低维纳米材料的理性设计:从结构预测到分子设计

低维纳米材料具有不同于体相材料的物理化学特性,是未来能源、信息与生物等技术的一个重要载体.结构预测与设计作为材料研究与发展的重要内容之一,在低维纳米材料方面的研究具有重要的意义.本文综述了近年来在低维材料理性设计方面的一些研究进展,主要基于全局结构搜索与分子设计,预测具有独特结构与性能的新型低维材料.结合第一性原理电子结构计算方法,针对特定性能开展结构搜索与设计,预测了一系列新型的光催化材料与自旋电子学材料.通过从结构预测到目标设计,可以揭示低维纳米材料中"结构"与"性能"之间的关系,寻找具有特定结构、特殊功能的新型低维纳米材料.     

基于DNA分子的纳米功能材料的设计、组装及应用

DNA除了作为一种遗传信息的载体分子之外,还可以通过折叠或组装从而形成特定的二维和三维结构。通过设计DNA分子的结构并探索其与纳米材料之间的相互作用的研究已经引起了国内外学术界的持续关注。DNA功能化的无机纳米材料促进了分析科学、生命科学以及环境科学的快速发展。本文将从疾病分子机制研究、疾病诊断和疾病治疗三个角度出发,探究面向生物医学分析应用的DNA分子功能化的无机纳米材料的设计与组装。除此之外,还对DNA功能化纳米材料技术的发展前景进行了展望。     

低维纳米材料的增强红外吸收与异常红外效应

由低维纳米材料组成的表面体系在电催化、磁学、储能、传感等领域得到广泛研究和应用.增强红外吸收与异常红外效应是其特殊的红外光学性能.作者综述了近年来他们在研究低维纳米材料的特殊红外光学性能方面的主要进展,包括系统研制和构筑各种具有特殊红外性能的低维纳米材料和纳米结构表面体系,发展表面组合电化学研究方法等.研究工作对揭示低维纳米材料的结构与性能之间的本质关系,发展相关的基础和理论具有重要意义.     

多级复合半导体纳米材料的制备

金属氧化物、Ⅲ-Ⅴ、Ⅱ-Ⅵ等半导体纳米材料由于其独特的功能性质已广泛应用于光学、电子、太阳能转化、催化等领域,是当今先进材料领域的研究前沿与热点。随着科技的发展,人们对材料的高效、多功能要求已成为必然,对半导体材料发展要求亦如此。多组分复合、多层次结构协同是实现半导体纳米材料多功能化与高效化的有效途径。构筑多级结构组合纳米半导体,不但可以调控其能带结构而提高半导体材料的光电与催化性能,而且由于多级低维纳米结构聚集时形成的空间位阻效应可以有效克服纳米晶“易团聚”难题。本文提出多级结构组合纳米晶的概念、分类,结合近年来该领域的研究实践,较系统地综述了多级复合半导体纳米结构制备的最新研究进展。首先简要介绍了多级复合半导体纳米材料的概念与典型结构; 其次对典型多级复合半导体纳米材料的制备方法进行了重点评述,分别综述了液相法、气相法以及最新发展起来的静电纺丝等方法在多级结构半导体复合纳米材料制备中的应用实践。再其次,对以具有半导体特性的石墨烯及其功能化衍生物为基体的新型多级复合半导体纳米材料的制备做了综述。最后对半导体/半导体多级结构复合纳米材料的发展方向做了展望。     

DNA四面体结构纳米材料及其应用

基于DNA纳米技术自组装的DNA四面体纳米材料,由于结构稳定、机械性能优越、分子修饰位点丰富等特点,逐渐成为DNA纳米材料领域的研究热点。此外,该DNA四面体纳米材料只需一步热变性即可自组装形成,具有合成方法简单、产率高的优点。可通过不同的设计,利用自组装方法将功能分子修饰在DNA四面体的顶点处,包裹在其笼状孔隙结构内,镶嵌或悬挂在双螺旋的边上,甚至通过引入发卡环结构等方式智能控制其结构变化。本文综述了DNA四面体结构纳米材料的设计和自组装原理、功能化修饰方法和结构的智能化,同时介绍了DNA四面体纳米材料在分子诊断、生物成像、分子输送和靶向给药等方面的应用研究,并探讨了此类纳米材料在今后应用研究中应关注的方面。     

