基于仿生智能纳米孔道的先进能源转换体系

自然界中的生命体系经过40多亿年的进化,实现了对能源的高效转换、存储和利用.特别是生物膜上的各类孔道结构在其中起着重要作用.基于仿生智能纳米通道的先进能源转换体系从生物离子通道中获取与能量转换相关的启示(例如,电鳗放电、ATP合成、视网膜、紫膜等),从原理和结构上模仿生命体系中高效能量转换的某一个侧面,通过产能材料的设计和转换器件的组装,实现机械能到电能、光能到电能、光能到化学能等不同能量形式之间的转换.我们综述了目前应用人工合成的纳米尺度孔道结构进行仿生能源转换的三个热点领域:纳米流体动能-电能转换,纳米流体反向电渗析系统和基于仿生智能纳米孔道的先进能源转换体系.基于智能纳米孔道的能源转换方法摆脱了传统发电设备所必需的机械转动装置的束缚,在可以预见的范围内,仿生产能器件的效能必将超越已有人工体系,为面向未来的能源技术的创新提供了新思路,新理论和新方法.     

聚苯胺微／纳米结构及其应用

导电聚合物微／纳米结构保留了轻质、类金属电导率和可逆化学和电化学特性,又具有纳米材料的高比表面积、尺寸和量子效应,它在电子器件、储能器件、传感器件等领域具有广泛的技术应用前景。其中,由于聚苯胺的制备方法简单、原料易得和独特的质子酸掺杂和脱掺杂机制,使聚苯胺微／纳米结构的可控制备及其应用研究已成为当前导电聚合物研究的热点...     

希瓦氏菌介导制备还原氧化石墨烯薄膜及其增强的胞外电子传递

采用单室、三电极体系,通过希瓦氏菌(Shewanella)还原氧化石墨烯(GO)膜,制备了石墨烯(rGO)薄膜,并通过X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)等手段表征了GO还原前后的结构和性质,证明了Shewanella菌可以有效将GO膜还原为rGO.以该生物还原得到的rGO薄膜为工作电极,可以有效改善Shewanella菌的胞外电子转移(EET).与空白的氧化铟锡(ITO)电极相比,rGO电极的阳极输出电流增大了13%,电量增加90%.该Shewanella还原法是一种温和制备rGO膜的方法,制得的rGO膜改善了微生物的EET效率.     

水下超疏油聚(3,4-乙烯基二氧)噻吩薄膜的制备简

以离子液体溴化(1-己基-3-甲基咪唑盐)作为电解质和掺杂剂采用电化学一步法制备了微纳米复合结构的聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)薄膜,薄膜由槽内排布着纳米珠链的棒状结构组成. 研究表明,通过控制电流密度的大小,可以调节棒状结构和珠状结构的平均直径. 离子液体中的咪唑阳离子和对阴离子均掺杂到聚合物中,该薄膜具有可逆的电化学活性及水下超疏油特性.     

掺Fe3+A-TiO2粉末的制备及其可见光催化降解碱性品红

以硫酸钛为原料用水热法制备了掺Fe3+TiO2粉末,用SEM测定了样品的形貌和晶型,研究了以自制的掺Fe3+ A-TiO2对碱性品红溶液的光催化降解作用.结果表明:所制备的TiO2为锐铁矿型TiO2(A-TiO2).可见光照射下,用自制的掺Fe3+A-TiO2降解碱性品红溶液的最佳条件是:2mg·L-1的碱性品红溶液中...     

静电纺丝制备超疏水TiO2纳米纤维网膜

采用静电纺丝技术构筑粗糙表面, 再使用廉价的低表面能物质硅油在煅烧过程中进行同步修饰, 制备出接触角大于150°, 滚动角小于5°的TiO2超疏水表面. 该超疏水表面具有由TiO2纳米纤维和微米尺寸颗粒状硅油高温分解产物织构而成的纳米纤维网膜结构, 这种特殊的微纳米复合粗糙结构和疏水性硅油分解产物的修饰作用导致TiO2纳米纤维网膜的超疏水性. 这种超疏水的TiO2材料为超疏水材料在防水织物、无损失液体运输和微流体等领域的应用提供了新的研究视野.     

微液滴在仿蛛丝结构TiO2纤维表面的定向运动与粘附

制备了具有响应性的仿蛛丝周期纺锤节TiO₂纤维。通过改变纤维表面微观结构、紫外光照和超声波等手段,仿蛛丝结构TiO₂纤维表面浸润性会发生响应性变化。纤维表面的这种浸润性变化,不仅实现了水滴从纺锤节两端到中心处的定向运动,而且可以使得水滴被纤维纺锤节粘附。当仿蛛丝结构TiO₂纤维表面为亲水状态时,无论纺锤节光滑还是粗糙,水都是从纺锤节两端向中心方向运动;当仿蛛丝TiO₂纤维表面疏水时,水滴会被具有粗糙表面的纺锤节两端粘附。     

超疏水多孔阵列碳纳米管薄膜

碳纳米管由于具有特异的力学[1] 、光学[2 ] 、电学[3,4 ] 和磁学性质[5] ,使其在锂离子电池[6 ] 和平板展示器[7] 等方面呈现出广泛的应用前景 .Ebbesen等[8] 对无序碳纳米管材料的浸润性进行了详细研究 ,发现其很容易被水润湿 .然而 ,阵列碳纳米管膜的浸润性研究尚未见报道 .固体表面的浸润性主要由表面化学组分和几何结构两方面控制 .通常 ,加大表面粗糙度可以增强其浸润性 [9～ 16 ] .近来 ,超疏水表面 (即与水的接触角大于 1 5 0°的表面 )的研究显示了广泛的应用背景[13～ 16 ] .这种表面通常可由增加表面粗糙度和降低表面能来制备[1…     

碳纳米管阵列超双疏性质的发现

用高温裂解酞菁金属络合物方法制备了几种具有不同形貌的阵列碳纳米管膜 ,并对其超疏水和超双疏性质进行了研究 .对于具有均匀长度和外径的阵列碳纳米管膜 ,文章作者发现 ,在未经任何处理时 ,其表现出超疏水和超亲油性质 ,与水的接触角为 15 8 5± 1 5° ,与油的接触角为 0± 1 0°.经氟化处理后 ,则表现出超双疏性质 ,与水和油的接触角分别为 171± 0 5°和 16 1± 1 0° .对具有类荷叶结构的阵列碳纳米管膜 ,其表面形貌与荷叶的十分接近 ,且在未经任何处理时所表现出的超疏水性也与荷叶的非常接近 ,与水的接触角为 16 6° ,滚动角为 8° .这种超疏水和超双疏性质是由表面的纳米结构以及微米结构和纳米结构的结合产生的 .这一发现为无氟超疏水表面 界面材料的研究提供了新的思路     

有序自组装聚合物纳米结构

采用水辅助方法(water-assisted fabrication method),分别以4-十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺(PANI-DBSA)和聚2-甲氧基-5-(2′-乙烯基-己氧基)苯乙炔(MEH-PPV)两种功能高聚物为成膜材料,冷凝水滴为模板,利用水滴在聚合物溶液表面的自组装,制备出了两种纳米层次以上的蜂窝状有序多孔聚合物薄膜.通过原子力显微镜和共聚焦荧光显微镜对其形貌、电学性质和荧光图像进行了表征.