简易制备高整流比的异质纳米通道

生命体内的离子通道在各种生物功能调节过程及生命活动中具有重要的意义.模仿生物孔道的离子输运性质,构筑人工纳米通道,并研究人工纳米通道的离子输运性质是一项具有重大意义的研究课题.本文通过双面阳极氧化和原位扩孔结合的方法制备了对称结构的沙漏形氧化铝纳米通道.通过在对称结构的沙漏形氧化铝（AAO）纳米通道一侧粘贴一层透明胶带,经过热处理后,获得了一种具有高整流比的有机-无机异质纳米通道.基于非对称的结构和电荷分布,氧化铝纳米通道与有机纳米通道在复合区域形成异质结构.由于多孔AAO纳米通道和有机纳米通道的协同效应,异质纳米通道表现出独特的纳米流体二极管特性,即在比较宽的pH范围内具有单一的整流方向.在该体系中,氧化铝纳米通道内壁的羟基和有机纳米通道内壁的羧基在不同pH值下所带电荷性质不同,使异质结构纳米通道内壁表面电荷的性质和电荷密度发生改变,可以通过调节体系的pH来调控通道内的离子传输.     

pH-温度协同响应的纳米门控器件

自然界中的生物孔道在生命过程中具有重要的意义, 在人工制备的仿生纳米器件上模仿生物孔道的离子输运性质是一项具有挑战性的课题. 我们制备了一种基于人工聚合物薄膜的纳米门控器件,这种纳米门控器件的离子输运性质可以通过调节体系的pH和温度来调控. 通过在人工聚合物薄膜上修饰功能分子聚赖氨酸(poly-L-Lysine)得到的门控器件能够模拟生物体中生物孔道的典型离子输运行为, 其离子输运性能受体系pH的控制, 可以通过调节体系的pH而限制纳米门控器件的导通方向. 同时, 在一定pH条件下调整体系温度也能够对离子输运性能产生影响, 而在其他pH条件下, 温度则不会对体系的离子输运性能产生明显的影响, 即这种基于人工聚合物薄膜的纳米门控器件具有对pH和温度的协同响应性能.     

纳通道的物质传输特性及应用

近年来,随着材料科学、微纳加工技术和微纳尺度物质传输理论的发展,纳通道技术得到了越来越多的研究和关注。纳通道包括生物纳通道和人工纳通道,其孔径通常为1～100 nm。在这一尺度下,通道表面与通道内物质之间的作用概率大大增强,使得纳通道表现出许多与宏观体系不同的物质传输特性,例如通道表面电荷与通道内离子之间的静电作用产生了离子选择性,通道内电化学势的不对称分布产生了离子整流特性,物质传输过程中占据通道产生了阻塞脉冲特性等。纳通道中的这些物质传输特性在传感、分离、能源等领域具有广泛应用,例如通过对纳通道进行功能化修饰可以实现门控离子传输;利用亚纳米尺度的通道可以实现单分子传感;利用通道与传输物质之间的相互作用可以实现离子、分子、纳米粒子的分离;利用纳通道的离子选择性可以在通道内实现电荷分离,将不同形式的能量(如光、热、压力、盐差等)高效转化为电能。纳通道技术是化学、材料科学、纳米技术等多学科的交叉集合,在解决生物、环境、能源等基本问题方面具有良好的前景。该文综述了近10年来与纳通道物质传输理论以及纳通道技术应用相关的前沿研究,梳理了纳通道技术的发展过程,并对其在各个领域的应用进行了总结与展...     

离子液体中纤维素/纳米层状ZnO复合抗菌纤维的制备及性能

以表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)为模板,Zn(NO_3)_2·6H_2O和NaOH为锌源和沉淀剂,通过改进的模板法在温和条件下制得纳米层状ZnO.以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)为溶剂,木浆纤维素和纳米层状ZnO为原料,采用溶液共混方法,通过干湿法纺丝制备了ZnO质量分数分别为3%,5%,7%及9%的纤维素/ZnO纳米复合纤维.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)及热重分析(TG)等方法对纳米层状ZnO及纤维素/ZnO复合纤维进行了表征,并探讨了ZnO的加入对复合体系流变性的影响,同时对复合纤维进行了力学和抗菌性能测试.研究结果表明,所制备氧化锌纯度高,且呈现出重复周期为3.58 nm的层状结构,抗菌性能优异.纳米层状ZnO的加入提高了纤维素纤维的热稳定性和机械强度,同时赋予纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌性.ZnO片层被纤维素链剥离,并均匀分散于纤维素/ZnO复合物中.ZnO的加入增大了纤维素溶液的黏度,当ZnO含量达到5%以上时,在整个频率范围内,弹性模量大于损耗模量,纳米粒子可稳定悬浮.     

