无机-有机复合聚合物——材料研究的一个新领域

由结构化学国家重点实验室洪茂椿研究员领导的研究小组承担的国家自然科学基金资助项目(重大项目子课题 ,国家杰出青年基金 )“具有光、电或磁性能的新型无机聚合物的合理合成、结构化学规律和性能研究”经过三年多的努力已取得了可喜的进展。由于具有广泛的应用性能 ,无机 有机杂化复合聚合物特别是类分子筛聚合物、类多层钙钛矿和仿生物材料的合成及其应用研究成为近几年来一个热门的研究领域。这些无机 有机复合聚合物材料的结构和性能都具有可调性。例如 ,沸石态孔状聚合物的内腔和通道的尺寸与形状是可以通过有机配体的选择来控制的 ;…     

基于微生物体系合成无机纳米材料的研究进展

无机纳米材料在能源、生物医学等领域应用非常广泛,过去几十年间关于无机纳米材料合成方法的研究一直受到广泛关注。自然界中普遍存在的生物矿化过程赋予了生物体合成含有特殊结构和功能的无机纳米材料的能力。微生物体系合成的无机纳米材料具有环境友好、成本低廉、生物相容性好等优点,正成为纳米材料科学的一个重要研究领域。我们主要聚焦于微生物体系合成无机纳米材料的机理、影响因素、材料分类及其应用,总结了近年来关于微生物体系合成无机纳米材料的研究历程,并对该领域面临的挑战及未来的发展方向进行了展望。     

功能化的无机复合体系

通过化学物理相互作用将不同组分进行复合可以形成各种各样的复合体系。如果体系中的组分均为无机物或以无机物为主则相应的复合体系称为无机复合体系。通过对组成、结构及形貌等进行设计与调控,可以赋予无机复合体系独特的性质和功能。常见的无机复合体系主要包括主-客体复合物、配位聚合物以及各种纳米复合体系等。这些无机复合体系的功能化对新材料及新能源的开发和利用具有重要意义。本文综述了各种新型无机复合体系的最新研究进展,总结了本课题组在无机复合体系及其功能化的设计与开发方面取得的最新结果,并对功能化的无机复合体系作为新型材料的应用进行了展望。     

有机-无机复合型聚合物电解质的研究进展

聚合物电解质是现在锂离子电池研究领域的热点，有机－无机复合型聚合物电解质（CSPE）是现在聚合物电解质的研究主流。在聚合物电解质中添加无机添末，特别是纳米材料，大大改善了聚合物电解质的机械性能、离子导电性能以及界面稳定性能。对CSPE性能进行了评价，对在CSPE中添加无机粉末性能改善机理作了概括和探讨，并对CSPE的前景作了展望。     

推荐一本好书——《无机材料化学》

无机材料化学是一门正在蓬勃兴起的新应用学科 ,其研究对象和范畴与固体化学基本相同[1] 。无机材料化学既是材料科学的一个重要组成部分 ,又是化学的一个分支 ,具有明显的交叉、边缘学科的性质[1] 。近 1 0多年来 ,我国陆续出版了一些固体化学著 (译 )作[2～ 4] 。 2 0 0 1年底 ,厦门大学出版社出版了曾人杰博士的著作《无机材料化学》。　　该书集作者留英 8年的科研心得和多次主讲该课程的体会 ,历时 5年 ,几易其稿而成书。呈现在读者面前的这本《无机材料化学》 ,有如下几个特点。　　 ( 1 )开拓创新 ,取材新颖。　　首先 ,作者把无机材…     

无机纳米粒子在环氧树脂增韧改性中的应用

无机纳米粒子能够给聚合物赋以卓越的综合性能,为此,纳米材料在聚合物改性中的应用已成为聚合物改性领域中的一个研究热点。本文就近年来在环氧树脂增韧改性中应用的无机纳米粒子的种类、环氧树脂／无机纳米复合材料的制备方法及其应用研究进展进行了综述。     

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.     

