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关键词： 胭脂虫红   栀子黄   结构改性   复配   染色牢度   颜色参数  

摘要： 天然染料相比于合成染料具有安全、无毒、环境相容性好等优点,但其上染织物的色牢度较差。目前的改善方法主要是通过添加媒染剂以提高天然染料染色织物的牢度,但传统媒染剂大多含有重金属离子,环境不友好。天然染料胭脂虫红的结构为蒽醌类,其共轭体系的电子云密度较髙,在光照条件下易导致能级升高及氧化断裂,破坏染料的发色体系,使其分解褪色。栀子黄属于类胡萝卜素类天然染料,其长链共轭双烯结构为发色母体,也具有较高的电子云密度,光照条件下易发生氧化反应,从而裂分成分子量较小的含氧化合物,导致褪色。胭脂虫红及栀子黄结构中均含有多个羟基,亲水性较好,造成两者日晒牢度及耐汗渍牢度较低。鉴此,本文通过乙酯化途径提升胭脂虫红的染色牢度,通过对胭脂虫红进行乙酯化改性,羟基转变为羰基可降低母体结构的电子云密度,增加染料的相对分子质量及提高染料的疏水性能,改善染料的上染性能和染色牢度。文中采用两种方法提高栀子黄的染色牢度:一是通过碱性水解除去染料分子两端的亲水性供电糖基,增加染料的疏水性,降低母体结构电子云密度,提高结构光稳定性及色牢度;二是采用复配方法进行分子修饰,即添加抗氧化剂抑制染料的氧化分解来提高染料色牢度。对改性前后天然染料胭脂虫红及栀子黄的分子结构进行uv、ft-ir表征分析并对染色织物进行金相显微镜分析,测试染料上染阳离子改性棉的颜色参数和色牢度,包括日晒牢度、耐汗渍色牢度、耐摩擦牢度,并对改性前后织物的染色效果进行比较。所得结论如下:(一)胭脂虫红乙酯化结构改性的最优制备条件为:乙酸酐用量为50ml/g胭脂虫红,无水乙酸钠用量为4.0g/g胭脂虫红,80℃反应2.0h。最优化条件乙酯化改性胭脂虫红上染阳离子改性棉日晒牢度比未改性胭脂虫红提高0.5级,耐酸汗渍牢度棉沾色提高1级,耐碱汗渍牢度棉沾色及摩擦牢度也均比未改性胭脂虫红有不同程度提高。改性前后胭脂虫红上染阳离子改性棉织物的色光发生了明显变化,改性后染色织物表观色深变浅,且亮度增加。改性后胭脂虫红上染阳离子改性棉提升性能优于未改性胭脂虫红的染色品。(二)栀子黄碱性水解结构改性的最优制备条件为栀子黄用量0.5g,naoh用量为0.09g/0.5g栀子黄,正丁醇用量为80ml/0.5g栀子黄,反应温度70℃条件下反应4.0h。阳离子改性棉用改性栀子黄上染后的提升性能优于未改性栀子黄,且改性后栀子黄的最大吸收波长发生蓝移,其上染阳离子改性棉织物的颜色变浅,k/s值较改性前有所减小。改性栀子黄对上染阳离子改性棉织物的日晒牢度、耐汗渍牢度和耐摩擦牢度较改性前均有所提高。其中,日晒牢度从2级提高到3级;耐酸汗渍牢度的棉、毛沾色级数分别从2级、4级提高到3级、5级;耐碱汗渍牢度的棉、毛沾色级数分别从2级、4-5级提高到3级、5级;耐干摩擦牢度基本不变,仍为4级,耐湿摩擦牢度从3级提高到4级。(三)抗坏血酸、没食子酸正丙酯、BHA(3-叔丁基-4-羟基苯甲醚)、槲皮素四种复配剂均会导致复配栀子黄上染阳离子改性棉织物的K/S值降低,使织物颜色变浅;BHA复配的栀子黄能使织物亮度得到提升,其他三种试剂均导致织物亮度减小;另外,四种复配剂复配的栀子黄上染阳离子改性棉织物的鲜艳度有明显降低。(四)四种复配剂中,抗坏血酸和BHA(3-叔丁基-4-羟基苯甲醚)对栀子黄染色织物的日晒牢度几乎没有提高,但对织物的耐酸、碱汗渍牢度提高了0.5级;没食子酸正丙酯和槲皮素可将织物的日晒牢度级数提高1级,但对织物的耐酸、碱汗渍牢度无明显提升;四种复配剂对织物的干摩擦牢度可提升0.5级,湿摩擦牢度可提升1级。