酞菁钴/纳米铁复合颗粒的结构与微波电磁特性

一些铁磁性金属及其合金超细粉末,具有比饱和磁化强度高、易于合成与粒径可控等优点,因此被广泛应用于磁流体、电磁流变液、微波吸收材料等领域,但由抗氧化性差、密度较大等主要缺点而使其应用受到限制,采用有机／无机复合技术可制备具有有机包覆层的有机／无机复合颗粒,不仅可以增强铁磁性颗粒的抗氧化性,减小了密度,而且可以提高与有机基体的亲和性,为该类材料向更高层次发展提供了可能。     

Chitosan/Fe3O4/SiO2复合纳米粒子的制备及催化特性研究

功能型复合纳米材料的设计与合成具有重要的意义.基于反相微乳液法,合成了Chitosan/Fe3O4/SiO2复合纳米粒子,并应用TEM、磁滞回线、SEM能谱、XRD和zeta电位等方法表征了复合纳米粒子.此外,还研究了复合纳米粒子的电化学发光催化特性,研究结果显示:包埋于SiO2壳层中的Fe3O4可基于复合于其中的Chitosan凝胶所提供的纳米通道,而展现出一定的催化过氧化氢氧化鲁米诺的特性.     

锂离子电池用纳米Sn/SnSb合金三维复合负极的制备及性能

采用多步电沉积法制备的三维多孔铜箔作为集流体、低温液相化学还原法制备的纳米Sn/SnSb 合金作为负极材料, 制备出一种新型三维多孔结构的纳米Sn/SnSb合金复合负极. 通过与普通负极电化学性能的对比实验发现, 这种新型三维复合负极具有如下优点: 三维多孔网络结构提高了负极活性材料与集流体之间的结合力, 使不含粘结剂电极的制备成为可能; 有效缓解了高容量负极活性材料在充放电过程中的体积膨胀, 提高了负极活性材料的循环性能, 当循环到第30周时, 普通负极剩余容量为初始容量的33%, 而三维复合负极剩余容量为初始容量的41%; 三维铜箔集流体的特殊结构为高容量负极活性材料提供了一个良好的导电环境, 使电极反应进行得更加完全, 从而获得了更高的电极比容量, 普通负极初始容量为480 mAh·g-1, 而三维复合负极达到了800 mAh·g-1. 纳米Sn/SnSb合金三维复合负极良好的电化学性能为锂离子电池负极结构的设计开发提供了新的思路.     

基于超分子结构共掺杂纳米复合薄膜的制备与荧光特性

A novel materials design procedure based on the co-doping of metal nanoparticle and azo dye compound (MNPADC) is developed to improve the properties of functional molecules. The synthesized materials were characterized by transmission electron micrograph (TEM), ultraviolet-visible absorption spectra (UV-Vis) and fluorescence spectra (FS). It was found that the fluorescence intensity of methyl orange (MO) was enhanced by 5 times in the aqueous composite system doped with silver nanoparticles whereas it was reduced by 15% and 20% in composite films with co-mixing and coating structures, respectively. The results indicate that the properties of functional molecules can be greatly improved in composite film with supra molecular structure and that the procedure presented here is effective.     