聚合物基无机纳米复合材料的制备方法Ⅱ.直接分散法和同时形成法

聚合物基无机纳米复合材料制备的关键问题是无机纳米粒子在聚合物基体中保持其纳米尺度的分散,本文主要讨论直接分散法、同时形成法制备聚合物基无机纳米材料的基本原理和技术要点。     

可聚合纳米无机氧化物杂化材料的制备及其在紫外光固化涂料中的应用

可聚合纳米无机氧化物杂化材料在紫外光固化涂料中具有较好的分散性能.与涂料中的单体和预聚物进行光聚合形成有机/无机杂化网络结构的聚合物,从而提高涂料固化膜的热稳定性能、硬度和耐磨性能等,在紫外光固化涂料的制备方面有着广阔的应用前景.目前,该类杂化材料主要采用硅烷偶联剂改性、化学接枝改性和溶胶一凝胶方法制备.本文就可聚合纳...     

无机纳米粒子在复合聚合物电解质中作用的研究进展

聚合物电解质材料已经成为当前锂离子电池研究领域的热点之一。复合化是有效提高聚合物电解质材料性能的有效手段。本文从纳米粒子掺杂的角度,综述了近年来无机纳米粒子对复合聚合物电解质(CPE)体系的离子电导率、锂离子迁移数的影响,并介绍了四种初步解释了无机纳米粒子在复合聚合物电解质中的作用的机理;讨论了无机纳米粒子对CPE体系/电极界面稳定及相容性的影响;提出了无机纳米粒子掺杂的复合聚合物电解质研究的三个热点方向。     

沈阳化工学院材料科学与工程学院简介

沈阳化工学院材料科学与工程学院始建于1952年。现有高分子材料与工程、材料化学、无机非金属材料工程、材料物理及复合材料与工程5个本科专业;材料科学与工程一级学科硕士点,材料学、材料物理化学和材料加工工程3个工科二级学科硕士点及高分子物理与化学理科二级学科硕士点,     

新型无机聚合物的设计合成、结构规律与性能研究*

本文以新型无机聚合物的合理合成和物理性能研究为主线, 总结3个系列具有新颖结构聚合物的组装与结构化学规律: (1)通过化学自组装法设计合成出系列金属-有机纳米笼、金属-有机纳米管和金属-有机纳米线.研究了合成金属-有机纳米分子的规律,开辟了一条合成金属-有机纳米分子的新途经.(2)通过结构调控、金属与桥联基元作用,把团簇单元活化后合成一维新型无机聚合物.在研究反应机理过程中分离和表征了大量的中间态产物,从而得到了这类聚合物合理合成的规律.(3)设计合成出二维层状(石墨型)、三维大孔(分子筛型)、金属聚硫及稀土与过渡金属混合4个系列新型的无机聚合物,总结了它们的结构规律和反应规律.在制备合成中既有结构单元自组装的反应又有设计合成的方法.通过系列化合物的结构表征和光、电或磁性能的研究, 探索出系列聚合物具有半导体性能和非线性光学性能,总结出聚合物的结构规律与基本结构单元组装的关系以及结构与性能的关系.     

锂离子电池用聚合物/无机复合固态电解质研究进展

全固态锂离子电池由于具有安全性高、能量密度高等优势,已成为未来锂离子电池发展的必经之路。作为全固态锂离子电池的核心部件,聚合物/无机复合固态电解质同时拥有无机固态电解质和固态聚合物电解质的许多优异性能,但其也面临着诸多挑战,包括室温离子电导率低于10~(-3)S/cm和界面阻抗大等。本文综述了聚合物/无机复合固态电解质的聚合物基体选择,探究了无机填料的种类及其改性方法,以及总结了复合固态电解质膜的制备工艺并对其未来可能的发展方向进行展望。     

多孔材料化学:从无机微孔化合物到金属有机多孔骨架

本文主要从无机微孔化合物和金属有机多孔骨架的合成化学和结构化学这两方面来介绍多孔材料化学的研究进展。多孔材料是一类具有规则孔结构的固态化合物,它们在催化、分离、离子交换等工业领域有着广泛的应用。硅铝酸盐是最为人们所熟知的微孔分子筛,经过半个多世纪的发展,人们又相继开发出磷酸盐、砷酸盐、锗酸盐、亚磷酸盐、硫酸盐、亚硒酸盐以及金属硫化物等类沸石无机微孔化合物。近十多年来,配位聚合物与金属有机多孔骨架开始大量兴起,为微孔化合物的多样化与组成的复杂性增添了新的领域。     

