中科院兰化所：柔性二氧化钛基纳米杂化材料制备技术取得重要进展

中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室刘维民、周峰研究员带领的课题组在多孔二氧化钛纳米管制备高韧性同轴纳米杂化材料方面取得了重要进展。该研究将导电聚合物或金属纳米线和纳米管沉积在二氧化钛纳米管中形成两相交替排列的杂化复合材料,为高韧性二氧化钛纳米管／导电聚合物（半导体,金属）纳米线和纳米管同轴材料的大面积制备提供了新的便捷途径。     

有机/纳米二氧化钛杂化材料的合成与表征

采用溶胶 -凝胶聚合法 ,制备了稳定的纳米二氧化钛 /有机聚合物改性的杂化材料。研究了不同的反应方法对该杂化材料的粒子形状、溶液稳定性和光折射率的影响。红外光谱和透射电镜分析表明 :该材料是由内部的Si -O -Ti键和表面有机聚合物组成的 ,并且有纳米尺寸的结构。该杂化材料在甲苯 /丁醇组成的混合溶剂中具有良好的稳定性     

聚合物一维纳米材料的研究进展

综述了聚合物纳米线和纳米管等聚合物一维纳米材料的制备方法、机理和应用。聚合物纳米线的制备方法主要有静电纺丝法、多孔模板法、自组装法三种。聚合物纳米管的制备包括多孔模板法、线模板法、自组装法等方法。本文评述了其研究现状,展望了其可能的应用前景。     

二氧化钛基核/壳复合材料的研究进展

由于具有优异的光催化性能,二氧化钛在光电转换、光催化等新兴领域获得了大量的应用.而以二氧化钛为核的核/壳结构复合材料,由于可以产生不同于其本身和壳体材料的独特的全新性能,近年来受到了越来越多的关注.根据壳体材料的不同,从制备方法、表征和物性研究等方面分别介绍了以单质、聚合物、无机氧化物和杂化材料为壳的二氧化钛基核/壳结构复合材料的研究进展.最后展望了二氧化钛基核/壳结构复合材料的发展前景.     

阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的形貌

采用阳极氧化法,以NH4F-乙二醇-水溶液为电解质,在钛片上制备了TiO2纳米管阵列,并研究了电解电压和电极距离对TiO2多孔薄膜形貌的影响。结果表明,通过优化电解电压,可以调控二氧化钛纳米管阵列的内径在20～145nm之间;通过调节两电极间的间距,在金属钛片上制备了完整的二氧化钛纳米孔阵列。并采用有限元模拟二氧化钛层中的电流密度分布,探讨了二氧化钛纳米管阵列和纳米孔阵列的形成。     

生物分子模板法制备低维金属纳米材料研究进展（Ⅱ）

本文概述了蛋白质、DNA等生物分子模板表面化学沉积制备低维金属纳米材料的最新研究进展。蛋白质可自组装形成不同层次的纳米结构,而DNA分子可自组装形成纳米线和网状结构。这些不同的纳米结构可作为模板,化学沉积,制备金属纳米管、纳米线等一维或二维纳米材料。金属纳米管和纳米线具有导电、导热、磁性和具有特殊的量子效应,在电磁活性复合材料,可控缓释系统、纳米器件和纳米电路等领域有重要的应用前景。     

宁波材料所在二氧化钛纳米管阵列结构研究中取得进展

中国科学院宁波材料技术与工程研究所表面事业部科研人员采用电化学方法在钛基体表面原位构筑二氧化钛纳米管阵列结构用于气体净化和污水的深度处理。该技术通过制备纳米管阵列结构,提高二氧化钛的比表面积,显著提高催化降解效率。利用非金属元素掺杂,实现了二氧化钛结构可见光下对污水和气体的高效降解和净化作用,对缓解雾霾有一定效果。     

溶液浸润法制备PS纳米管及其形成机理的初探

首次以孔径仅有200nm的阳极氧化铝(AAO)为模板，采用聚合物溶液浸润模板的物理技术，通过不同方法成功制备了常规分子量的PS纳米管及其阵列结构。SEM和TEM测试结果表明，有效地调整和控制制备方法和工艺，可制备出不同管壁厚度的聚合物纳米管．也可制备出管壁带有多孔的纳米管，还可制备出纳米线。探索了多孔模板法制备聚合物纳米管的机理。     