多孔对叔丁基酰胺化杯[8]芳烃/聚丙烯腈复合纳米纤维的制备及其对锶离子吸附性能的研究

本文选用纳米SiO_2为造孔剂,将酰胺化杯[8](Amide-Cal[8])、聚丙烯腈(PAN)、纳米SiO_2进行混纺,获得SiO_2/Amide-Cal[8]/PAN复合纳米纤维。在碱性条件下,将SiO_2移除后得到多孔Amide-Cal[8]/PAN复合纳米纤维。研究了SiO_2掺杂量对复合纳米纤维形貌的影响。研究了刻蚀前后纳米复合纤维Amide-Cal[8]/PAN对金属Sr~(2+)的吸附能力。实验结果显示,SiO_2移除后,由于纤维比表面积的增加,杯芳烃有效吸附位点的增加,复合纳米纤维的吸附性能明显提升。掺杂5wt%SiO_2的复合纳米纤维,经刻蚀后的复合纳米纤维Sr~(2+)的吸附量最高为507.6 mg·g~(-1),比未掺杂SiO_2的Amide-Cal[8]-15/PAN的吸附能力提高了1倍。多孔Amide-Cal[8]/PAN复合纳米纤维对Sr~(2+)的吸附等温模型既符合Langmuir吸附等温模型,也遵循Freundlich吸附等温模型,理论推算最大吸附量q_m可达到527.21 mg·g~(-1)。     

药物和蛋白质与聚己内酯分层复合纳米纤维的微观结构与力学特性

应用同轴共纺技术制得芯质和表层为两种不同材料的分层复合纳米纤维.分别以乙酰螺旋酶素片剂和明胶蛋白质为芯质材料,以可生物降解的聚己内酯作为表层材料,研究了这种分层复合纳米纤维的微观结构与力学特性.结果表明,尽管药物与表层聚合物材料的溶解溶剂互不相同,但仍可以将药物包覆在壁厚小于100nm的超细纤维中.这种纤维可用作体内手术伤口缝合线或大面积创伤如烧伤伤口的敷布.在实验范围内,纤维膜的力学性能随芯质内溶质含量的提高而降低.     

负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体的制备和表征及其Ni/ZrO2/Al2O3催化性能的研究

以大孔Al2O3为基载体，采用沉积-沉淀法和溶胶-沉积法制备了负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体．用XRD、TEM和比表面与孔径测定等手段对载体进行了表征．结果表明，负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体具有较大的比表面积和适宜的孔径分布，纳米ZrO2在载体上呈单层均匀分布．以CH4-CO2重整制合成气为探针反应，考察了Ni/ZrO2/Al2O3催化剂的活性和选择性．     

负载型纳米ZrO_2/Al_2O_3复合载体的制备和表征及其Ni/ZrO_2/Al_2O_3催化性能的研究

以大孔Al2O3为基载体,采用沉积-沉淀法和溶胶-沉积法制备了负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体.用XRD、TEM和比表面与孔径测定等手段对载体进行了表征.结果表明,负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体具有较大的比表面积和适宜的孔径分布,纳米ZrO2在载体上呈单层均匀分布.以CH4-CO2重整制合成气为探针反应,考察了Ni/ZrO2/Al2O3催化剂的活性和选择性.     

HZSM-5/SAPO-11复合分子筛的制备、 表征及在异丁烷芳构化反应中的催化性能

将经聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)预处理的HZSM-5分子筛置于SAPO-11分子筛的合成母液中, 在水热体系中原位制备了一系列HZSM-5/SAPO-11复合分子筛, 并对分子筛的结构、 形貌及酸性进行了表征, 考察了其在异丁烷芳构化反应中的催化性能. 结果表明, 所得复合分子筛由HZSM-5表面包覆约20 nm的SAPO-11微晶组成, 且通过调变SAPO-11的Si含量可以有效调变复合分子筛的酸性, 提高芳构化强弱酸协同催化作用, 有效抑制裂解副反应. 结合异丁烷芳构化转化率及液体收率结果可知, 当SAPO-11合成溶胶中硅铝摩尔比为0.6时, HZSM-5/SAPO-11复合分子筛的芳构化活性及稳定性最佳.     

