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具有七重物理通道开关的热致变色铁弹体
东南大学国际分子铁电科学与应用研究院暨江苏省“分子铁电科学与应用”重点实验室团队发现了具有七个物理通道开关的热致变色铁弹体。相关工作以题为“The First Chiral Thermochromic Ferroelastic with Seven Physical Channel Switches”的学术论文在化学领域顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表。此外,该论文被选为VIP(Very Important Paper)。据悉,只有不到5%的已接收论文才能获得如此积极的评价。 在信息化时代,电子智能设备的信号处理和加密显得至关重要,具有多重物理通道双稳态开关特性的多功能材料成为后起之秀。众所周知,一把钥匙对应一个锁,假如我们将财产放进保险柜中,我们就又多了一层防护。类似地,每增加一个物理通道,就是增加一层保障。基于此,我们报道了首例具有七个物理通道的手性化合物,可以对信息进行七层加密处理,使信息安全更加可靠。 图1. (a) 消旋晶体结构中的无序的CTA阳离子和手性有序的S-CTA和R-CTA阳离子;(b) (R-CTA)2CuCl4和(c) (S-CTA)2CuCl4的晶体堆积图。 早在1999年,Wataru Fujita等人在《Science》上就已经报道了磁双稳态(Science1999, 286, 261–262)。在1,3,5-trithia-2,4,6-triazapentalenyl(TTTA)分子中观测到一个明显的磁双稳态回线发生在230 K到305 K温度范围内。它的高温相为顺磁相,低温相在二聚作用的影响下具有抗磁性。三年后,M. E. Itkis等人在《Science》上报道了在非那烯基中性自由基产物中发现了电、光、磁三个物理通道的双稳态特性(Science2002, 296, 1443–1445)。直到2014年,熊仁根教授团队在《Advanced Materials》上报道了高碘酸咪唑(IPI)化合物具有介电、压电、SHG和铁电和机电耦合等五个物理通道的双稳态(Adv. Mater.2014, 26, 4515–4520)。由此可见,每增加一个物理通道都面临着巨大的挑战,在分子铁电“似球-非球”原理和手性引入的指导下,我们利用手性配体进行合成,将手性开关引入其中,成功组装得到了(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4(CTA = 3-Chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium) (图1),这两个化合物在介电、电导、二阶非线性、压电、铁弹性,手性和热致变色这七个物理通道上具有开关特性。其中热致变色特征尤为耀眼,区别于传统的相变材料,这为双稳态开关提供了光谱加密的新灵感。 图2. (a) DSC曲线;(b) 介电,电导,压电和二阶非线性光学等多重双稳态示意图。 (Rac-CTA)2CuCl4,(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4的相变点分别在361, 417 和420 K附近(图2),随着温度变化,相变温度以下的低温相和相变温度以上的高温相的介电常数、电导率、压电系数、SHG信号强度均呈现出可切换的两种稳定的状态。 图3. (S-CTA)2CuCl4和(R-CTA)2CuCl4晶体在293 K下的铁弹畴结构。 此外,这对手性化合物还具有铁弹性,铁弹相变往往伴随着铁弹畴的演化。在正交偏振光下,不同取向的铁弹畴具有不同的双折射特性,从而呈现出明暗不同的结构区域。(S-CTA)2CuCl4和(R-CTA)2CuCl4的晶态薄膜在室温下呈现出清晰的三角形铁弹性结构。当温度高于相变点时,铁弹畴迅速消失,呈现出立方对称的消光特性。在随后的冷却中,规则的铁弹畴又很快显现,表现出明显的开关特性。 图4.变温固体紫外-可见吸收光谱。 除了铁弹性外,这一对手性晶体还展示出可转换的热致变色的性质。室温下,(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4晶体对光的吸收均低于540 nm,与它们呈现的黄色外观一致。随着温度的升高,电子吸收带的吸收边缘发生红移。当温度超过相变点达到423 K时,吸收边移动到580 nm,这也与晶体受热变成橙色一致。利用热致变色特征对光谱加密和信号检测进行特定的处理,这为开发新型加密技术带来新的思路。 该工作由博士生陆思祺(第一作者)等人的共同努力下完成,东南大学为第一通讯单位。该成果得到“东南大学十大科学与技术问题”启动培育基金的资助。
