气液界面胶体球刻蚀法制备二维有序多孔薄膜

作为一类重要的二维材料, 二维有序多孔薄膜受到人们的广泛关注. 气液界面胶体球刻蚀法是近些年发展起来的一种以漂浮在液面上的单层胶体晶体为模板来制备二维有序纳米结构的方法, 具有简单、高效、重现性好、适用范围广以及结构参数易调变等优点. 近年来, 我们课题组利用气液界面胶体球刻蚀法实现了包括多种无机物纳米网、纳米碗阵列和纳米网-纳米碗复合阵列在内的一系列自支撑二维有序多孔薄膜的可控制备, 考察了其二维光子晶体性质, 并研究了其在刻蚀掩膜、溶剂检测、生物传感、电阻开关器件、光电化学分解水等方面的应用. 本文在重点介绍我们课题组研究进展的同时, 也简要总结了该领域的整体发展状况并展望了该领域的今后发展方向.     

纳米碗阵列的制备与应用研究

纳米碗阵列具有周期性孔结构、大比表面积、弱对称性等特点。这些独特的纳米碗不仅提供了纳米孔结构,而且会导致许多特殊的物理和化学性质。近年来,由于其孔结构而使其具有新颖且增强的性能,纳米碗阵列引起了极大的关注。本文详细介绍了各种纳米碗阵列的制备方法,首先是制备胶体晶模板(通常是Si O2或者聚苯乙烯微球模板),然后通过物理气相沉积、化学或电化学沉积等技术在模板上沉积所需材料,最后采用溶解、高温处理等方法除去模板,得到纳米碗阵列。此外,本文还对纳米碗阵列的各种应用进行了综述,比如纳米碗阵列可以用作SERS增强基底、传感器,并且能够应用于催化和光学领域。还探讨了不同制备方法的优点和不足以及纳米碗阵列的应用前景及现存问题。     

种子聚合法制备非球形聚合物颗粒的研究进展

十年前,光子晶体的需求促进了非球形颗粒的研究热潮。非球形颗粒由于其对称性下降,带来了新的性能和应用前景,成为当前材料领域研究的热点,得到了较广泛研究,目前其制备方法包括种子聚合法、自组装法、粒子聚集法、微流体法和机械拉伸法等。本文简述了种子聚合法的发展历程,介绍了种子聚合法制备非球形聚合物颗粒的相关机理,以种子微球材质分类综述了种子聚合法制备非球形聚合物颗粒的形貌和结构控制技术进展,概述了其潜在的应用领域,展望了可能的发展趋势。     

有序Au/Ag纳米碗阵列的简易制备及其表面增强拉曼散射性能

通过湿法化学合成基于SiO₂胶体晶体的大面积有序Au/Ag纳米碗(Au/AgNB)阵列。首先,在玻璃基板上以3D SiO₂胶体晶体作为模板。然后,在Au纳米颗粒(AuNP)种子的帮助下,通过原位生长方法在模板上沉积一层Au纳米壳(AuNS)。再通过HCHO还原Ag⁺使AuNS表面进一步沉积Ag纳米壳,形成Ag/Au双纳米壳(Ag/AuNS)阵列。通过丙烯酸酯改性双向取向聚丙烯(BOPP)方便地获得了单层有序反转Ag/AuNB阵列。这种有序Au/AgNB阵列具有更佳的表面增强拉曼散射(SERS)活性,其SERS分析增强因子(AEF)可达2.23×10⁷。     

微结构化弹性体介电层的制备方法与应用

微结构化弹性体薄膜是指在表面或内部具有多孔或者特殊造型阵列的微纳米尺寸结构的弹性体薄膜,这类薄膜作为功能化介电层在柔性电子器件的制备领域获得了广泛的应用。本文从微结构弹性体介电层的制备和应用两个方面来介绍微结构弹性体介电层的研究进展,首先介绍了可用以制备介电层的弹性体的种类,然后综述了多孔和非多孔阵列两大类微结构弹性体介电层的制备方法(氯化钠模板法、糖模板法、碳酸氢盐类模板法、微球模板法和硅模板法等);并介绍了微结构弹性体介电层在应力应变传感器和纳米发电机上的应用。     

有序Au/Ag纳米碗阵列的简易制备及其表面增强拉曼散射性能

通过湿法化学合成基于SiO₂胶体晶体的大面积有序Au/Ag纳米碗(Au/AgNB)阵列。首先,在玻璃基板上组装3D SiO₂胶体晶体作为模板。然后,以Au纳米颗粒(AuNP)为种子,通过原位生长法在SiO₂模板上沉积一层Au纳米壳(AuNS)。再通过HCHO还原Ag⁺成Ag⁰,进一步在AuNS表面沉积Ag纳米壳,形成Ag/Au双纳米壳(Ag/AuNS)阵列。最后通过丙烯酸酯改性双向取向聚丙烯(BOPP)膜方便地获得了单层有序反转Ag/AuNB阵列。这种有序Au/AgNB阵列具有更佳的表面增强拉曼散射(SERS)活性,其SERS分析增强因子(AEF)可达2.23×10⁷。     

