染料敏化太阳能电池中空微/纳结构光阳极材料研究进展

染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cells,DSSC)以其低成本、易加工、高转化等特点受到广泛关注,半导体光阳极是DSSC的重要组成部分,其组成和微观结构直接影响电池性能,中空微/纳结构能够提供高表面积、增加染料负载量、促进光捕获,增强电子传输,因而成为近年来光阳极材料领域的一个热点内容。 本文综述了中空微/纳结构光阳极材料的研究进展,主要包括空心球、空心盒、核-壳结构、多级空心、多壳层结构等,并着重分析了各个结构特征与光电转换效率的关系和增益机制,探讨了中空微/纳结构光阳极面临的挑战及发展趋势。     

有机微纳激光研究进展

微纳激光器是一类尺寸或模式体积在波长或亚波长尺度的小型化激光器,由于其在超灵敏化学、生物传感和片上光信息的产生、传输、处理等领域具有重要应用而备受关注.有机材料来源广泛、吸收与发射截面大,有利于产生高的光学增益,为构筑低阈值激光器提供了条件;其丰富的激发态过程为激光性能的调控提供了便利.有机材料具有良好的柔性和加工性能,可以通过自组装、3D打印、喷墨打印等多种方法制备得到高品质的光学微腔.因此,有机材料极有希望成为下一代微纳激光器的理想选择.本文从光学微腔和增益介质两方面概述了有机微纳激光器的研究进展,着重介绍了通过微腔结构和有机材料的激发态过程来调控激光性能的一系列方法,介绍了具有特定功能的复合结构有机微纳激光器的设计和构筑策略,总结了有机微纳激光在化学、生物传感和光学集成等领域的应用进展,并对其未来的发展方向和研究思路进行了展望.     

芯片高密度互连电子电镀成形与性能调控技术研究

信息技术的飞速发展,对芯片性能提出了越来越高的要求,芯片中晶体管和电子互连的密度也在不断增加.电子电镀是大马士革以及芯片封装电子互连的主要成形方法,互连密度的提高对于电子电镀成形工艺及性能调控方法提出了许多新的要求.本文概述了本团队近几年在芯片高密度互连的电子电镀成形方法以及性能调控方面的研究成果,主要包括3D TSV垂直互连及大马士革互连的填充及后处理工艺、高密度凸点电镀成形方法及互连界面可靠性研究、特殊结构微纳互连的制备及性能调控方法、微纳针锥结构低温固态键合方法、水相化学及电化学接枝有机绝缘膜等工作,以期对芯片电子电镀领域的研究带来启迪,推动芯片高密度互连技术的发展.     

中空羟基磷灰石的制备方法研究进展

中空结构的羟基磷灰石因具备出色的生物相容性及生物活性、大比表面积和孔体积、小尺寸、良好的机械性、热稳定性以及表面渗透性等性能优点,让其在生物、医学、材料领域产生巨大影响,具有极大的运用价值.因此,制备具有中空结构的羟基磷灰石的方法及有关性能研究成为了热点.本文对例如模板法、水热法、溶剂热法、喷雾干燥法、微波协助法、微乳...     

微纳器件技术在电催化前沿研究中的应用进展

电催化在能源转化与存储方面有着广阔的应用前景,并已成为当今世界的研究热点.对于大多数电催化体系而言,其催化性能的优化与提升,都需倚赖活性中心的合理构建以及催化机制的精确描述.为此,测试手段的不断丰富可以极大促进电催化的深入研究与应用.近年来,微纳(器件)加工技术的不断成熟和跨学科发展为电催化材料和过程的研究提供了更精细的全新平台.本文针对电催化研究的不同方向,从结构表征与精准测量、场效应调控和电输运关联动力学三个方面总结了近年来微纳器件技术在电催化领域中的研究进展.最后,本文展望了微纳器件技术在电催化领域所面临的挑战及应用前景.     

静电纺丝技术制备聚合物基中空结构材料

静电纺丝是一种制备纳米尺度连续长丝的技术, 采用静电纺丝技术高效可控地构筑微纳米中空结构材料备受关注. 本文综述了通过静电纺丝技术制备聚合物中空纤维和中空微球的研究进展, 展望了其在不同功能材料领域的发展前景.     

无机微/纳空心球*

无机微/纳空心球材料以其独特的结构、优异的物理化学性能和广阔的应用前景,成为微/纳米材料研究和开发的一个热点领域之一。到目前为止,已研究开发出若干微/纳空心球材料的制备方法,并已制备出具有特殊物理和化学性能的空心球材料。其中,近年来的相关报道尤其多。本文主要回顾了近年来微/纳空心球材料研究和开发的最新进展,其中包括各种制备方法的原理、优缺点和适用范围,并展望了微/纳空心球材料的应用前景。     

基于热电材料的新型传感器研究进展

传感器作为现代智能工业的核心部件之一,凭借其优良的性能,越来越受到关注.本文总结了热电材料在传感器应用方面的研究成果,特别是硅基、碳基、铅基、碲基、贵金属类、有机类以及催化类的热电材料对传感器高灵敏度、高响应值、高稳定性等方面的影响.已有研究表明,通过在微米纳米尺度合成及加工所形成的低维微纳结构的热电材料,能够获得高ZT值和更高的热电性能.这一特性与传感器微型化方向发展一致.低维微纳结构的热电材料未来必将能够拓展传感器的特性和适用领域,促进传感器朝着高精尖模式的发展.     