无机纳米晶-共轭聚合物异质结光电池研究进展

无机纳米晶_共轭聚合物固体薄膜太阳能电池是一种以半导体纳米晶作为电子受体、共轭聚合物作为电子给体的新型异质结光电池,近年来已成为国内外研究的热点。本文综述了近几年国际上关于这一领域的研究进展,重点讨论了几种最具潜力的无机半导体纳米晶(CdSe、TiO2、ZnO)共轭聚合物(P3HT、MEHPPV、MDMOPPV)复合太阳能电池,探讨了其光电转化机理并研究了纳米粒子的形貌、共混比例、制备方法和表面改性等对聚合物太阳能电池性能的影响。     

模板法制备无机纳米材料的研究进展

模板法在无机纳米材料的制备过程中能够有效地控制形貌、粒径和结构,已成为合成无机纳米材料的前沿方法。综述了模板法制备无机纳米材料的研究进展,主要介绍了硬模板剂(多孔阳极氧化铝、介孔碳)和软模板剂(高分子聚合物、生物高分子)的制备及其应用,结合模板法的作用机制,重点论述了不同种类的模板剂在无机纳米材料制备过程中对于形貌的影响。并对模板法制备无机纳米材料的前景和现存问题进行了总结。参考文献35篇。     

新型无机材料中的化学

在几千年社会文明的发展过程中 ,材料一直是人类赖以生活和生产的物质基础。现代社会中 ,材料的重要作用变得更加突出。从 2 0世纪末开始 ,材料科学的发展突飞猛进 ,新材料和新工艺不断涌现 ,这在很大程度上改变了社会的面貌。化学在材料科学中的作用主要表现在两个方面 :首先 ,化学肩负着发现新分子、新结构和新材料的任务。化学家是第一个看到新分子和新材料的人 ,因此化学家在材料研究中处于近水楼台先得月的有利地位。其次 ,材料性能的优化、材料的改性和材料的制备工艺都以化学过程为基础。到目前为止这部分工作仍主要以实验和经验为基…     

无机材料的仿生合成

生物矿化重要的特征之一是细胞分泌的有机基质调制无机矿物的成核和生长, 形成具有特殊组装方式和多级结构特点的生物矿化材料(如骨、牙和贝壳)。仿生合成就是将生物矿化的机理引入无机材料合成, 以有机物的组装体为模板, 去控制无机物的形成,制备具有独特显微结构特点的无机材料, 使材料具有优异的物理和化学性能。仿生合成已成为无机材料化学的研究前沿。本文综述了无机材料仿生合成的发展现状。     

高锂离子电导的有机-无机复合电解质的渗流结构设计

固态聚合物电解质被认为是解决传统液态锂金属电池安全隐患和循环性能的关键材料,但仍然存在离子电导率低,界面兼容性差等问题。近年来,基于无机填料与聚合物电解质的高锂离子电导的有机-无机复合电解质备受关注。根据渗流理论,有机-无机界面被认为是复合电解质离子电导率改善的主要原因。因此,设计与优化有机-无机渗流界面对提高复合电解质离子电导率具有重要意义。本文从渗流结构的设计出发,综述了不同维度结构的无机填料用于高锂离子电导的有机-无机复合电解质的研究进展,并对比分析了不同渗流结构的优缺点。基于上述评述,展望了有机-无机复合电解质的未来发展趋势和方向。     

仿生矿化增强材料

近年来,随着材料科学领域的发展,机械性能优异且具有特定功能的有机-无机复合材料成为了研究热点。而天然的生物矿化过程产生了在自然界中分布广泛、结构特征多样性、机械性能优异的天然生物矿物,比如牙齿、骨骼、珍珠、贝壳、海胆刺、海洋红虫颚等。这些天然复合增强材料中的矿化组织结构特点和矿化机理为仿生设计与合成具有特定结构、特定功能和优异机械性能的材料提供了理论依据。通过模拟天然过程的仿生矿化方法,利用有机基质调控无机矿物成核生长为固态矿物,最终能够定向组装具有特定有序结构和先进功能的有机-无机复合材料。本文主要综述了自然界中通过生物矿化过程得到的高强度、高韧性的天然复合增强材料,以及受生物矿化增强现象的启发,在化学与材料仿生矿化合成中出现的一些有机-无机复合的增强材料。