关键词： 超分辨荧光成像   STED   线粒体   菁染料  

摘要： 光学显微成像具有非接触、无损伤等优点,是长期以来生物医学领域研究的重要工具。因为光学衍射极限的存在,光学显微镜的分辨率极限自1873年以来止步于200nm这一极值,无法获得尺寸在200nm以内生物结构的清晰图像。超分辨技术的诞生是本世纪光学显微成像领域的重要突破,为生物科学的研究提供了不可替代的有力工具。超分辨光学成像(Super-resolution Optical Microscopy)[1]技术泛指分辨率打破了光学显微系统分辨率极限的显微技术,目前常见的超分辨成像技术主要有两种途径:一是基于点扩展函数工程的方法实现超分辨,例如受激发射损耗显微技术(Stimulated Emission Depletion Microscopy,简称STED);二是基于单分子定位实现超分辨,例如光激活定位显微技术(Photo activation Localization Microscopy,简称PALM)、随机光学重构成像(Stochastic Optical Reconstruction Microscopy)等。线粒体膜,尤其是内膜在线粒体生理过程中发挥着非常重要的作用,研究线粒体膜结构与功能具有重大意义。荧光成像具有灵敏度高、操作简单、成本低等优点而广受关注,荧光染料作为荧光成像过程中的重要环节具有非常重要的地位,而常规荧光染料,如Rhodamine123和JCT-1等线粒体染色剂,由于自身分子结构与电荷分布等特征优先定位于线粒体基质,对线粒体膜结构有选择性染色的长波长染料比较少见,尤其是能同时超分辨成像线粒体膜结构的荧光探针更是稀缺,因此需要开发新型超分辨荧光探针对线粒体膜结构进行成像研究。多甲川菁染料是常见的长波长荧光染料,例如Cy5,Alexa-647等[2]常用于STORM超分辨成像,但这类染料存在一些问题,如光稳定性差、荧光量子产率不高等,需要开发性能优异的新型菁类荧光染料。与Cy5染料相比,方酸菁染料是一类耐光漂白性好,荧光量子产率高的染料,但其水溶性差、活细胞内染色定位性差等问题。基于上述考虑,开发新型菁荧光染料成为迫切需要,使其同时兼具方酸类染料与甲川类菁染料的优点,更好的用于超分辨荧光成像。本硕士论文工作主要搭建了一套STED超分辨荧光成像系统及开发了一类新型菁染料用于活细胞线粒体内膜结构的特异性荧光标记与STED超分辨成像研究,主要内容包括以下几个方面:***超分辨成像系统的搭建,使用已知纳米荧光材料对STED系统进行相关参数指标的标定;2.新型菁染料(后均简称为探针1)的制备与光谱性能研究,包括吸收,发射光谱,荧光量子产率测试,对细胞进行染色等生物实验等;3.探针1用于活细胞成像实验及STED超分辨成像研究。本硕士论文工作的创新点主要包括以下两点:1.设计制备了一种新型的菁染料探针,可靶向定位共价标记活细胞线粒体膜,其效果优于商用线粒体标识剂罗丹明123;2.搭建了一套STED超分辨成像系统,并获取了用探针标定的RAW-7细胞线粒体膜的超分辨图像,其分辨率与共聚焦成像相比有明显提高。

关键词： 染料敏化太阳电池   TiO2纳米棒阵列   TiO2纳米管阵列   等离激元   光催化  

摘要： 在染料敏化太阳电池（DSSC）中,光阳极材料起着吸附染料,将受到光照而产生的光生电子传输到导电层,并流向外电路的作用。因此关于半导体阳极薄膜的研究受到了全世界科学家的关注,是染料敏化太阳电池的重要课题之一。在目前的研究中,纳米ZnO、TiO2、SnO2、SrTiO3等半导体氧化物,都可以作为制备染料敏化太阳电池的半导体薄膜材料。但是到目前为止,在诸多可用材料中,DSSC中应用的绝大部分半导体材料仍是TiO2。传统的光阳极采用TiO2纳米颗粒,主要是由于纳米颗粒可以提供较大的比表面积,然而其存在表面态和晶界,载流子传输会受到限制且易复合。相比于纳米颗粒,垂直有序的一维纳米TiO2薄膜具有较快的电子传输速度,因此能够有效减少晶界及表面态造成的影响。本文采用水热法在FTO导电玻璃基板表面制备具有棒状结构的TiO2光阳极薄膜,并将其应用于染料敏化太阳电池。在确定了最佳合成条件的基础上,我们又在不同条件的环境下用酸刻蚀棒状薄膜得到了管状薄膜。我们发现在酸性环境中,120℃下刻蚀5小时可以得到稳定的管状阵列薄膜。利用酸性环境将TiO2棒状结构的薄膜刻蚀成管状结构,这样的结构有更加开放的空间,增加光子的散射和光子的路程,加大光吸收效应;此外由于其有序垂直的结构,有利于电子传输,减小界面复合,有利于电解质的充分分散,并且在半导体与电解质之间形成的三维尺度界面有利于促进光化学反应的发生。在此基础上,通过优化其结构,获得较高质量较好性能的阳极薄膜,进一步提高电池的光电流及能量转换效率。我们利用氧化还原反应制备金属纳米粒子,通过浸渍法将金属纳米粒子负载到阳极薄膜中,利用等离激元效应来提高阳极薄膜对光的利用率,进而提高电池的光电转换效率。同时,通过在纳米棒与纳米管TiO2薄膜表面修饰一层P25纳米颗粒,进一步改善光阳极形貌,提升染料敏化太阳电池性能。最后,进行各项表征,测试相应条件下制备的电池性能。根据对TiO2薄膜形貌、结构优化技术、电池效率等的分析,探明薄膜结构以及等离激元效应对DSSC电池光电性能的影响。