动态硼酸酯键管控邻苯二酚基团与功能黏附性高分子设计

“黏附”是一种普遍存在的多尺度相互作用,其实质是界面处化学键、氢键或范德华力等的形成.近年来,在贻贝仿生的基础上将黏性因子邻苯二酚基团嵌入到动态硼酸酯聚合物中,成为了功能黏附性高分子的重要发展方向.本专论从分子黏附、微/纳表面黏附和宏观表面黏附3个尺度,介绍硼酸酯键管控邻苯二酚基团在高分子材料功能化方面的研究进展.分子黏附,主要讨论硼酸酯聚合物中邻苯二酚基团与分子或离子相互作用规律及其对材料形貌和刺激响应性能的调控;微/纳表面黏附,论述硼酸酯聚合物体系超分子驱动力和组装机制,介绍其在微/纳材料功能化改性方面的研究进展;宏观表面黏附,讨论硼酸酯键管控邻苯二酚基团与黏附性能调控的关联规律,介绍硼酸酯聚合物功能黏附材料在宏观组装、攀爬机器人领域的应用.最后,从新型硼酸酯聚合物设计、动态键精准管控和器件化应用的角度,对该领域未来前景和发展趋势做出了展望.     

中空纳米结构在表界面化学能源存储中的应用

中空纳米结构因具有有效比表面积大、传输路径短、缓冲性能好等优势,在能源转换和存储领域受到人们的广泛关注,本综述详细总结了中空纳米结构材料在以超级电容器为代表的表界面化学能源存储领域的研究进展.首先介绍了表界面化学能源存储的机理和挑战;其次详细讨论了中空材料的微观结构参数对表界面化学能源存储装置性能的影响;然后系统概述了近年来研究者如何利用中空纳米结构解决表界面化学能源存储中的问题并优化电容器性能;最后,展望了中空纳米结构在表界面化学能源存储中面临的挑战和未来的发展方向.     

碳点的设计合成、结构调控及应用

碳点是一类环境友好且性能独特的纳米粒子, 在光电转换、 生物医学、 催化及储能等领域的研究日益活跃. 碳点主要分为碳量子点(CQDs)、 石墨烯量子点(GQDs)和碳化聚合物点(CPDs), 其中CPDs作为一种新型碳点, 具有合成原料广泛、 碳化程度及共轭结构可调且材料相容性好等优点. 本文综合评述了近年来碳点尤其是CPDs的合成方法; 阐述了通过选择前驱体分子、 控制反应条件及掺杂原子等手段实现对其碳化和共轭程度、 晶格和能级结构的调控, 从而建立碳点及其杂化与复合材料微纳结构与性能之间的关系; 最后, 介绍了碳点在生物标记与成像、 光(电)催化、 光电转换及储能等领域的应用, 并对碳点领域的发展前景进行了展望.     

中空多壳层结构材料的制备及气体传感应用研究进展

先进气体传感器技术在现代社会安全生产生活中扮演着极为重要的角色, 而高效敏感材料的设计与开发是其中的关键. 中空多壳层结构材料因其独特的层层嵌套的多壳层与多腔体结构而表现出特别的物理化学性质, 在气体传感领域显现出巨大的应用潜力. 传统的硬模板法、 软模板法以及基于奥斯特瓦尔德熟化和柯肯德尔效应的无模板法在中空多壳层纳米结构材料的普适制备及壳层结构的精确调控等方面存在诸多限制. 次序模板法的出现突破了上述限制, 促进了该领域的迅速发展. 本文简要回顾了中空多壳层结构材料制备方法的发展历程, 介绍了其在甲醛、 乙醇、 丙酮、 甲苯及二氧化氮等有害气体检测中的具体应用, 分析了其在气体传感领域的独特优势, 最后对该领域面临的挑战和发展前景进行了总结与展望.     

管状AgNO_3-Tu配合物的制备

微纳米材料是当今材料研究领域中最富有活力的研究对象之一.空心微纳米材料,如纳米空心球、纳米笼、纳米管等,由于具有特殊的结构和物理化学性能,引起了人们极大的兴趣[1,2].特别是,自从1991年日本NEC公司的Iijmia教授等发现纳米碳管以来,以碳纳米管为代表的管状结构微纳米材料以其独特的中空结构,被应用于药物缓释、流体传输、微反应器、生物催化及分析检测等方面[3,4].     

一维有机微纳米光功能材料研究进展

近年来,一维有机小分子微纳材料因为其新颖的光学性能和在未来小型化器件中的广泛应用,受到了人们越来越多的关注.相比于传统无机半导体材料,有机小分子材料具有结构多样性、功能可设计性、易大量制备、易机械加工等显著优势.本文将从一维有机小分子纳米材料的制备方法、形貌调控、光学性能(如光波导、受激发射、电致发光等),及其在光学器件上的应用出发,对近十年来的相关研究进展及成果进行总结和介绍.     

