封面说明

<正>化学工程学科是一门工具性学科.其从根本上解决物质转化过程的量化、设计、放大和调控等瓶颈问题,建立物质组成-结构-性质关系的系统关联,设计、合成各种功能的产品,拓展过程工业的产业链,推进过程工业的基础科学向分子层次、介观层次和生态系统层次扩展.随着传统化学工业产业结构的调整和以生物、纳米、信息和材料为代表的高新技术产业的迅速发展,以"三传一反"为核心基础的化学工程科学正在向更为宏观的过程生态系统和更为微观的原子/分子和纳微尺度延伸,并致力于建立跨尺度的统一理论体系和方法,已取得重大创新和突破.这是化学工程     

纳流控-电化学技术在生化分析领域的研究进展

纳流控作为一个崭新的研究领域正受到越来越多的关注,并且已被成功应用到纳米尺度分离、生化传感、能量转化等诸多领域. 纳流控的发展与电化学紧密相连,一方面,电化学可以为纳米孔道中的物质传输特性的研究提供驱动力;另一方面,纳米孔道可以为限域电化学研究提供微环境. 纳流控和电化学技术相辅相成,催生了许多单分子、单粒子分析以及纳米流体操控的新理念与新技术. 本综述从纳米孔道与电极的结合方式出发,对纳流控-电化学相关研究进行了总结与展望.     

新型纳米材料/结构在光电转化中的应用

自纳米概念提出至今,纳米科技作为材料科学和化学各分支学科的交叉点在能量转化技术中起到了重要的作用.太阳能被认为是解决能源危机并能够替代传统能源的一个极好的可再生能源.人们从仿生的理念出发,在如何利用太阳能尤其是将太阳能转化为电能方面做了大量的工作.本文从新型纳米材料和纳米结构的角度出发对其在光电转化中的应用,尤其是在太阳能电池和离子通道光电转化中的应用进行了总结,并对其未来前景进行了展望.     

纳米基因扩增技术及其应用

聚合酶链式反应(PCR)是20世纪80年代中期发展起来的一种应用广泛的体外DNA扩增技术,但目前该技术仍然存在着一些问题,如特异性差、灵敏度低和假阳性等.近年来,随着纳米科技的发展,一些纳米粒子如金属纳米粒子、碳纳米材料、量子点和纳米金属氧化物等被引入到PCR反应体系中,即纳米基因扩增技术(NanoPCR).该技术大幅度提高了PCR的扩增效率、选择性、灵敏度和特异性,推动了生物学技术的发展,具有非常重要的理论意义和应用价值.本文综述了近年来纳米基因扩增技术的主要研究进展、反应机理,并探讨了其应用研究.     

氧化物半导体薄膜的光电效应及其应用

20世纪是电子产业的世纪,21世纪将是“光子”产业的时代.有关光子与电子的耦合行为,其诱发的化学、物理和生物过程以及应用将成为学术界和产业界最受关注的研究领域.近年,随着成膜技术、纳米粒子技术、激光技术以及测定表征技术(如STM、AFM和显微拉曼等)的发展,光电化学的研究进入了一个崭新的时期并显示出极大的应用前景.这些研究都属于多学科交叉的前沿学科.现在,虽然从基础到应用都还处于初期研究阶段,但已崭露头角.进一步的研究不仅可以使其在基础领域有较大的学术突破,而且在新能源开发、信息处理、环境保护、新型太阳能电池等领域可能导致许多应用价值很高的新技术的诞生.它将成为21世纪一个重要的研究和产业领域.本文将着重介绍氧化物半导体薄膜光电化学研究领域的一些新进展.     

