|
搜索
搜 索
高等教育领域数字化综合服务平台
“石墨烯体系中的阳离子-π相互作用”的研究成果
近日，清华大学材料学院朱宏伟教授团队在《先进材料》（Advanced Materials）上在线发表了题为“石墨烯体系中的阳离子-π相互作用”（Cation-π Interactions in Graphene Containing Systems for Water Treatment and Beyond）的长篇综述论文，系统总结了石墨烯体系中的阳离子-π相互作用在水处理（膜分离、吸附）、新材料合成、纳米发电、能量存储及溶液/复合材料分散等应用中所发挥的关键作用，分析了阳离子-π相互作用的影响机理，综述了现阶段相关理论工作进展，讨论了石墨烯体系中的阳离子-π相互作用研究中存在的问题，展望了未来潜在的研究方向。阳离子-π相互作用是一种非共价相互作用，在自然界，尤其是生命体中普遍存在，在诸多生命反应进程中必不可少。近年来，阳离子-π相互作用在生物学、化学、物理学中的重要性被广泛关注。石墨烯是碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，可被视为一种独特的芳香族大分子。阳离子和石墨烯中离域π电子之间的相互作用会引起阳离子在石墨烯表面的富集、溶液中离子及石墨烯结构中电子的重新分布，进而影响石墨烯材料的本征性质及基于石墨烯的器件的性能。深入理解石墨烯体系中的阳离子-π相互作用，对于石墨烯特性的调控、器件的优化设计具有重要意义。石墨烯体系中的阳离子-π相互作用及其应用近年来，朱宏伟教授团队在石墨烯等新型二维材料的可控制备、结构设计及其在能源（太阳能电池、光电探测、光电催化）、环境（水处理、空气净化、土壤治理）、柔性传感器件等领域开展了大量研究工作，取得了一系列重要进展。该综述论文以石墨烯体系中的阳离子-π相互作用为切入点，对相关研究报道进行了梳理和讨论，并对其发展趋势和前景进行了展望。本文通讯作者为朱宏伟教授，第一作者为清华大学材料学院2016级博士生赵国珂。本研究得到国家自然科学基金委基础科学中心项目和面上项目资助。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201905756
清华大学
2021-04-11
具有抗菌性能的锍盐类阳离子聚合物及制备技术
【技术背景】
细菌是感染疾病和食源性疾病中常见的病原体，特别是在医疗资源匮乏和公共卫生相对差的地区，细菌感染己成为近年来主要的健康威胁之一。目前，针对细菌感染问题的主要处理方法是使用抗生素。但是，近年来由于抗生素的滥用，导致了全球范围内细菌耐药性的增加以及耐药菌感染的不断加剧。因此，开发新型高效的广谱抗菌材料势在必行。
抗菌材料是指其本身具有杀灭或者抑制微生物生长的材料的总称，一般根据其结构的不同可以分为以下几大类：无机抗菌材料、有机抗菌材料、有机无机复合抗菌材料、天然抗菌材料以及高分子抗菌材料。其中，高分子抗菌材料基于天然及有机抗菌材料进行开发，将二者优势结合在一起，其最大的优点是分子结构的可设计性。
【痛点问题】
目前已经有研究者开始尝试合成锍盐聚合物并将其作为抗菌类产品使用，如Kanazaw等的合成4 -乙烯苄基四亚甲基锍四氟硼酸盐聚合物，结果显示该类聚合物只对金黄色葡糖球菌在内的革兰氏阳性类细菌抗菌活性较高，而对大肠杆菌在内的革兰氏阴性类细菌的抗菌活性较低，广谱性较差。而Hirayama合成的三（正烷基苯基）锍盐（TAPSs）虽然抗菌活性高，但是其急性毒性和皮肤刺激比较强。由此，合成出毒性低且具有广谱抗菌性的锍盐类阳离子聚合物仍是本领域所面临的技术难题。
【解决方案】
本成果提供了一种具有抗菌性能的锍盐类阳离子聚合物及制备技术，该类基于锍盐的阳离子聚合物具有较低的红细胞溶血毒性：本成果锍阳离子聚合物在浓度HC50≥5300µg/mL时，其红细胞溶血率依旧≤50%，具有良好的生物相容性，可以达到抗菌剂使用的安全要求；具有优异的抗菌效果，杀菌速度快，抗菌效果突出。在聚合物浓度为100µg/mL时，即可对革兰氏阳性类细菌及革兰氏阴性类细菌均有99.9%的杀菌率，杀菌活性高，具有广谱抗菌性能。
华中科技大学
2022-05-16
稀浆封层用改性木质素阳离子沥青乳化剂
该产品为改性多季铵盐型木质素阳离子乳化剂，具有优良的乳化性能，用于沥青的乳化时，具有乳化能力强，稳定性好的特点。较之普通木质铵阳离子沥青乳化剂，慢裂快凝，乳化能力强，破乳时间快，稀浆封层施工时，开放交通时间在2小时之内。
大连理工大学
2021-04-14
一种阳离子型三嵌段共聚物胶乳的制备方法
本发明公开了一种阳离子型三嵌段共聚物胶乳的制备方法。本 发明采用双官能团有机卤化物为引发剂、过渡金属配合物为卤原子载 体、强疏水性吡啶衍生物为配体、阳离子型表面活性剂为乳化剂、维 生素 C 或者辛酸亚锡为还原剂，通过 AGET-ATRP(电子活化再生-原子 转移自由基聚合)乳液聚合反应二步法直接得到稳定的三嵌段共聚物 阳离子胶乳。本发明流程简单，过程环保节能，嵌段共聚物阳离子胶 乳在改性沥青、胶粘剂、聚合物改性等许多
