基于自组装技术的纳米功能材料研究进展

纳米自组装技术的迅速发展拓宽了纳米材料的应用领域. 利用自组装合成纳米新材料是一种有效且具有发展前景的方法. 本综述介绍了纳米自组装技术的研究价值及近年来新兴的制备方法, 重点论述了驱动纳米自组装的作用类型, 包括范德华力、 静电作用、 磁力作用、 氢键、 熵效应以及疏溶剂相互作用、 DNA碱基互补配对等其它相互作用, 同时也对纳米自组装体的应用情况进行了阐述, 并探讨了利用纳米自组装技术研制新材料所面临的机遇和挑战.     

BaO∙4B2O3∙5H2O纳米材料的制备及其对聚丙烯阻燃性能的热分解动力学方法评价

Borate is considered one of the most important additives for improving the fire-resistance of combustible polymers because of its smoke suppression, low toxicity, and good thermal stability. However, the size of prepared borate is usually in the micrometer range, which makes it difficult to disperse in a polymer matrix, thus hindering its use as fire-retardant material. The preparation and application of borate nanomaterial as flame retardant is considered an effective method. However, the preparation of barium borate nanomaterials as flame retardant has not been reported. In this paper, nanosheets and nanoribbons with different sizes for a new barium borate BaO·4B₂O₃·5H₂O are prepared by hydrothermal method, and characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectrum (FT-IR), thermogravimetric analysis-differential scanning calorimetry (TG-DSC), and scanning electron microscope (SEM). The flame-retardant properties of polypropylene (PP)/BaO·4B₂O₃·5H₂O composites are investigated by thermogravimetric analysis (TG), differential scanning calorimetry (DSC) thermal analysis methods and limited oxygen index (LOI) method. Considering the near TG mass losses and the near LOI values for PP with 10% prepared BaO·4B₂O₃·5H₂O nanosheet and nanoribbon, their flame-retardant properties need to be further evaluated by non-isothermal decomposition kinetic method. The apparent activation energy for this decomposition reaction was obtained from the slope by plotting ln(β/T_p²) against 1/T_p according to Kissinger's model. With the reduction of TG mass loss, increased heat absorption in DSC under N₂ atmosphere, increased apparent activation energy E_a for the thermal decomposition of PP/BaO·4B₂O₃·5H₂O composite as well as increased LOI value, the flame-retardant performance of prepared BaO·4B₂O₃·5H₂O samples with PP gradually improved from bulk to nanoribbon to nanosheet. This can be attributed to the decrease in the size of BaO·4B₂O₃·5H₂O samples because the smaller sample size leads to improved dispersion and increased contact area with the polymer. The flame-retardant mechanism is discussed by analyzing the after-flame chars of the PP/BaO·4B₂O₃·5H₂O composite in SEM images, which show that the char layer is more compact and continuous for the PP/BaO·4B₂O₃·5H₂O nanosheet composite. The influence of loading BaO·4B₂O₃·5H₂O nanomaterials on the mechanical properties of PP is also tested using a universal material testing machine, in which the PP/BaO·4B₂O₃·5H₂O nanosheet composite has higher tensile strength. The PP/BaO·4B₂O₃·5H₂O nanosheet composite has the best flame-retardant and mechanical properties, which is promising to be developed for the application as flame-retardant material.     

分级纳米材料的结构、制备及其应用

纳米材料因其独特的表面效应、体积效应和量子效应等特点,在化工、生物工程、医学和能源等领域有着广阔的应用。 由简单的低维纳米结构作为主要的构建单元并按照特定的排列方式组装成规整有序的三维结构,即分级纳米结构,已经开展了许多的研究。 本文综述了分级纳米结构的制备方法和微观结构,及其在污水处理、超级电容器、太阳能电池以及光催化等领域的应用。     