氮掺杂二氧化钛纳米管制备与光催化性能

以多孔氧化铝为模板,采用溶胶凝胶法制备出二氧化钛纳米管,在氨气气氛下进行了氮掺杂。用TEM、XRD、DRS等对其进行了表征,并通过降解碱性藏花红溶液研究了其光催化的性能。结果表明,用模板法制备的二氧化钛纳米管管径均匀、可控且排向一致,从DRS光谱可以推测出氮掺杂后的二氧化钛纳米管在可见光区有较强的吸收,并且与二氧化钛纳米管相比氮掺杂的二氧化钛纳米管的降解碱性藏花红溶液的效率更高。     

聚吡咯/钒氧纳米管复合阴极材料的制备及其电化学行为研究

以V2O5粉末和过氧化氢为原料,十六烷基胺为模板剂,利用水热合成法制备钒氧纳米管,然后结合阳离子交换技术,用导电聚合物聚吡咯修饰替换钒氧纳米管中的有机模板剂,成功制备了聚吡咯/钒氧纳米管复合材料。借助透射电子显微镜和傅里叶红外光谱观察和分析了修饰前后纳米管的形貌和结构变化,实验结果证实聚吡咯不但成功修饰替换了钒氧纳米管中的有机模板剂,而且还很好地保持了纳米管的管状结构。采用恒流充放电和循环伏安分别测试了修饰前后样品的电化学性能,测试结果表明导电聚合物聚吡咯的修饰替换极大地提高了电极材料的首次充放电比容量和循环稳定性,循环伏安结果和20次循环后的表面形貌分析也进一步证实了这一结论。由于聚吡咯具有高的电导率和良好的柔韧性,不仅提高了复合纳米管材料的电导率,而且还改善了复合纳米管材料的结构稳定性。     

导电聚合物纳米线的制备及气敏性能研究

首次采用简单的浸润多孔氧化铝(AAO)模板法制备了导电聚合物聚-3,4-乙烯二氧噻吩(PE-DOT)纳米线.导电聚合物溶液浸润AAO模板后,PEDOT吸附于孔道壁并进一步聚合生成导电聚合物纳米线.紫外-可见光-近红外光谱(UV-vis-NIR spec-trum)分析表明生成的纳米线处于掺杂态.采用四探针仪分析了导电聚合物纳米线的导电性能,结果显示纳米线电导率相比普通PEDOT材料有数量级增加,且表现出良好的掺杂/脱掺杂能力.研究了导电聚合物纳米线的气体敏感性能,发现其对挥发性醇类,尤其对甲醇在较低浓度下表现出优异的敏感性,对5×10-6甲醇气体的响应时间约为10～20s,测试可重复性超过20次,达到饱和吸附时的气体浓度明显大于普通PEDOT材料.表明PEDOT纳米线不仅提供了较大表面积供气体分子吸附,而且纳米线中导电通道取向一致,从而体现出较好的气体敏感性能.     

TNTs/石墨烯复合材料的合成及光电催化分解性能研究

采用水热法以TiO2和石墨烯为原料制备了石墨烯杂化的钛酸纳米管复合光催化材料。首次将石墨烯修饰的钛酸纳米管涂布在电极上,研究了其在可见光照射下电化学方法降解罗丹明-B的性能。结果表明,制备的该系列复合光催化剂都具有良好的可见光响应和杰出的电化学降解罗丹明-B表现。其中,石墨烯含量为5%的样品具有最优的活性。另外通过实验发现,较低的水热反应温度制备的光催化剂的催化性能更佳。     

二氧化钛有序纳米阵列染料敏化太阳能电池光阳极的研究进展

介绍了染料敏化太阳能电池(DSSC)的结构和基本原理,综述了近年来作为DSSC光阳极的TiO2纳米管、纳米线、纳米棒阵列的制备工艺进展,重点介绍了阳极氧化法制备纳米管和水热法制备纳米线和纳米棒.阐述了通过改进TiO2纳米管提高DSSC效率的几种途径,包括优化纳米管的尺寸、改善纳米管的输运性能、在透明基板上生长纳米管、对纳米管进行表面修饰等.最后展望了TiO2纳米阵列DSSC的研究方向.     