华中科技大学
2021-04-14
基于酞菁纳米线具有红外响应的有机忆阻器及阳离子调节特性
忆阻器，全称记忆电阻器(Memristor)。惠普公司的研究人员首次做出纳米忆阻器件，掀起忆阻研究热潮。纳米忆阻器件的出现，有望实现非易失性随机存储器。并且，基于忆阻的随机存储器的集成度、功耗、读写速度都要比传统的随机存储器优越。此外，忆阻是硬件实现人工神经网络突触的最好方式。由于忆阻的非线性性质，可以产生混沌电路，从而在保密通信中也有很多应用。目前，有机忆阻器普遍具有稳定性差、工作机理模糊不清、红外响应差的不足。所以，研究人员希望能够开发出具有高稳定性且红外响应好的有机忆阻器。
南方科技大学
2021-04-13
季铵盐型阳离子聚电解质-阴离子表面活性剂复合物的制备方法及用途
本发明公开了季铵盐型阳离子聚电解质-阴离子表面活性剂复合物的制备方法及用途。首先采用溶液滴定络合的方式制备季铵盐型阳离子聚电解质-阴离子表面活性剂复合物，后将其溶解在有机溶剂中，将其涂覆在支撑层上，烘干得到季铵盐型阳离子聚电解质-阴离子表面活性剂复合物渗透汽化优先透醇膜。季铵盐型阳离子聚电解质-阴离子表面活性剂复合物内部的离子交联结构能够有效抑制该渗透汽化透醇膜在醇/水料液中的过度溶胀，保持膜的稳定性；同时，表面活性剂的疏水长链和聚电解质的疏水主链，能提供膜对醇的优先选择吸附。因此，该类优先透醇膜制膜方法简单易行、成本低廉，具有良好的工业化应用前景。
浙江大学
2021-04-13
发现萘笼具有氧化还原性质，可用于电化学控制阳离子的释放
蒋伟课题组设计合成了柔性的萘基分子笼（naphthocage）。萘笼对有机阳离子表现出了极强的键合，最高可达1010 M-1，这颠覆了人们对柔性主体分子识别能力的认识，挑战了“预组织的结构才能有强键合”的传统观念。最近，该课题组发现萘笼具有氧化还原性质，可用于电化学控制阳离子的释放。这种特性有望用于制备电化学刺激响应性材料。
南方科技大学
2021-04-14
含阳离子的钌络合物染料及其制备的染料敏化太阳能电池
本发明公开了一种含阳离子的钌络合物染料及其制备的染料敏 化太阳能电池。该钌络合物染料含有机阳离子，能改善染料敏化太阳 能电池的光电性能，具体地，能提高染料敏化太阳能电池的短路电流、 开路电压和填充因子，从而明显提高染料敏化太阳能电池的光电转换 效率。
华中科技大学
2021-04-14
基于聚丙烯酸钠-阳离子表面活性剂复合物渗透汽化优先透醇膜的制备方法
本发明公开了一种基于聚丙烯酸钠-阳离子表面活性剂复合物渗透汽化优先透醇膜的制备方法。首先制备聚丙烯酸钠-阳离子表面活性剂复合物，后将其溶解在有机溶剂中，采用溶液涂覆法制备均质渗透汽化透醇膜。聚丙烯酸钠-阳离子表面活性剂复合物内部的离子交联结构能够有效抑制该均质渗透汽化透醇膜在醇/水料液中溶胀，保持膜的稳定性；同时，疏水长链和聚电解质的疏水主链，能提供膜对醇的优先选择吸附。通过调控聚丙烯酸钠的分子量和离子化程度，表面活性剂的种类以及分子链结构和聚集形态，能够制备不同的复合物和复合物膜。采用本发明所用的方法可以大大提高渗透汽化膜的渗透性，且该类优先透醇膜制膜方法简单易行、成本低廉。
浙江大学
2021-04-13
锂离子电池、钠离子电池
钱逸泰院士，江苏无锡人，无机化学家，中国科学院院士。1962 年毕业于山东大学化学系。1997 年当选为中国科学院院士。2005 年起为山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室学术委员会主任。2008 年当选英国皇家化学会会士。主要研究方向包括：1、新型过渡金属氧化物，无机非金属等纳米材料制备；2、石墨烯复合材料的自组装制备及应用；3、新型纳米材料及复合纳米材料在新能源领域的应用，如锂离子电池、钠离子电池、超级电容器等。近年来，钱逸泰领衔的资源循环与清洁能源创新团队从事锂离子电池电极材料化学制备的研究，发展了纳米硅等电极材料的简单合成技术，并被全球著名期刊《Nature Materials》作为亮点研究报道。2020 年重要锂电成果有：Energy Storage Materials：MXene 骨架上非晶液态金属成核晶种实现各向同性的锂成核和生长助力无枝晶锂负极Adv. Energy Mater.：通过改变阳离子溶剂化鞘结构在水系电解液中形成固态电解质界面Energy Storage Materials：室温液态金属的界面钝化实现 5 V 锂金属电池在商业碳酸酯基电解液中的稳定循环ACS Nano：商用合金和 CO 2 制备的二维硅/碳助力柔性 Ti 3 C 2 Tx-MXene 基锂金属电池
山东大学
2021-04-13