中空微球及其制备方法

中空微球具有低密度、高比表面积且可以容纳客体分子等特点,在众多领域受到广泛关注.本文对聚合物中空微球、无机中空微球、聚合物/无机复合中空微球的制备方法进行了综述,并介绍了一种在使用过程中形成中空结构的可膨胀微球.     

聚合物基模板制备中空介孔材料

中空介孔材料,尤其是硅基和碳基中空介孔材料,由于其孔道结构丰富、孔径可调、高比表面积、可容纳客体分子、良好的热稳定性和化学稳定性等特点已被广泛应用于催化、能量储存等众多领域。模板法是目前为止制备中空介孔结构最有效的方法之一,其最大特点是可以通过对模板的调控来实现对中空介孔结构的控制。聚合物基模板种类繁多,主要包括嵌段共聚物、聚合物乳胶粒、天然/合成生物大分子及复杂结构高分子等;与传统的表面活性剂/无机氧化物模板相比,其自组装形态更加丰富,结构更易进行功能化修饰。同时,以聚合物为模板的合成反应条件更加温和可控,更有利于合成形态各异、功能丰富的中空介孔材料。本文综述了近年来不同聚合物基模板合成中空介孔材料的研究进展,并着重介绍了贵金属粒子负载的中空介孔材料在催化载体领域的应用;同时,指出了当前阻碍中空介孔材料发展的问题,并对其在催化领域的应用前景进行了展望。     

富锂正极材料结构设计和表面调控的研究进展

富锂正极材料因具有较高的理论能量密度,被视为极具发展潜能的新一代正极材料,但该材料在循环过程中容量和电压衰减显著,导致其实际商业应用受阻.本文综合评述了通过结构设计和表面调控提高富锂正极材料储锂性能的研究进展,介绍了富锂正极材料的充放电工作机制,及导致其比容量和电压衰减的原因,讨论了近年来通过新型结构设计(如构筑蛋黄-蛋壳中空结构、中空多壳层结构等)和表面调控(如尺寸控制、暴露晶面控制、表面尖晶石化、表面包覆、表面掺杂等）策略,抑制富锂正极材料表面氧析出和晶型转变并稳定材料结构,从而抑制电压和比容量衰减,有效提高电池的循环寿命和库伦效率的相关研究成果,最后,提出了通过结构设计和表面调控提高富锂正极材料电化学性能面临的挑战,并对未来发展方向进行了展望.     

二维纳米材料热传导行为及其界面调控※

二维纳米材料具有独特的二维无限拓展超薄结构, 其声子输运受到维度限制, 从而赋予了二维纳米材料新奇的热传导性质, 是研究微纳尺度热传导的理想材料平台. 界面工程可以引发二维纳米材料中声子振动模式的改变和声子振动的耦合, 导致材料的热传导行为改变, 为实际应用中微纳器件的散热、极端环境的热防护等提供了可能的解决方案. 详细介绍了在经典二维纳米材料中热传导的不同机制及新奇特性, 阐述了界面工程对二维纳米材料热传导的影响, 并进一步展望了原子分子级别界面调控在二维材料热传导领域的研究前景.     

若干典型中空结构材料的模板合成与应用进展（英文）

中空结构材料作为一类新兴功能材料,具有可调空腔、高比例活性表面及强化的物质传递等特性;当多组分及功能被整合与分区时,可实现中空结构材料的非对称结构(Janus)的拓扑演化.本文重点介绍若干典型中空结构材料,包括Janus中空材料的模板合成方法进展及中空结构材料在催化、储能、油/水分离与药物递送等领域的潜在应用,并展望了中空结构材料的未来发展趋势.     

中空TiO_2微球的制备及对聚丙烯酸酯薄膜性能的影响

采用阳离子聚苯乙烯微球作为模板,钛酸四丁酯为钛源,氨水为催化剂,制备了中空TiO_2微球.采用X射线衍射、扫描电镜及比表面测定仪对其形貌和结构进行了表征,并考察了模板粒径、钛源用量以及催化剂用量对中空TiO_2微球形貌的影响.通过物理共混法将其引入至聚丙烯酸酯乳液中并成膜,研究了复合薄膜的保温性能、抗紫外性能及力学性能.结果表明,锐钛矿相中空TiO_2微球模板粒径、钛源用量以及催化剂用量影响中空TiO_2微球的空心尺寸、壁厚及壳层致密性.中空TiO_2微球可显著提升聚丙烯酸酯薄膜的保温性能、抗紫外性能和力学性能.采用不同粒径的模板制备的中空TiO_2微球对复合薄膜的各项性能均有影响,其中模板粒径为140 nm时复合薄膜性能最优,光反射率提升63%,导热系数降低27%,且在波长小于360 nm范围内,紫外透过率几乎为0,抗张强度增加100%,断裂伸长率提升62%.