金属掺杂的二氧化钛纳米线的研究进展

金属掺杂是二氧化钛改性最活跃的一个领域。金属掺杂的二氧化钛纳米线不仅具有巨大的比表面积,而且其光电性能优异,使其在太阳能电池和光催化领域得到广泛应用。介绍了金属掺杂二氧化钛纳米线的制备方法、掺杂状态及其对光电性能的影响。     

二氧化钛光生阴极保护材料研究进展

二氧化钛光生阴极保护材料以自身独特的光电特性直接将太阳光转化为电子,降低金属的电势,为金属提供保护,而自身没有消耗,是一种理想的新型阴极保护材料。本文回顾了近年来国内外二氧化钛光生阴极保护材料的发展,重点介绍了纳米二氧化钛的制备和改性方法以及在提高光生阴极保护性能方面的研究工作,探讨了纳米二氧化钛材料的光生阴极保护机理,并对光生阴极保护材料的发展前景进行了展望。     

多金属氧酸盐-二氧化钛杂化孔材料的制备与光催化活性的研究

设计和制备了两类新奇的多金属氧酸盐-二氧化钛光催化剂,即单缺位Keggin结构十一钨磷酸盐(Na7PW11O39)-二氧化钛和单取代Keggin结构十一钨磷酸盐(K5[Ni(H2O)PW11O39]和K5[Co(H2O)PW11O39])-二氧化钛(锐钛矿)杂化孔材料.详细讨论了在紫外光照射下,PW11-TiO2催化降解甲基橙等3种染料,TiO2-APS-PW11Ni和TiO2-APS-PW11Co降解刚果红等4种染料的反应过程和机理.     

导电油墨制备技术及应用进展

从复合导电油墨的组成、分类及其特点等方面,说明了复合导电油墨的应用优势;从复合导电油墨导电机理、制备技术、应用领域等方面的分析可以看出,复合导电油墨目前国内外的研究主要集中在超细金属填料制备、基体支撑聚合物低温固化条件以及填料与基体之间复合对导电性能的影响等方面.由于该类材料兼有低温粘接和导电性能,必将成为未来印制电子技术中的关键材料.     

我国科学家在二氧化钛纳米管研究领域取得新进展

二氧化钛作为一种性能优异的无机功能材料,在光电催化剂、染料敏化太阳能电池、自清洁、光解水等领域具有广泛的应用前景。近年来发展的一种以阳极氧化的方法制备高度有序的二氧化钛纳米管阵列更成为国内外材料研究领域的热点。然而,如何能     

导电高分子材料应用的最新进展与展望

导电高分子材料是一种同时具有金属般良好导电性和有机材料般柔韧加工性的新型材料,在防腐、能源、传感、光电领域等方面应用广泛。综述了当前导电高分子的最新情况,并重点介绍了导电高分子材料在金属防腐、超级电容器、传感器、隐身材料、电致变色、电致发光、自愈合等7个研究方向的最新动态,对其中每一种聚合物及其复合材料的制备方法和性能效果都做了叙述,最后介绍了导电高分子材料在多个领域的应用前景。导电高分子材料作为一门新兴学科正处于发展阶段,相信导电高分子材料理论和应用的研究将进一步推动导电高分子材料领域的深入发展。     

无机—有机纳米杂化材料的分子设计与构筑的研究

着重介绍用分子设计制备无机—有机纳米杂化材料的新方法及其结构、性能演变规律和功能化的工作。特别介绍关于纳米晶—聚合物杂化材料、纳米二氧化硅—聚合物纳米复合材料及其有机—无机聚合物表面结构与性能关系规律。如通过对纳米无机材料功能化修饰,使其含有与聚合物共聚的官能团,实现了与聚氨酯、硅橡胶、环氧树脂的分子组装,形成了无机—有机的互穿网络式嵌断共聚物,大大提高了聚氨酯、硅橡胶和环氧树脂的力学性能和热稳定性能。该聚氨酯杂化材料的拉伸强度和伸长率比未改性前均提高了2倍以上。通过原位聚合、聚合物刷、从表面接枝技术制备出高性能材料。探讨用催化链转移聚合等聚合方法实现新颖有机—无机纳米杂化材料的制备及其表面构筑。通过无机材料的表面设计和表面处理控制无机/聚合物复合材料的界面结构和行为,得到了多种性能优良的多元多尺度复合材料。提高纳米杂化复合高分子材料的加工性能,探索其特异的光电等特异性能。