界面上蜂窝状多孔薄膜的构建、性质和应用

综述了以Breath Figure(呼吸图案)法制备聚合物及纳米颗粒蜂窝状多孔结构的研究现状.当潮湿的气流吹到聚合物或纳米颗粒的有机溶液表面时,溶剂蒸发导致水微滴在液体表面冷凝重排成六角阵列结构.溶剂和水微滴蒸发完毕后,聚合物或纳米颗粒在基底上形成具有六角阵列的蜂窝状多孔结构.该技术是自组装领域的一大进展,在生物技术、组织工程、微图像技术、高端分离技术、光催化及医药等领域有望获得重要应用.本文系统阐述了规整蜂窝状孔结构材料的构建方法、构建材料、形成机理以及影响因素(包括湿度、浓度、气流方向和速度、溶剂、基底曲率等),评述了蜂窝状多孔薄膜的性质和应用,并对其在化学和材料科学领域的应用前景作了展望.     

磁性微球的制备及应用

磁性微球在生物医学和分离工程等多个领域都有广泛的应用,如固定化酶、靶向药物载体、核磁共振成像、细胞标记及分离、核酸和蛋白质分离纯化、环境治理等.近年来随着纳米新材料及制备工艺的不断创新,磁性微球的制备及应用都取得了大量进展.磁性微球的制备方法主要可以分为4类:(1)包裹法,在微球生成的同时将磁性纳米颗粒包裹在微球基质内,又可以细分为异质聚合法、乳化-溶剂挥发法、膜乳化和微流控技术、反相悬液-交联法、Stober法、聚合诱导胶体聚集法等;(2)模板组装法,在模板微球内部或表面组装磁性纳米颗粒,包括溶胀法、吸附法和静电自组装法等;(3)模板原位生成法,在模板微球的内部或表面原位生成磁性纳米颗粒,包括共沉淀、沉淀-氧化法、有机前驱体热分解法等;(4)溶剂(水)热法,以有机溶剂或水为介质,密闭体系中的反应物在一定的温度和溶液的自生压力下反应得到磁性微球.本文按照制备方法对近几年来磁性微球领域的研究进展进行了总结,包括反应原理、磁性微球的性质、表面功能化和应用介绍.     

漂浮法制备SiO2有序大孔材料

用漂浮组装方法以亚微米尺度单分散的聚苯乙烯(PS)微球作为模板, 在悬浮液气-液界面处组装PS模板微球与纳米级胶体颗粒, 形成二元胶体颗粒共混物, 再去除模板得到有序大孔材料.     

磁性纳米包覆微球的制备和磁性表征

以胶体球形粒子为基体发展起来的纳米包覆(nano鄄coating)技术近来引起人们的极大兴趣,这种纳米包覆技术得到的产物常常被称为核壳粒子(core鄄shellparticles)。这种包覆一般是将纳米颗粒直接吸附在核微球上,或者包覆材料控制沉淀在核微球上[1,2]。这些复合微球常常展现出独特的光、电、力学、化学、催化等性质,因而具有广泛的研究和应用前景[3~7]。近十几年来,用做磁感应成像的超顺磁材料得到了深入的研究[4]。一方面,磁性颗粒的尺寸、电荷和表面成分对其应用有很大影响[8,9],另一方面,材料的磁学性质又主要取决于磁颗粒的大小[10]。Xu和Lindlar制备了含超顺磁颗粒的聚合物胶体颗粒,被用于构建超顺磁性的光子晶体[11,12]。在聚合物微粒上包覆氧化铁颗粒通常采用表面沉淀或表面改性官能团诱导反应包覆的方法。但这些方法不能很好控制复合微粒的均一性和表面平整性;Caruso的层鄄层包覆法(Layer鄄byLayer)虽然实现了磁性颗粒包覆[13],然而这种方法非常繁琐而不利于广泛应用。本文报道了一种新的合成磁性包覆颗粒的方法,即以聚合物微球为基核,通过非均相种子生长法包覆磁性纳米颗粒,并研究了...     

Preparation of Bowl-Like Polymer Particles via Multi-Step Emulsion Polymerization and Alkali Post-Treatment

Summary : Monodisperse P(BA-MMA-MAA-EGDMA)/P(St-MAA-DVB) core/shell latex particles were first synthesized by a four-step emulsion polymerization, and a new kind of latex particles with “bowl-like” morphology were obtained by post-treating the resultant core/shell particles under alkali condition. Results indicated that the feeding rates of the monomer mixture and initiator aqueous solution were the key parameters to obtain monodisperse core/shell latex particles in the emulsion polymerization process, and the latex particles with “bowl-like” morphology could be generated only when the treatment temperature was equal or higher than 70 °C.     