新型表面辅助激光解吸附/离子化质谱基质及其在生物检测中的应用

表面辅助激光解吸附/离子化质谱(Surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry,SALDI-MS)是一种利用无机纳米粒子或纳米结构表面作为基质,辅助待测分子的解吸附和离子化的质谱技术。由于其具有灵敏度高、耐盐性好、操作简便、重现性好、检测通量高等优势,已经被广泛应用于食品安全、环境监测、生命科学等诸多领域。该文总结了近5年来,SALDI基质材料(金属及金属氧化物材料、碳材料、硅材料、金属有机骨架化合物材料等)的最新研究进展及其在生物检测领域中的应用,并对SALDI-MS基质材料的发展及应用进行了展望。     

再谈磷的同素异形体*——磷纳米材料和磷烯

依据磷化学的研究进展全面考察了磷的另一类同素异形体,包括磷纳米材料类和磷烯,它们都是结构特殊的先进材料。详细介绍了它们的制备、组成、结构、性质及其重要应用。     

诺贝尔奖宠儿——碳元素的前世今生

碳元素历史悠久,与现代人类社会联系紧密,对人类未来意义重大,多次斩获诺贝尔奖。在揭开碳元素的发现史之后,介绍了活性炭、碳纤维、玻璃碳等无定形碳以及热解炭等过渡碳的重要作用。此外,晶形碳的经典同素异形体--C60富勒烯、碳纳米管、石墨烯的独特结构造就了其在纳米材料领域的非凡用途;新型同素异形体的合成、发现与应用更是碳元素研究领域的热点。     

二维磁性纳米材料的可控合成及磁性调控

自旋电子学的研究重点在于同时利用电子的电荷和自旋两个自由度对信息进行处理和存储,其具有运行速度快、存储密度高和能耗低等优势。毫无疑问,发展二维磁性纳米材料的可控合成方法及磁性调控策略,对于新型自旋电子学器件的构筑具有重要的科学意义和应用价值。然而,目前得到的二维磁性纳米材料的种类十分有限,而且合成方法及磁性调控手段相对单一,极大地限制了该领域的发展。本文首先根据磁性的来源,对二维磁性纳米材料进行了分类,介绍了诱导产生的磁性和具有本征磁性的二维纳米材料,然后详细地归纳了二维磁性纳米材料常见的合成方法,如机械剥离法、电化学剥离法、化学气相沉积法以及液相合成方法等。此外,着重总结了二维材料磁性的主要调控手段,最后展望了该领域遇到的瓶颈、未来的研究重点及应用前景。     

精准设计的纳米机器药物及其抗肿瘤应用

纳米医药是当今生物和医学研究最具创新活力的领域之一,尤其是在恶性肿瘤等复杂难治疾病的治疗中展现出广阔的应用前景.随着纳米生物技术近年来的快速发展,能够在活体环境执行精密、复杂操作的纳米生物机器受到高度关注.本文总结了我们团队在抗肿瘤纳米机器药物方面的科研工作,从精准设计、体内操控和创新性治疗等方面,系统性介绍了基于核酸、多肽、膜结构等生物模块的纳米机器药物设计策略,讨论了不同类型纳米机器药物在肿瘤治疗中的优势,并结合当前肿瘤临床治疗的重点发展方向,讨论了纳米机器药物对治疗范式创新的潜在推动作用.     

准一维电荷密度波材料Ta2NiSe7 的转角及变温拉曼光谱研究

近年来, 低维过渡金属硫族化合物Ta2NiSe7 因其独特的电荷密度波和特殊的拓扑能带结构而引起广泛关注. 本文利用拉曼光谱技术对准一维电荷密度波材料Ta2NiSe7 的声子模式进行了系统研究. 角度依赖的偏振拉曼光谱实验表明室温下可以观测到19 个拉曼峰, 且所有观察到的拉曼模式强度随样品旋转呈周期性变化, 这意味着Ta2NiSe7 具有较高的面内各向异性. 通过群论分析, 我们确定了拉曼峰的具体模式为Ag 和Bg 两种原子振动模式. 在温度依赖的偏振拉曼光谱测量中, 我们在低温下还观察到了新的声子峰, 推测与电荷密度波结构调制引起的晶格畸变有关. 本研究提供了对Ta2NiSe7 声子振动的全面理解, 这可能为进一步研究电荷密度波与声子振动之间的关联提供参考意义.