纳米流体通道的制备及其应用研究进展EI北大核心CSCD

纳米流体是指流体在特征尺寸小于100 nm的通道或孔中流动呈现超快水运输、表面电荷控制离子传输等独特的物理行为。该现象的有效利用在生物、能源相关领域展现出巨大的潜力,因而引起人们的广泛关注。近年来,随着纳米流体通道制造技术的飞速发展,利用其进行能源转化取得了空前的增长。本文综述了纳米流体通道的主要制备方法,介绍基于纳米光刻、微电子机械系统技术(MEMS)、纳米材料三类常规制备策略以及其他非常规纳米流体通道制备方法,随后讨论了纳米流体通道在盐差能转换、刺激相应门控、离子检测、单分子传感、海水淡化领域的重要应用研究,最后,对当前利用纳米流体材料的制备方法及未来研究方向面临的挑战和机遇进行讨论,比如高成本、可靠性和稳定性有待提高等。     

新型仿生微纳米界面微量流体输运调控材料

生物表面从微纳米层次上已提供给人类一种多级次梯度结构的协同效应机制,并展现出控制动态浸润性及液体传输的独特能力。基于这种机制,设计了各种仿生的结构,开发了制备仿生材料的新技术与方法。并将仿生理念引入到材料的制备中,通过利用常见的高分子材料、响应高分子材料、掺杂的有机物/无机物复合材料,可控制备了一系列新型一、二维度仿生微纳米界面材料。这些新型仿生微纳米界面材料从微、纳及宏观层次上体现了优越的浸润性调控功能,如液滴驱动、水收集、防覆冰等,其在微流控制、淡水采集、雾水工程、热量传递、浮尘过滤等领域有重要的应用前景。     

二维材料构筑的CO2分离膜研究进展

二维材料由于其独特的纳米片结构，已广泛应用于设计高气体渗透通量和选择性的分离膜中.石墨烯类、二维金属有机骨架、二维过渡金属碳化物/碳氮化物等二维材料中构筑的纳米及纳米尺度孔道为分子输运提供了特殊的通道，它们是高渗透性和高选择性分子筛分的根本原因.本文综述了近年来二维材料基CO₂分离膜的研究进展，包括材料种类、分离膜的制备方法、分离性能及分离机制，并对二维材料基CO₂分离膜的应用前景进行了总结与展望.     

苏州纳米所在纳米水凝胶抗污染油水分离膜材料取得进展

正近期,为了解决膜分离材料的抗污染问题,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所靳健研究员课题组在前期工作的基础上,设计和制备了一种磺基甜菜碱型两亲离子性纳米水凝胶接枝改性的PVDF多孔膜(ZNG-g-PVDF)。这一两亲离子性纳米水凝胶的尺寸～50nm,这一纳米级尺寸有助于纳米水凝胶的快速浸润和吸水,从而赋予了PVDF多孔膜超亲水的性质。     

锂硫电池用杂原子掺杂碳纳米管/硫复合柔性自支撑正极的制备及电化学性能研究

碳纳米管膜具有丰富的孔道结构、大比表面积、高导电性及优异的柔性,可通过负载硫形成柔性碳纳米管/硫复合膜,用于锂硫电池正极材料。为了提高锂硫电池的循环稳定性,抑制“穿梭效应”,通过浮动催化化学气相沉积法(FCCVD)分别制备了氮掺杂和硼掺杂的碳纳米管膜(N-CNT膜和B-CNT膜),然后通过浸渍工艺负载硫后得到掺杂型碳纳米管/硫复合柔性自支撑正极膜。微观表征显示：复合膜中硫和碳纳米管在纳米尺度复合均匀。复合膜均具有良好导电性：CNT正极电导率为4.62S/m, N-CNT正极电导率为0.86S/m, B-CNT正极电导率为1.29S/m。作为锂硫电池正极,B-CNT正极表现出最佳性能：在0.2C倍率下首次放电容量达到1197.3mAh/g, 200次循环后容量保持在950.2mAh/g, 1C倍率下放电比容量仍旧保持在615.5mAh/g。分析认为：碳纳米管良好的导电性和丰富的孔结构同时提供了高效的电子和离子传输通道;硼原子掺杂向碳纳米管引入极性,增强了碳纳米管网络对聚硫离子的吸附作用,抑制了“穿梭效应”。可为高比容、高循环稳定性锂硫电池正极材料研发提供解决思路。     