静电纺丝复合反渗透膜的改性制备与脱盐性能

利用静电纺丝技术在无纺布上制备PET纳米纤维膜, 并用交联壳聚糖对其进行改性得到壳聚糖改性纳米纤维复合膜. 以间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)为单体, 采用界面聚合法在壳聚糖改性纳米纤维复合膜的表面制备聚酰胺分离层, 得到新型静电纺丝纳米纤维基复合反渗透膜. 新型复合反渗透膜具有典型的聚酰胺复合反渗透膜的表面脊-谷结构. 从膜的表面形貌、 亲水性、 分离性能等3个方面对水相MPD溶液中阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的含量对膜结构和性能的影响进行了系统研究. 结果表明, SDBS的含量对膜形态结构的均匀性和亲水性有一定影响, 且随着SDBS含量的增加, 膜的脱盐率先增大后减小, 而通量小幅度上升后, 先减小后增大, 呈现规律性变化.     

Effects of Ti Addition on Alumina/Titania Composite Aerogels Synthesized by Sol–Gel Process and Supercritical Ethanol Drying

Alumina/titania composite aerogels with different titania contents were synthesized by the sol–gel process and supercritical ethanol drying. The structures and morphologies of synthesized aerogels were analyzed by X‐ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, thermogravimetry, and N₂ adsorption–desorption tests. Supercritical ethanol drying induced the crystallization of titania, which prompted the transformation of the structure from pseudoboehmite to γ‐Al₂O₃ . Reversely, alumina retarded the anatase‐to‐rutile transformation of titania. The content of titania significantly affected the structure and morphology of alumina/titania composite aerogels. A high content of titania (≥40%) resulted in the phase separation of titania particles, which grew to form the anatase phase octahedral particles with well‐developed facets. When the titania content was low, titania particles could be homogeneously dispersed in alumina particles to form spherical clusters with the poor crystallinity. Titania particles were in the anatase phase, and no rutile phase was formed until the temperature rose to 1000°C. In addition, titania addition resulted in a decrease in the specific surface area (SSA) of alumina aerogels because the SSA of titania was lower than that of alumina aerogels.     

A Label‐Free Amperometric Immunosensor Based on Redox‐Active Ferrocene‐Branched Chitosan/Multiwalled Carbon Nanotubes Conductive Composite and Gold Nanoparticles

A novel immunosensor has been developed by self‐assembling Au NPs onto a ferrocene‐branched chitosan/multiwalled carbon nanotubes (CS‐Fc/MWCNTs) modified electrode for the sensitive determination of hepatitis B surface antigen (HBsAg). The formation of CS‐Fc effectively avoids the leakage of Fc and retains its electrochemical activity. Incorporation of MWCNTs and Au NPs into CS‐Fc further increases the electrochemical active Fc in the CS films and provides interactive sites for the immobilization of HBsAb. The morphologies and electrochemistry of the formed biofilm were investigated by using scanning electron microscopy and electrochemical techniques. The immunosensor exhibits a specific response to HBsAg in the range of 1.0–420 ng mL^?1. Excellent analytical performance, fabrication reproducibility and operational stability of the proposed immunosensor indicated its promising application in clinical diagnostics.     

原位沉淀法制备CS/nHA多孔复合支架及其性能

通过原位沉淀法和冷冻相分离技术得到含有钙磷前驱体(CaP)的初始多孔支架, 利用多孔支架表面原位生成的壳聚糖(CS)膜减缓NaOH溶液中OH^-离子的渗透速率, 以达到纳米羟基磷灰石(nHA)缓慢形成的目的, 从而制得nHA 分布均匀的CS/nHA多孔复合支架. 利用扫描电镜(SEM)和万能试验机研究复合支架的结构和性能, 发现nHA为针状结构, 长度为80200 nm, 宽度为2050 nm. 随着nHA含量的增加, 复合支架的孔隙率下降, 由(93.8±3.3)%降至(87.7±3.8)%, 压缩强度则逐渐提高, 由(0.5±0.09) MPa增加至(1.5±0.06) MPa. 当复合支架中nHA质量分数为25%时, 未发现nHA团聚现象, nHA均匀地分布于CS基体中. 通过红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)等分析推断, nHA与CS之间可能存在配位和氢键作用. 细胞实验结果表明, CS/nHA多孔复合支架具有良好的生物相容性, 细胞在支架内部贴壁黏附生长. CS/nHA多孔复合支架有望在骨组织工程领域具有良好的应用前景.