关键词： 氧化亚铜   氧化锌   贵金属负载   可见光   光催化降解   光电化学分解水  

摘要： 通过发展光催化和光电化学技术来有效的开发利用太阳能资源,是解决当前环境污染和能源短缺的有效途径。近年来,设计具有高效光催化活性的半导体材料作为光催化剂,被广泛应用于光催化降解有机染料、光电化学分解水。但是,由于半导体光催化剂的光生电子空穴对的高复合率,限制了半导体材料的高效利用。通过构筑金属/半导体异质结构可以有效地提高半导体光催化剂的光催化降解性能和光电化学分解水性能。本文主要采用在金属氧化物半导体表面沉积贵金属(Au)的方法控制合成金属-半导体复合材料:Au@CuO肖特基(Schottky Contact)异质结构和Au@ZnO 纳米棒阵列(Nanorod Arrays,NRAS)异质结构。在 Au 和 CuO、Au和ZnO之间形成的肖特基势垒或/和Au纳米粒子的表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR),促进 CuO 和 ZnO 光生电子和空穴对的分离,抑制其复合,从而提高CuO和ZnO光催化剂在降解有机污染物和光电化学(Photoelectrochemical,PEC)分解水方面的利用效率。研究内容包括:1.采用简易的水热法,以醋酸铜、氢氧化钠为原料,通过调控还原剂的浓度、滴加速度和反应时间合成立方结构的CuO微纳材料,然后在混合分散剂中还原氯金酸溶液构筑出Au@CuO肖特基异质结构。利用三电极体系,分别以CuO微纳立方结构和Au@CuO肖特基异质结构为工作电极,测试可见光条件下的瞬时光电流-时间特性曲线(I-t),得到了Au@CuO肖特基异质结构的光电流密度约为纯的CuO微纳立方结构的3倍。2.选用甲基橙溶液作为模型污染物,以所制备的CuO微纳立方结构和Au@CuO肖特基异质结构作为光催化剂,研究在可见光条件下催化降解甲基橙,结果表明,Au@CuO肖特基异质结构降解甲基橙的速率是纯CuO微纳立方结构的1.2倍。研究表明,由于在Au纳米粒子与CuO微纳立方结构界面形成了 Au指向CuO的内建电场和肖特基势垒的协同作用,光生电子和空穴被有效的分离,从而增强了 Au@CuO肖特基异质结构的光催化和PEC性能。3.采用ZnO种子辅助电化学沉积法,在FTO表面控制合成ZnO纳米棒阵列(Nanorod Arrays,NRAS),然后通过光照还原的方法在ZnO表面沉积了不同量的Au纳米颗粒,构筑Au@ZnONRAS异质结构。采用三电极体系,分别以ZnONRAS和不同含量的Au纳米粒子修饰的Au@ZnO NRAS光催化剂作为工作电极,研究了可见光条件下的光电流-电压(I-V)、瞬时光电流-时间特性曲线(I-t)。Au@ZnONRAS异质结构在可见光条件下具有良好的光响应性能,随着沉积Au纳米粒子的含量增加,Au@ZnONRAS异质结构的光电流密度增强,表明在可见光条件下Au纳米粒子的表面等离子共振效应促进了 ZnO NRAS对可见光的响应,提高了 ZnO的PEC分解水性能。