碳纳米材料的同位素标记及其在纳米毒理分析研究中的应用

碳纳米材料因独特的物理化学性质,而成为纳米产品中使用最多的纳米材料之一.这些纳米材料不可避免地通过各种途径进入环境,其生物安全性研究是碳纳米科技健康发展亟待解决的关键科学问题.寻找和建立针对环境生物体系中碳纳米材料高灵敏、本征的定量检测方法,获得与环境生物体系相关的数据,是推动其环境纳米生物效应和安全性研究的关键.在纳米毒理学研究中,同位素标记分析方法是一种不可替代的定量分析方法,尤其对碳纳米材料,具有独特的优势.结合现代分析技术,可本征、快速、准确、高灵敏地对其纳米生物效应与毒理学进行研究.本文综述了典型碳纳米材料的放射性同位素和稳定性同位素标记技术和方法、检测方法及其在碳纳米材料结构形成、生物体内定量吸收、分布、转化和排泄等纳米生物效应与毒理学分析研究的相关应用,并展望了同位素标记技术在碳纳米材料的毒理学研究和环境健康效应研究中的应用.     

探索战略性新兴产业发展模式,推动纳米技术应用产业发展

作为开展纳米科技研究较早、论文专利成果显著的纳米科技大国,我国的纳米技术产业化发展明显滞后,尚未形成纳米技术的＂产业＂共识.苏州是国内第一个把纳米技术产业作为引领转型升级的战略性新兴产业的区域,这一战略选择得到了国家、中国科学院和江苏省的高度支持.战略性新兴产业发展需要＂顶层设计、系统规划＂.苏州借鉴国际经验,结合国情和区域实际,提出构建纳米技术产业生态圈,按照产业发展需求规划布局和整合产业资源要素,形成有效互动的产业发展模式,得到国内外纳米技术科技界、产业界和政府部门的普遍认同.     

响应性凝胶与非线性化学反应相互作用研究进展

本文综述了响应性凝胶与非线性反应动力学相互作用的研究进展,从实验及理论方面评述了pH振荡器中响应胶的振荡行为、P(NIPAAm-co-Ru(bpy)3)共聚凝胶中Belousov-Zhabotinsky(BZ)化学反应引起的膨胀-收缩振荡、行波和纳米制动器的制备及生理条件下凝胶自振荡行为,成为化学能向机械能转化的智能材料领域中活跃的研究方向; 同时凝胶的响应性作用于非线性化学反应可控制反应动力学的分岔行为.最后对该研究领域的发展方向和应用前景进行了展望.     

纳米颗粒-蛋白相互作用及其生物效应研究

纳米颗粒和蛋白分子的相互作用及其生物学效应是当今纳米生物领域的研究热点之一,对于正确评估纳米安全性,指导纳米颗粒的生物学应用具有重要意义.本文首先介绍了纳米颗粒和蛋白分子之间的相互作用,在总结国内外相关文献和课题组工作的基础上,重点阐述了纳米颗粒-蛋白冠对蛋白分子的结构和功能、纳米颗粒的生物相容性及细胞摄取等的影响,指出在进一步的工作中,应注重研究纳米颗粒-蛋白冠对某一具体生物学过程的影响,为设计具有不同生物学应用的纳米颗粒-蛋白冠提供基础.     

无机纳米-生物界面作用的SERS研究

探索生命体对无机纳米材料的生物应答机制是高效、安全、可控地应用无机纳米材料的基础,其关键在于准确理解在生物体系中无机纳米材料与生物分子间的纳米.生物界面作用.本文主要探讨了在纳米-生物界面具有拉曼增强效应的金、银纳米材料;介绍了表面增强拉曼光谱(surface-enhanced raman spectroscopy,SERS)原位研究金、银等无机纳米材料表/界面吸附的核酸、蛋白质、磷脂等生物分子,以及细胞、病毒和细菌等与金、银纳米材料表/界面作用的研究进展;综述了SERS技术在探索纳米-生物界面作用机制、生物分子测定、生物分子界面行为监测中的应用.     