Synthesis of Bowl-like Particles by Emulsion Polymerization and Release Behavior of Solvent from the Particles

Bowl-like poly (styrene-co-glycidyl methacrylate) was synthesized by swollen seeded emulsion polymerization. The polymerization was carried out in PS seed emulsion swollen by toluene, whereby the bowl-like particles formed at last. The shape was observed by SEM. These particles became ball-like when swollen by toluene, observed by optical microscope, and the release behavior of solvent from them was examined.     

Janus粒子的制备及功能化应用

Janus粒子是指表面具有两种或两种以上不同化学组成或性质的不对称粒子,目前Janus粒子的制备方法仍在发展中,同时也逐渐形成了Janus粒子在生物医药、催化、材料以及防污等领域功能化应用的研究重点。本文从Janus粒子制备和应用两个方面方法来介绍Janus粒子的研究进展。制备方法主要包括表面选择性修饰法、晶种生长法、微流控法、嵌段共聚物自组装法和电化学沉积法等。应用方面则着重介绍了Janus粒子在生物医药、界面催化、表面活性剂、复合材料、微米马达和防污等方面的功能化应用,并对Janus粒子未来的发展趋势做了展望。     

Probing the surfaces of core‐shell and hollow nanoparticles by solvent relaxation NMR

Measurement of the spin–spin NMR relaxation time (or its inverse, the rate) of water molecules in aqueous nanoparticle dispersions has become a popular approach to probe of the nature and structure of the particle surface and any adsorbed species. Here, we report on the characterisation of aqueous dispersions of hollow amorphous nanoparticles that have two liquid accessible surfaces (inner cavity surface and outer shell surface) plus the solid (silica) and core‐shell (titania–silica) nanoparticle precursors from which the hollow particles have been prepared. In all cases, the observed water relaxation rates scale linearly with particle surface area, with the effect being more pronounced with increasing levels of titania present at the particle surface. Two distinct behaviours were observed for the hollow nanoparticles at very low volume fractions, which appear to merge with increasing surface area (particle concentration). Herewith, we further show the versatility of solvent NMR spectroscopy as a probe of surface character.     

Highly efficient formation of metal and metal alloy particles from methyl metal compounds by a single pulse laser irradiation

Highly efficient processes for fine particle formation of metal alloys and metal oxides were developed using a high-power laser. In these processes, laser light was used only for the ignition of a thermal chain reaction. This reaction was suppressed by adding inert gases, and the suppression effect was in the order C₃H₈ > C₂H₆ > CH₄ > He > Ar > Xe. Oxygen accelerated the reaction because of the large exothermicity of the reaction of oxygen with methyl metal compounds.     

双亲性离子液体功能化复合胶体颗粒的合成与催化性能

采用硅烷偶联剂4-氯苄基三氯硅烷对二氧化硅颗粒表面进行改性, 制得表面接枝氯苄基的亲油二氧化硅颗粒. 在亲油二氧化硅颗粒表面继续接枝亲水性的十二烷基咪唑, 即可制得含有离子液体基团的双亲性二氧化硅颗粒. 通过静电吸附氯铂酸和硼氢化钠还原, 可在两亲性二氧化硅颗粒表面负载铂纳米颗粒, 从而得到双亲性二氧化硅颗粒催化剂. 用扫描电镜、 透射电镜、 X射线衍射和红外光谱等对所得样品进行表征, 并以苯甲醇氧化反应为研究对象对催化剂性能进行评价, 结果显示, 使用此催化剂可使苯甲酸的产率达到90%.     

聚合物粒子在生物化学与生物医学中的应用

就亚微米和单粒径两种新型的聚合物粒子在生物化学与生物医学如免疫分析、药物载体、真核细胞、原核细胞及生物大分子产品等的分离等领域中的最新应用进行了综述。     

Inner structure and properties of diamond-shaped and spherical α-Fe2O3 particles

Uniform diamond-shaped and spherical -Fe₂O₃ particles, prepared by a forced hydrolysis of FeCl₃–HCl solutions, were characterized by various means. Electron microscope and x-ray diffraction measurements indicated that these particles are formed by recrystallization of -FeOOH to -Fe₂O₃ accompanying the dissolution of -FeOOH. Ultramicropores were formed in spherical particles with outgassing in vacuo above 150 °C by dehydration of inner OH groups, proving that the particles are polycrystalline. On the other hand, the highly crystallized diamond-shaped particles showed a less microporosity and were thermally stable against outgassing up to 400 °C. These results are compatible with those obtained for the monodispersed cubic and spherical -Fe₂O₃ particles reported in our previous paper [J Chem Soc Faraday Trans 87: 2241 (1991)].