一维铁磁金属纳米材料的制备、结构调控及其磁性能

一维铁磁金属纳米材料不但具有普通纳米粒子的各种特殊效应,而且具有独特的形状各向异性和磁各向异性,是构筑新型电磁功能材料的重要组元,在高密度磁记录、敏感元器件、电磁波吸收、催化剂、医学和生物功能材料等领域具有重要的应用。本文以一维铁磁金属纳米材料的制备技术为评述线索,重点论述了一维铁磁金属纳米材料的形貌参数（包括直径、长度、长径比）,晶面取向等微观结构的调控方法以及结构对磁性能的影响规律,指出发展新型的一维铁磁纳米材料的结构控制方法,研究一维材料的定向排布及组装技术,并从更深层次揭示一维结构与性能的关系以及开发一维铁磁纳米材料在各领域的实际应用是未来研究的主要发展方向。     

磷纳米材料的光学、光电子和光催化应用（英文）

碳纳米结构的研究和发现鼓励科学家们寻找下一代多功能材料。过去几年中磷纳米材料吸引了人们的广泛注意。尽管对磷纳米材料的结构和性质的研究仍处于起步阶段,但预期磷纳米材料有许多独特的性质。在这篇综述中,我们总结了黑磷和红磷纳米材料的一些光学和光电子应用,以及磷在光催化剂材料方面的作用。     

原子团簇

原子团簇与无机纳米材料一样,可以看作是纳米尺度的无机物质形态,但是具有确定的结构和组成,因此可以成为认识和研究纳米乃至大块固体表面结构的分子模型。由原子团簇组装的材料,有可能兼具纳米材料和分子材料的特性。     

石墨炔纳米材料的制备及在电化学能源中的应用

石墨炔纳米材料的制备与应用是石墨炔材料研究的重要方向, 通过对其纳米结构进行设计与优化, 可以提高石墨炔材料及其杂化结构的性能, 拓展其在能源储存与转换领域的应用. 本综述介绍了不同形貌和结构的石墨炔基纳米材料, 如纳米墙、 纳米片、 纳米薄膜等结构. 阐述了不同结构特征的石墨炔基纳米材料在电化学储能器件以及电化学能源催化中的应用, 同时也探讨了石墨炔不同纳米形貌和结构在能源应用领域快速发展的机遇及所面临的挑战.     

磷纳米材料的光学、光电子和光催化应用

碳纳米结构的研究和发现鼓励科学家们寻找下一代多功能材料.过去几年中磷纳米材料吸引了人们的广泛注意.尽管对磷纳米材料的结构和性质的研究仍处于起步阶段,但预期磷纳米材料有许多独特的性质.在这篇综述中,我们总结了黑磷和红磷纳米材料的一些光学和光电子应用,以及磷在光催化剂材料方面的作用.     

Hydrothermal Synthesis and Structure Analysis of Indium Vanadate （InVO4）

1 INTRODUCTION Indium vanadate is a kind of vanadate compounds. There are two crystal phase structures, metastable monocline structure and stable orthogonal structure. Orel, B.[1] and his partners have discovered that V of tetrahedron VO4 has very sensitive energy gap band. Through XPS study of orthogonal InVO4, it is found that its band gap is shorter than those of InNbO4 and InTaO4, and its band-gap energy is 2.0 eV[4]. Ortho- gonal InVO4 can act during the range from short- wav…     

基于电纺纳米纤维的固相萃取技术

纳米纤维极具优越固相萃取介质的潜质,基于纳米纤维的固相萃取法( Nanofibers based solid phase extraction, NFs-SPE)已成为新兴的样品预处理技术。本文在评述NFs-SPE在食品、环境样品、生物样品等实际样品检测应用的相关研究基础上,提出纳米纤维的分子结构和形态结构与目标物吸附效能之间存在着“结构”-“效应”关系,这将是明确纳米纤维高效吸附目标物的机理的关键突破口。     

纳米TiO2光生超亲水性研究进展

纳米TiO2作为光催化环境材料能有效地降解多种对环境有害的污染物,使有害物矿化为CO2、H2O及其他无机小分子物质,因此可用于废水处理,空气净化以及杀菌除臭。本文综述了纳米级TiO2的制备及其光生超亲水性的机理,扼要介绍了纳米级TiO2光生超亲水性在自清洁建材、杀菌消毒等方面的研究进展及应用前景。     

微乳技术在纳米催化剂制备中的应用

介绍了微乳法制备纳米催化剂的基本知识和方法，综述了近年来微乳技术在催化剂制备中的一些应用，并简单分析了其研究发展方向。     

Structural effects of crosslinking a biopolymer hydrogel derived from marine mussel adhesive protein

In an effort to explore new biocompatible substrates for biomedical technologies, we present a structural study on a crosslinked gelatinous protein extracted from marine mussels. Prior studies have shown the importance of iron in protein crosslinking and mussel adhesive formation. Here, the structure and properties of an extracted material were examined both before and after crosslinking with iron. The structures of these protein hydrogels were studied by SEM, SANS, and SAXS. Viscoelasticity was tested by rheological means. The starting gel was found to have a heterogeneous porous structure on a micrometer scale and, surprisingly, a regular structure on the micron to nanometer scale. However disorder, or "no periodic structure", was deduced from scattering on nanometer length scales at very high q. Crosslinking with iron condensed the structure on a micrometer level. On nanometer length scales at high q, small angle neutron scattering showed no significant differences between the samples, possibly due to strong heterogeneity. X-ray scattering also confirmed the absence of any defined periodic structure. Partial crosslinking transformed the viscoelastic starting gel into one with more rigid and elastic properties.     

