二维材料用于渗透能转换的研究进展

在河水与海水的交界处实现渗透能提取与捕获是解决未来能源危机的重要方式之一. 渗透能因为储量大, 容易获取以及绿色可持续的优势受到广泛关注. 反向电渗析技术是一种能够有效捕获渗透能的方法之一, 目前已经得到了深入的研究与发展. 离子交换膜是反向电渗析技术转换渗透能的关键组件, 其性能的优异程度决定能量转换效率的高低. 常见的膜材料主要是高分子聚合物及其改性化合物, 最近一些二维材料如石墨烯、 氧化石墨烯、 二硫化钼、 各种框架材料及其改性复合物因优异的选择性离子传输、 纳米级通道、 丰富的表面功能基团以及可修饰性成为捕获渗透能的重要膜材料. 本文综合评述了二维材料作为离子传输通道的类型以及相应的传输机理; 例举了二维材料及其复合物的设计方案和在渗透能转换方面的具体应用; 最后提出了目前二维材料在渗透能转换领域中面临的挑战以及未来的发展方向.     

4-(N-甲酰基-N′-邻氯苯基硫脲)-N-邻氯苯基苯氧乙酰胺的核磁共振研究

在超声波辐射下,以PEG-400为固-液相转移催化剂,用邻氯苯胺与双酰基异硫氰酸酯反应,合成出了一种新的化合物——4-(N-甲酰基-N′-邻氯苯基硫脲)-N-邻氯苯基苯氧乙酰胺。实验中观察到了取代和加成反应的竞争。利用元素分析,1H、13C、APT及二维核磁共振技术确定了所合成的新化合物的结构。给出了该化合物的化学位移数据。所得的结果对这类化合物的结构解析很有价值。     

仿生光响应智能纳米孔道的构筑及应用

在生命体中,很多生物过程都和光息息相关,例如光合作用过程和视觉感受系统等,而这些过程大都由生命体中对光敏感的蛋白质离子通道主导。近年来,受这些蛋白质离子通道的启发,具有光响应性的仿生智能固态纳米孔道广受关注。光响应纳米孔道具有灵活的空间和时间可控性,除了和生命过程息息相关,还在能源存储与转化、药物可控释放和分离等方面显示了巨大的应用前景。本综述主要从材料属性出发阐述光响应仿生智能纳米孔道的构筑和分类,并对其应用进行总结和展望。     

聚合物基纳米通道的构筑、功能化及应用研究进展

纳米通道在生命过程中起着至关重要的作用。利用聚合物基纳米通道研究离子、分子等在通道内的输运、识别、响应及门控的仿生过程和性质,受到了科学家的广泛关注和研究。目前,构筑聚合物基纳米通道最常用方法是径迹刻蚀技术。刻蚀后的固态纳米通道具有可功能化的基团,科学家正在广泛开展探究纳米孔道功能化的方法研究。本文主要从几种聚合物的刻蚀方法及形状控制,来介绍纳米通道的构筑方法。同时,本文还总结了纳米通道功能化修饰的常用方法。最后,介绍了纳米通道在多方面的应用、未来的展望以及目前该领域存在的一些挑战。     

1-(4-硝基苯氨基乙酰基)-4-苯乙酰基氨基硫脲的NMR谱研究

利用二维核磁共振技术,对所合成的新化合物1-(4-硝基苯氨基乙酰基)-4-苯乙酰基氨基硫脲的¹H NMR 和¹³C NMR谱进行了全归属.     

低维限域结构中水与物质的输运

低维限域结构中水与物质的输运研究,对于解决界面化学和流体力学中的遗留问题十分关键.近年来,研究人员采用分子动力学模拟和实验手段研究低维限域结构中水与物质的输运,并将其应用于物质输运、纳米限域化学反应、纳米材料制备等领域.本文从理论和实验的角度总结一维和二维纳米通道的水与物质输运,介绍了本研究组提出的"量子限域超流体"概念,并用于解释纳米通道中超快物质的输运现象;在此基础上概述了一维纳米通道中的分子动力学模拟和水浸润性,以及外部环境(如温度和电压)对限域结构中水浸润性的调控,同时阐述了低维限域结构中的液体输运;对二维纳米通道中的分子动力学模拟、液体浸润性以及液体输运进行了综述;讨论了纳米通道限域结构在物质输运、纳米限域化学反应和纳米材料制备等领域的应用;对低维限域结构中水与物质输运面临的挑战和前景进行了展望.     

受荷叶自清洁效应启发的手术服表面改性与防污染性能

为了提升当前商用手术服在特殊医疗手术环境下屏蔽携带病原体的血液或体液的性能,降低医护人员与患者因接触携带病原体的血液或体液而交叉感染的风险,受荷叶自清洁效应的启发,本文采用表面双疏处理技术,用含氟双疏处理液对商用手术服表面改性,来提升当前商用手术服在特殊医疗手术环境下对污染物(水、油、血液) 的屏蔽性能。 扫描电子显微镜和元素分析表征确定了含氟聚合物被成功固定在手术服表面。 对改性后的手术服的防水、防油、防血液污染性能检测发现:表面双疏改性可将手术服表面水接触角提升到(138±2)°,水滚动角降低至4.0°,表明其防水能力明显提升;改性后的手术服表面具有对油滴保持至少60 s不浸润,血液液滴在倾斜20.6°的改性手术服表面可快速滚落的特性,同时保持良好的透气性能(7.90 g/(min·m²))。     

水凝胶基仿生离子通道及其智能离子传输

离子可控传输是维持众多正常生理活动的重要基础,而实现可控离子传输的关键是生命体系中的各类蛋白质离子通道.受此启发,科研工作者开发了一系列仿生智能离子通道,实现了类似生命体中的可控离子传输.其中,基于水凝胶体系的离子通道由于其空间荷电性和三维互通特性,展现出高离子选择性和高离子通量的优点.同时,水凝胶基离子通道的生物相容性、可形变特性及稳定的离子储存特性,使其成为智能离子传输领域的研究热点之一,该类材料已被广泛应用于离子-电子电路、医疗健康、能源转化与存储以及资源与环境等领域.本文主要从水凝胶基智能离子通道的构筑方法出发,阐述了凝胶内部离子传输机制,并对其在各领域的应用进行了总结,最后对目前水凝胶基离子通道存在的问题及未来发展趋势进行了展望.