关键词： 染料工业   市场需求分析   述评  

摘要： 介绍我国"十二五"期间染料工业生产能力、产量、品种发展概况和发展形势,讨论"十三五"期间影响染料工业发展的因素及发展方向。

关键词： 光电性能   制氢   有机光敏染料   D-π-A-π-A构型  

摘要： 选择N,N′-二甲基苯胺作为电子给体,乙炔基和苯基作为π桥键,苯并噻二唑基团作为辅助受体,氰基丙烯酸为电子受体设计合成了一个具有D-π-A-π-A结构的有机染料OD2。对该染料的光谱性能和电化学性能进行了研究,并将其用作光敏剂引入太阳能光电转化和光解水制氢领域。当OD2应用于光伏领域:在AM1.5(100 m W?cm-2)的光强下,OD2敏化的电池的光电转化效率(η)为4.40%(短路电流密度(Jsc)=10.58m A?cm-2,开路电压(Voc)=630 m V,填充因子(FF)=0.65);当OD2应用于染料敏化可见光催化制氢领域:在300 W氙灯光源可见光照射10 h,OD2敏化的Pt/Ti O2在p H=7.0,10%(φ,体积分数)三乙醇胺水溶液中的催化转化数(TON)为140,相应的表观制氢量子产率(ΦH2)仅为0.42%。显然,OD2在光电转化领域比可见光催化分解水制氢领域更具有应用潜力。

关键词： 活性炭   染料   竞争吸附   分子量   中孔孔容  

摘要： 为探讨GAC(颗粒活性炭)的Vmes(中孔孔容)对双组分染料吸附行为的影响,对GAC进行改性,得到Vmes分别为0.16、0.25、0.30、0.50 cm3/g下的中孔GAC,并对MB(亚甲基蓝)、CV(结晶紫)、MO(甲基橙)进行了单组分和双组分体系的吸附试验.结果表明:1单组分体系中,随着Vmes的增加,各染料的饱和吸附量均增大,MB从88.98 mg/g增至226.69 mg/g;CV从56.04mg/g增至105.17 mg/g;MO从64.87 mg/g增至129.66 mg/g.2在由MB和MO组成的分子量接近的双组分体系中,两种染料表现为拮抗作用;随着Vmes的增加拮抗作用增强,并且对MB的拮抗作用大于对MO的作用.3在由MB和CV组成的分子量相差较大的双组分体系中,对于分子量较小的染料MB表现出拮抗作用,随着Vmes的增加,拮抗作用逐渐减小;对于分子量较大的染料CV来说,随着Vmes的改变吸附行为发生改变,当Vmes小于0.25 cm3/g时表现为协同作用,大于0.30 cm3/g转变为拮抗作用,并且随着Vmes的增大逐渐增强.研究显示,染料分子的物理形态对双组分物质竞争吸附的影响起到决定性作用,而吸附剂Vmes的增加促进了对单双组分染料分子的吸附容量增加.

关键词： 氟化硼   喹啉   苯并咪唑   三苯胺   荧光  

摘要： 以2-甲基-8-苯并咪唑基喹啉和4-甲酰基三苯胺为反应物,合成了硼氟荧光染料,并通过核磁共振氢谱、碳谱、质谱进行了结构鉴定。通过紫外-可见光吸收及荧光光谱测试表明,染料在非极性溶剂(甲苯)中的Stokes位移为96 nm,荧光量子产率为0.638;在极性溶剂(甲醇)中的Stokes位移为162 nm,荧光量子产率为0.003;在固态下呈现较强的荧光,Stokes位移为178 nm。

关键词： 金属有机框架   合成   结构   降解   有机染料  

摘要： 近年来,随着新材料的深入研究,金属有机框架材料已成为研究者们的实验热点,逐步成为一种新型的功能材料。本文从材料的合成、结构影响因素、降解有机染料领域等方面介绍了金属有机框架材料,并对其作了展望。

关键词： C-TiO2   核壳结构   高晶相   UV-Vis   光催化  

摘要： 以二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯,异丙醇和尿素为原料,通过简单的一步无模板溶剂热法合成了核壳结构C-TiO_(2)复合材料前驱体,随后在氩气条件下不同温度煅烧得到高晶相CTiO_(2)复合材料。运用SEM、TEM、XRD、XPS、Raman、TG、N_2吸附-脱附、UV-Vis漫反射等技术对样品进行表征、并在UV-Vis光照射下分别对Rh B、MB、CR 3种染料溶液进行了催化降解测试。结果表明:550℃煅烧的样品的催化性能最佳,其为高晶相的锐钛矿相TiO_(2)材料,并包含少量的碳,而且550℃煅烧的样品依然保持了核壳结构。比表面积能够达到85.69 m^2/g、孔直径为16.4 nm、孔体积为0.423 m^3/g。其优越的催化性能可归于较大的比表面积能够提供吸附更多的染料分子;核壳结构更有利于捕获更多的光量子;高晶相更有利于催化过程中电子-空穴对的分离。