水溶胶CdSe纳米复合器件电致发光特性的研究

以巯基乙酸为稳定剂在水相中制备了水溶胶CdSe纳米晶,透射电子显微镜表明了纳米晶的形态和尺寸大小.用表面活性剂将CdSe纳米晶从水相中转移到有机相中,将其与具有空穴传输性能的聚合物PVK互溶在一起作为电致发光器件的发光层,以Alq3作为电子传输层,在发光层与Alq3之间加入了空穴阻挡层BCP制备了多层电致发光器件,研究了不同CdSe/PVK配比下水溶胶CdSe纳米复合器件的电致发光特性,结果发现随着水溶胶CdSe纳米晶在纳米复合物中所占比例的降低,电致发光器件的发光强度有所提高,起亮电压有所降低.     

以多孔阳极氧化铝膜为模板制备介孔二氧化硅纳米纤维

以多孔阳极氧化铝膜为模版,采用溶胶-凝胶方法,制备了具有介孔结构的二氧化硅纳米纤维.利用SEM、XRD、N_2吸附-脱附和TEM等手段对样品进行了表征.实验结果显示SiO_2纤维的直径和长度分别依赖于所使用的模板(阳极氧化铝膜)的孔直径和膜的厚度.而介孔SiO_2纤维中纳米孔道的取向可以通过改变陈化环境米控制.在有水存在的环境下,SiO_2纤维其纳米孔道取向是环绕于纤维轴向的;而在无水存在的环境下,SiO_2纤维其纳米孔道取向则是平行于纤维的轴向的.     

热塑性纳米纤维的制备及功能化

以王栋教授领衔发明的一种新型高产出环境友好型热塑性纳米纤维的制备工艺——熔融挤出相分离法为基础,综述了热塑性纳米纤维及其膜制备的基本原理、工艺过程、功能化改性及应用研究相关进展。重点介绍了:1以纤维素为基体抽取热塑性纳米纤维的方法及结构调控的机理;2纳米纤维及其膜通过共聚接枝处理、表面原子转移自由基聚合(SI-ATRP)方法、点击化学(Click Reaction)等方法实现其功能化改性的原理;3功能性纳米纤维材料在生物传感器、抗菌、过滤分离和抗污等领域的应用,包括:具有快速检测与消灭细菌等有害微生物的协同功能的纳米纤维膜传感器、具有优异杀菌功能的纳米纤维膜、应用于水净化和重金属离子去除的高效过滤纳米纤维膜、抗非特异性蛋白吸附以及在光照下具备自清洁自消毒功能的纳米纤维材料等。最后,分析了发展新型纳米纤维的关键问题及重要性,展望了纳米纤维的未来发展方向和潜在的应用领域。     

水溶液中电沉积稀土合金的研究现状

综述了近年来水溶液中电沉积稀土及合金膜的工艺和机理等方面的研究.电沉积制备稀土合金膜主要有非水有机溶液及水溶液方法;沉积机理主要有欠电位沉积、诱导共沉积以及元素的电负性原理等.稀土合金膜具有优异的化学性质及其磁学、光学与俘获热中子等性能,为其广泛应用提供了基础.     

基于碳纳米管的纳滤膜研究进展

碳纳米管具有原子级光滑的内表面及纳米尺寸的孔道结构,应用于纳滤膜有望获得极高的输运速率和选择性.在综合分析几种典型碳纳米管纳滤膜(巴基纸纳滤膜、无序碳纳米管/聚合物混合滤膜和垂直排列碳纳米管复合滤膜)的制备、过滤性能及优缺点的基础上,提出垂直排列碳纳米管复合滤膜有利于充分发挥碳纳米管自身的优势,代表了该领域未来的发展方向.