尿病现已经成为影响人类正常生活的一种疾病,一般情况下人体内的葡萄糖的浓度为3-8mM,而糖尿病患者体内的葡萄糖的浓度为9-40mM。葡萄糖浓度是诊断糖尿病的一项关键性的指标,目前已经有很多的检测方式用于检测葡糖糖的浓度,常见的有:高效液相色谱、电化学、比色法等。其中比色法因与其它方法相比较具有较高的灵敏度、操作简便、成本低等优点受到人们更多的关注。而大量的葡萄糖传感器是基于辣根过氧化酶比色法建立起来的,但是,天然酶来源有限,提纯困难,价格昂贵,而且为了保持其洁性,对实验条件和操作环境的要求都较为苛刻,使其应用受到了极大的限制,因此模拟酶的开发及应用研究越来越受到人们的关注。
 
自从Fe3O4纳米颗粒被发现具有与辣根过氧化酶类似的催化性质后,人们研究出了一系列具有类过氧化物酶功能的纳米材料。这类纳米模拟酶具有制备过程简便、贮存条件简单、成本低、耐高温和耐酸碱等优点,已经成为了人们重点研究的对象,因此继续发现新的蕴含催化活性的纳米材料,发掘新型的纳米模拟酶是目前研究的一个重要方向。通过我们的前期调研发现许多具有光热效应的纳米材料比如Fe3CVCuS、普鲁士蓝、Au等都具有纳米模拟酶的性质。根据之前Chong shen Guo等人在Nanoscale上报道了 CsxWO3作为光热材料,在近红外处具有很高的吸收,且具有高转换率,因此可以用于肿瘤的光热治疗。基于以上的研究有学者认为CsxWO3纳米棒也可能具有类似的模拟酶的催化活性和应用,这个设想是首次被提出和验证。
 
CsxWO3纳米材料可以催化H2O2产生强氧化性的羟基自由基,高效氧化3,3’,5,5’ -四甲基联苯胺(TMB)产生显色反应。具有反应时间短、显色快、催化效果和适用性都要高于天然过氧化物酶的特点,可应用于血液、食品中葡萄糖含量的检测。

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硬质合金模具使用现状

目前在模具制造领域,硬质合金材料已经成为了不可或缺的角色。随着加工产品的复杂性不断增大,产品性能要求的不断提高,相关研究人员也将开发新型硬质合金材料作为研究方向之一。前些年,新型硬质合金材料以Fe、Ni代替Co为主,主要用于YG15、YG20、YG25等对强韧性要求高的冷镦模和冷挤压模。而近年来,研究热门转向了超细晶以及纳米晶硬质合金和梯度结构硬质合金。细晶和超细晶硬质合金已面世,就如细晶YG8硬质合金拉丝模在控制小于1mm钢丝时,效率是普通拉丝模的3倍。而梯度硬质合金又可分为成分梯度和组织结构梯度,一般采用金属溶液渗透处理进行生产。此外,还有镶铸镶嵌硬质合金热作模具,其在轧管和线材轧制等方面取得了非常良好的效果。

基于金属拉伸变形对模具产生不均匀磨损机理,研究人员提出了最大以及最小拉拔角理论。发现国产模具与国外模具使用寿命的差距主要在于角度的设计上,国外的模具在模心底部与模套内孔底面中心接触部位采用了双凸面设计,其能够使受力最大的中心部位紧密贴合,四周的孔隙又可供过盈配合。由此国内的一些厂家也得到启发,对相应的模具做出了结构上的改进,尤其是在原来设计的六角硬质合金凹模上进行了改进,使之成为六瓣镶套组合使用,这样一来既节约了硬质合金的使用量又使得装配简单、更换方便(损坏一瓣可逐一更换)。在加工与装配技术方面,硬质合金一般采用热压或冷压镶套以及真空钎焊。

硬质合金模具

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硬质合金模具简介

与传统的钢制模具相比,钨钴类的硬质合金模具具有高致密度、高硬度、高强度、低热膨胀系数以及优良的耐磨耐蚀性等优点,使用寿命是钢模的几十倍。常用的硬质合金模具牌号有YG3、YG6、YG6X、YG8、YG15、YG20、YG20C、YG25等,还有一些无磁合金模具材质。根据用途的不同,硬质合金模具还可分为:硬质合金拉丝模、冷镦冷冲模、整形模、无磁合金模、热作模等。

其中硬质合金拉丝模占绝大部分,其主要用于金属压力加工中通过外力作用是金属强行通过模具,金属横截面积被压缩从而获得所要求的横截面形状和尺寸。由于塑料拉丝模与钢制拉丝模的耐磨性较差、使用寿命较短,而金刚石拉丝模虽然有着极高的硬度和耐磨性,但是其成本相对较高,综合看来,硬质合金拉丝模各项性能优异且成本适中,是拉丝模材料的主体;冷镦模和冷冲模都是装在相应的机械上使用的,通过施加变形力,使坯料预成型。硬质合金材料的硬度以及耐磨性优良,使用寿命在5000-6000万次,尺寸基本不发生改变,从而有效保证了产品的尺寸精度;而无磁合金模一般用于磁性材料的生产。在无磁硬质合金出现前,一直采用的是无磁钢,其模具性能较差、硬度较低且使用寿命较短,使用一段时间后模具内壁发生严重的拉毛以及变形等现象,从而使得磁性材料的尺寸精度以及表面质量受到极大的影响。而无磁硬质合金通过严格控制碳含量以及添加微量元素(Cr、Mo、Ta、NiB、Al、VC)等方法制取,其优异的性能可以完全取代无磁钢并大幅提升工作效率;热作模用的硬质合金市场上暂无标准牌号,其在红硬性以及耐磨性和淬透性方面有特殊要求。

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龙年首周钨价开门红。