有序介孔TiO2纳米纤维及其串联光催化水处理-产氢性能（英文）

光催化技术在环境净化及新能源开发方面具有巨大的研究潜力,特别在有机污染物降解去除和分解水制氢展示出了广泛的应用前景.二氧化钛(TiO2)具有出色的光催化活性和稳定性、低成本和无毒性等性质,是最有前景的光催化剂之一,但离广泛实用还有一定距离.TiO2光催化活性很大程度上取决于其尺寸,结晶度和形状等结构特征,因此,TiO2的纳米结构优化设计,为开发高活性TiO2光催化材料,推动其商业和工业应用提供了新的可能.最近大量研究表明,一维(1D)纳米结构,如纳米管,纳米线和纳米纤维等,具有卓越的光生电荷分离和传输能力,可提高光催化活性.鉴于此,1D TiO2纳米光催化剂的设计和可控制备引起了广泛的研究关注.一般而言,1D TiO2制备方法包括溶胶凝胶法,水热法,溶剂热法和静电纺丝法.其中,水热法由于简单高效,是最广泛使用的一种制备方法.通常,水热法制备1D TiO2包括两个主要步骤.首先,在浓NaOH水溶液中的水热处理,将不规则的TiO2颗粒转化为均匀的1D纳米钛酸盐中间体.随后,通过氢离子交换和热转化,将所获得的钛酸盐转化为1D TiO2.钛酸盐中间体的形成和转化过程,对调控所得1D TiO2产物的结构特征,包括相、尺寸、形状和组成等,具有至关重要的作用.然而,传统水热法的反应条件非常苛刻,经常导致1D纳米结构的破坏及纳米颗粒的无序排列,降低了获得材料的光催化活性.因此,发展温和的钛酸盐转化方法,将为制备高活性光催化材料提供新思路.本文通过新颖的蒸汽热方法,成功将钛酸盐纳米带转化为由纳米晶定向组装而成的介孔TiO2纳米纤维.结合XRD,BET,TEM,XPS,UV-Vis和PL等分析手段详细表征了催化剂的组成与结构,基于有机污染物(以罗丹明B为例)降解以及光催化分解水制氢考察了催化剂的光催化活性.结果表明,在150°C蒸汽热处理得到的1D TiO2纳米纤维具有最高的光催化氧化活性与还原活性,均优于商业TiO2(P25).1D TiO2纳米纤维具有介孔结构,其纳米晶排列有序,从而对增强光催化性能至关重要.各向异性锐钛矿纳米晶的有序排列,促进了光生电子与空穴沿纳米纤维结构定向传递,降低电子-空穴复合几率.介孔结构和高表面积有利于光催化反应过程中的质量交换.鉴于1D TiO2纳米纤维同时具有最高的光催化氧化活性与还原活性,我们发展了光催化水处理-产氢集成新技术,通过光催化“有氧氧化-缺氧还原”串联工艺来实现.有机染料在有氧氧化过程中部分氧化,并在后续的缺氧还原阶段充当高效牺牲试剂以促进光催化分解水制氢.该研究为制备高活性有序介孔TiO2纳米纤维及其应用提供了新思路.     

能量转换纳米医学和生物材料

传统癌症治疗方法(如化疗、放疗和手术切除等)存在对正常组织的严重毒副作用和治疗效果差等缺点,从而阻碍了其在临床治疗中的进一步应用.随着纳米技术和纳米医学的快速发展,能量转换生物材料介导的治疗方式,由于其具有非侵入性、较强的组织穿透能力和对治疗剂量的精准调控等优势而受到广泛关注和研究.本文总结了近年来本研究团队在"能量转换生物材料"(包括光-热转换、光-化学能转换、超声-化学能、超声-热能转换、磁-热能转换和化学能-化学能转换)的设计、制备及其在癌症治疗中的应用,并讨论了"能量转换纳米医学和生物材料"在未来临床转化中的应用前景和面临的挑战.     

