利用室温固态反应制备球霰石型CaCO3粒子

合成形态、大小及结构可人为调控的无机材料是现代材料科学的重要研究方向[1]. 借助于各类有机添加剂及模板剂的调控作用, 可利用溶液合成方法制备出形貌与结构受到有效调控的无机粒子[2,3]. 室温固态化学反应已被成功地应用于多种无机纳米粒子[4]及纳米线[5]的合成, 并显示出高效、节能、无污染和操作简便等优点, 因而在材料合成领域具有应用前景[6].     

胶体晶体

简要综述胶体晶体的研究进展情况,主要介绍胶体粒子的简单自组装、模板引导下的自组装和二元胶体晶体组装等几类主要的胶体晶体制备技术,并概述胶体晶体在光子晶体、传感器、光子纸张、三维有序大孔材料、二维纳米结构阵列等方面的应用。     

超分子模板法合成层状中孔结构氧化铝

利用烷基硫酸钠作为模板剂在室温下合成了层状中孔结构氧化铝,考察了表面活性剂碳链长度和表面活性剂混合比例对层状氧化铝中孔相结构参数的影响.当使用单一表面活性剂作为模板剂时,层状中孔结构氧化铝的层间距d及其层状结构的长程有序度随着表面活性剂碳链长度的增加而增加;若使用C₈H₁₇SO₄Na与C₁₄H₂₉SO₄Na混合表面活性剂作为混合模板剂,当C₁₄H₂₉SO₄Na摩尔分数x处在0～0.5时,层间距基本恒定,接近于具有二者平均碳链长度(n=11)的单一表面活性剂作为模板剂时的情形;当x>0.5时,层间距随x的增大而逐渐增大.通过提出的混合表面活性剂在无机层中的分子排列结构模型对该结果做了解释.     

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.     

反应性模板法合成硫化银中空球-银纳米粒子异质结构

以Cu₂S中空球为反应性模板, 通过在水溶液中与银离子的阳离子交换和氧化还原反应制备了大小均匀的Ag₂S中空球-Ag纳米粒子异质结构, 即Ag₂S-Ag异质中空球. 该异质结构中每个Ag₂S中空球的直径约为600 nm, 壁厚约20–30 nm, 其表面均附着一个Ag纳米粒子. 采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和能量色散X射线谱(EDS)对所得Ag₂S-Ag异质中空球的结构和组成进行了表征. 若以CuS中空球为反应性模板, 在相似转化条件下则主要得到不含Ag粒子的Ag₂S中空球. 该结果表明, Cu₂S中的Cu(I)的还原性在Ag₂S-Ag异质中空球的形成中发挥了重要作用. 通过对所制备的Ag₂S-Ag异质中空球进行二次生长, 还可以得到Ag₂S中空球的半球表面均被Ag膜所包覆的Ag₂S-Ag异质中空球.     

液晶模板法制备Au纳米线

利用非离子表面活性剂C₁₂E₄的层状液晶作为模板,以氯金酸(HAuCl₄)水溶液作为体系的水相和反应物,并利用C₁₂E₄中EO基团的还原性制备了Au的纳米线.研究表明,反应物的浓度、液晶体系的组成和反应时间都将影响产物的形貌.在适当条件下,可以得到直径约为20nm,长度达到几微米的均匀金纳米线,并探讨了纳米线形成过程中层状液晶的模板作用.     

Pb－Ti复合醇盐的水解聚结过程

采用浊度法研究了Ｐｂ－Ｔｉ复合醇盐的水解聚结过程。发现该过程随水量和醇盐浓度的增大而加快，碱（ＮＨ＿４ＯＨ）能够大大促进水解聚结反应，酸（ＨＯＡｃ）则在低浓度时起促进作用高浓度时起抑制作用。根据醇盐水解聚结的反应机理对以上结果作了解释。     

醇-水混合溶剂中双亲水嵌段共聚物对CaCO3粒子形貌的调控

合成形态、大小及结构受到人为调控的无机材料是现代材料科学的一个重要研究方向, 通过生物模拟方法可望实现各类有机添加剂及模板对无机物形貌与结构的有效调控[1,2]. 近年来, 一类新型的无机晶体生长调控剂--双亲水嵌段共聚物[3]已成功地用于多种无机粒子形貌的有效调控. 双亲水嵌段共聚物由2个与无机表面亲和作用不同的亲水链段构成, 在其水溶液中, 已实现了具有一系列特殊形貌的碳酸钙[4~6]、磷酸钙[7]及硫酸钡[8]粒子的生物模拟合成. 人们已陆续报道了在多种有机添加剂及模板作用下典型的生物矿物CaCO3的生物模拟合成[9,10]. 我们曾系统地研究了水溶液中双亲水嵌段共聚物对CaCO3粒子形貌的调控作用[6],最近又在双亲水嵌段共聚物-表面活性剂混合溶液中合成出具有新颖形貌(如空壳状等)的CaCO3粒子[11]. 本文考察了醇-水混合溶剂中双亲水嵌段共聚物对CaCO3粒子形貌的调控作用, 初步揭示了溶剂特性对该调控作用的显著影响.     

纳米粒子的程序化自组装研究进展

纳米粒子的自组装作为自下而上构筑纳米组装结构的简便且高效的策略而受到广泛关注,但在组装结构的精准性、多样性以及可操控性等方面仍面临较大的挑战.纳米粒子的程序化自组装是指特定的纳米粒子基元按照预先编好的程序自发排列成位置和取向等空间排列方式受到精准调控的组装结构,其更强调任意构筑一系列符合预先设定结构的多种形式纳米粒子组装体.本文总结了应用于纳米粒子程序化自组装的四类常用策略,即类原子成键、区域选择性修饰、模板引导和物理场调控,着重评述了近年来该领域的一些重要进展,并对纳米粒子程序化自组装的未来发展做了展望.     

非水反相微乳的加溶与电导性质研究

研究了若干非水极性溶剂（甲酰胺、二甲基亚砜和乙腈）及其与水的混合物/AOT/正庚烷反相微乳体系的加溶性质及其电导行为.结果表明，在AOT反相微乳中，非水极性溶剂的最大加溶量均远小于水的加溶量.其最大加溶量顺序为二甲基亚砜< 甲酰胺< 乙腈< 水.甲酰胺和乙腈与水的加溶相互抵制，而水在一定范围内可促进二甲基亚砜的加溶.非水反相微乳的电导率随加溶量的变化规律与含水反相微乳体系类同，但到达电导率极大值和出现渗滤时的加溶量明显比含水反相微乳 体系的要小.