纳米级SAPO-34分子筛的制备及其在甲醇制烯烃反应中的应用进展

SAPO-34分子筛被广泛应用于甲醇制烯烃(MTO)反应中,目前已实现工业化应用。传统的SAPO-34分子筛在催化过程中容易发生积碳、焦化,导致分子筛失活,单程使用寿命短等问题。纳米级SAPO-34分子筛具有较小晶体尺寸,较高比表面积,减少扩散限制、增强催化剂活性中心和抗积炭能力。在MTO中催化性能相较于传统分子筛更佳。本文从晶种辅助、增加添加剂、双模板剂和优化结晶条件等角度,介绍纳米级SAPO-34的制备方法,进一步研究分析了各不同条件对纳米晶体尺寸的影响,同时对不同纳米尺寸的纳米级SAPO-34在MTO中催化性能进行了探讨。提出了目前研究的问题及未来发展的方向。     

Cu/SiO2纳米气凝胶的组成及催化氧化CO性能研究

以硝酸铜、 正硅酸乙酯和硝酸铈为原料, 利用溶胶-凝胶-超临界流体干燥技术制备了不同n(Cu)/n(Si)的用于CO催化氧化的Cu/SiO2系列气凝胶催化剂. 利用TEM、 XRD、 物理吸附、 微型反应器和气相色谱等对试样进行了表征. TEM观察结果显示, 试样中含有介孔的气凝胶结构, 5 nm左右的Cu粒子均匀地分布在SiO2的网络组织中. BET分析结果表明, 试样的比表面积均在140 m2/g以上. XRD分析结果显示, 添加铈前后, 试样的物相发生了从Cu 2+ →Cu+ →Cu的转变, 使试样的催化活性进一步提高. 试样的催化氧化CO活性表明, 组分中铜含量的不同及铜的不同物种直接影响试样的催化氧化CO的活性, 当组分中n(Cu)/n(Si)=2时, Cu/SiO2试样上CO完全氧化的温度降为210 ℃; 于400 ℃低温焙烧, 可使试样中有效活性组分全部转变成纳米晶CuO, 并进一步降低了CO完全转变成CO2的温度; 添加少量铈组分, 使试样催化氧化CO的tstart, t50及t90温度提前20 ℃以上, Cu/SiO2试样催化氧化CO动力学研究结果显示, 试样降低CO氧化温度的实质是降低了CO氧化的反应活化能.     

水解聚合铝溶液中Al_(30)形态的研究

水解聚合铝形态一直是分析、催化、土壤、地球化学、新材料、环境科学和生物毒理学等众多领域研究的前沿和热点。Keggin结构的Al30形态是迄今为止发现的电荷最高的水解铝聚合阳离子,具有独特的分子结构和纳米分子尺寸,它对催化化学、新型功能材料、高效絮凝剂的开发以及铝的水解聚合转化规律研究具有重要意义。本文主要论述了Al30形态的形成、形态分析方法、结构模型以及形成机理等方面的最新研究进展,并对水解聚合铝溶液的研究发展趋势进行了展望。     

水解聚合铝溶液中Al30形态的研究*

水解聚合铝形态一直是分析、催化、土壤、地球化学、新材料、环境科学和生物毒理学等众多领域研究的前沿和热点。Keggin 结构的Al₃₀ 形态是迄今为止发现的电荷最高的水解铝聚合阳离子,具有独特的分子结构和纳米分子尺寸,它对催化化学、新型功能材料、高效絮凝剂的开发以及铝的水解聚合转化规律研究具有重要意义。本文主要论述了Al₃₀形态的形成、形态分析方法、结构模型以及形成机理等方面的最新研究进展,并对水解聚合铝溶液的研究发展趋势进行了展望。     

Reversible emergence of a self-assembled layered structure from three-dimensional isotropic ionic crystal of a cluster compound (4-HNC5H4OH)2Mo6Cl14 driven by absorption of water and alcohols

The compound comprising nanometer scale cluster molecules showed unusual reversible structural transformation between an isotropic ionic crystal and a layered structure of which the interlayer spaces are filled with the absorbed molecules.