林励吾先生简介

能源已成为当今世界普遍关注的一个重大问题, 催化科学和技术在可持续发展能源研究中的主导作用受到了越来越广泛的重视. 近年来, 我国广大的科技工作者在能源涉及的催化基础、新催化剂创制和新催化反应过程的开发等领域取得了令世人瞩目的成就. 为了展示该领域的前沿研究成果, 促进学术交流《,催化学报》本期以可持续发展能源研究中的催化科学和技术为题出版专刊, 并以此向长期从事能源相关催化基础和应用研究并取得杰出成就的我刊主编林励吾院士表示敬意, 同时祝贺林先生八十华诞. 本刊编辑部和编委会向部分在相关领域做出卓越工作的专家约稿, 得到了他们的大力支持, 共收到来自这些专家的综述、研究快讯和研究论文 19 篇. 在此, 我们由衷感谢这些作者以及审稿人提供的最新科研成果和对本期专刊的无私帮助.     

发改委:明确未来20年重大科技设施发展方向

17日上午,国家发展改革委有关负责人就《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012-2030年)》答记者问。国家发改委负责人表示,《规划》明确了未来20年能源、生命等7个科学领域重大科技设施发展的主要方向。能源科学领域以解决人类社会可持续利用能源的科学问题为目标,以核能和高效化石能源研究设施建设为重点,逐步完善能源重大科技基础设施布局,为能源科学的新突破和节能减排技术变革提供支撑。     

纳米发电机作为可持续性电源与有源传感器的商业化应用

纳米发电机属国际首创,拥有自主知识产权,将带来新能源领域划时代的突破,为中国科技创新发展提供技术引领和科技支撑.本文简述了其作为可持续电源与有源传感器的应用前景.     

国际新材料计量与测试技术学术交流会及征集会议论文的通知(第二轮)

<正>近年来,随着新材料技术科学研究的不断深入,我国新材料产业日益发展壮大,对相关领域的计量测试工作提出了新的更高的要求。而我国新材料领域的测量仪器、测量方法和标准物质的研究起步较晚,新材料计量测试技术发展相对滞后。为提高我国新材料计量测试技术水平,满足产、学、研、用单位的需求,同时引导相关机构和人员大力开展新材料计量测试技术的研究,为新材料产业的发展提供有力的技术支撑。国防科技工业应用化学一级计量站与全国新材料与纳米计量技术委     

高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料的设计与制备及其应用

传统的高折射率聚合物光学材料,可以通过向聚合物中引入一些芳香环,含硫基团以及除氟以外的其他卤素原子来提高聚合物光学材料的折射率,但是就目前的研究现状来看,这类纯聚合物光学材料的折射率一般都低于1.8.而将具有高折射率的无机纳米粒子引入到聚合物中,所制备的聚合物-无机纳米光学材料的折射率能够达到1.8以上.而且这类高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料同时具有高分子光学材料和无机材料的双重优点,具有广泛的应用前景.鉴于当前高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料发展之迅速和其研究与开发的重要性,并结合目前国内外的研究现状,本文就高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料的设计、制备方法及其相关应用做一个比较系统的介绍,同时对这类材料在未来研究中所应注意的问题也提出了相应的看法.     

梦幻纳米——一次全校公选课

我们对南京邮电大学本科生进行了一次纳米科技的公选课。课程内容包括绪论部分、纳米科技的诞生及发展、纳米材料与纳米结构、分子纳米技术、纳米机械及应用、纳米光电子器件及应用和纳米生物医学。考虑学生的不同专业背景,以科普性介绍为主;在课堂上注意保持生动性,避免简单讲述;充分发挥学生的主体作用,以师生互动的方式,引导学生采用纳米科技的基本概念思考问题。课后的座谈会表明,该课程的内容和授课方式受到学生的广泛欢迎。     

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。     

离子交换研究二十五年之回顾

本稿是以执笔人为首的一个离子交换(I.E)科研集体的介绍。60年代初,笔者任南开大学放化教研室主任期间,选定了离子交换(I.E)为长期的研究对象。这是因为当时国内的核科技需要应用和发展I.E技术;同时,我国的I.E树脂合成技术已有了相当的基础。在前辈科学家的鼓励下,我们从铀水冶中I.E技术的研究入手,较深入的研究了UO_(2-)~(2+)-SO_4~(2-)络合体的