东南大学 2021-04-11
锂离子电池富锂锰基正极材料的可控制备
北京大学工学院课题组在国内较早开展富锂锰基正极材料相关研究,在阴离子氧化还原过程的调制、阴离子电荷补偿机理、阴离子氧化还原过程的激发及阴离子氧化还原富锂锰基材料制备研究中取得了一系列重要进展。该研究构筑了一种O2型具有单层Li2MnO3超结构的富锂材料,可以提供400mAhg可逆容量,能量密度高达1360wh/kg,是目前锂离子电池锰基富锂正极材料最高可逆容量。这种材料通过一个单层的Li2MnO3,激活稳定的阴离子氧的氧化还原反应,形成一个高度可逆充放电循环。
北京大学 2021-02-01
一种全固态T1离子选择电极及其制备方法
本发明涉及一种全固态Tl离子选择电极及制法,它是由树脂管,Tl离子小体柱敏感材料的树脂管底,树脂顶盖组成.用光谱纯Tl2S,Ag2S和AgI,按50:25:25摩尔比经充分混合研磨后,压制成小长方体,放进石英瓶中,在干燥氮气的条件下,加热至350℃,保持4小时;然后自然退火,再把小长方体研磨碎,制成高/宽比为0.25~4的小柱体,放进真空石英瓶中,加热至350℃,保持4小时,然后自然退火,取出抛光,制得Tl离子选择敏感柱形材料;用导电银浆在小柱体一侧焊接并引出一铜导线,将小柱体封装在树脂管底,管顶用树脂盖封死,制得全固态Tl离子选择电极,携带方便,快速准确检测水,水果和蔬菜等中的Tl离子.
东北电力大学 2021-04-30
一种基于离子液体的FCC汽油电化学脱硫方法
本发明属于化工催化及汽、柴油脱硫领域,尤其涉及一种以离子液体进行催化氧化脱硫的方法。本发明提供一种方法简单,无污染,催化剂易于分离且易于降解,可将FCC汽油中的硫含量降至10ppm以下,达到欧洲五号标准,而不影响其他质量指标的绿色脱硫工艺。
辽宁大学 2021-04-11
离子交换法处理阳图PS版电解槽
项目简介:据我们了解国内生产阳图PS版的生产厂家有十来个,每天每厂家有约百吨的含铝含酸废水排入江河或湖海,因此他们都有较迫切的要求来进行技术技术改造,以降低生产成本,回收废水中铝减少废水的排放。以前有不少厂家想试验用离子交换来处理阳图PS版,但都因技术难关来解决而宣告失败。功能及技术指标:我们试验的新型阳离子交换树脂处理电解槽,只需间歇加少量盐酸,以维持电解时的酸度要求,基本不用排放含铝含酸废水。该技术的投资不大,每条生产线仅需购买约两吨阳离子交换树脂,设备仅是几个大塑料处理槽,一次投资约3万元左右。应用情况:目前温州奥光印刷材料有限公司的一条生产线在应用。市场情况:可以较短时间内向全国有关阳图PS版生产厂进行推广。
武汉工程大学 2021-04-11
一种延长重金属离子击穿时间的填埋场防渗系统
本实用新型公开了一种延长重金属离子击穿时间的填埋场防渗系统,该系统包括防渗垫层、数字直流电源、电流传感器、计算机和报警装置;防渗垫层包括由下至上层叠的下部外层高密度聚乙烯土工膜、下部导电土工布、中间膨润粘土层、上部导电土工布、上部外层高密度聚乙烯土工膜;上部导电土工布与数字直流电源负极连接作为阴极,下部导电土工布与数字直流电源正极连接作为阳极。通过上部和下部导电土工布对中间防渗垫层施加电场力,使得重金属等污染离子反向运动,从而极大地延长防渗垫层的使用寿命。中间膨润粘土层在电场力的作用下微观结构由原来的絮凝结构变为颗粒堆积结构,更好地防止污染物的迁移扩散。
浙江大学 2021-04-13
锂离子电池正负极材料、准固态锂金属电池等
万立骏院士,1957 年 7 月出生于辽宁省新金县,1987 年 6 月于大连理工大学获硕士学位,1996 年 3 月在日本东北大学获博士学位,1998 年回国到中国科学院化学研究所工作。2009 年 11 月当选为中国科学院院士。主要从事扫描探针显微学、电化学和纳米材料科学的研究。发展了化学环境下的扫描探针技术,在表面分子吸附和组装规律、纳米图案化、表面手性研究等方面取得系列成果。致力于能源转化和存储器件的表界面化学、电极材料制备方法学和材料结构性能的研究,设计制备了系列高性能纳米金属材料、金属氧化物材料和锂离子电池正负极材料等,并应用于能源和水处理领域。该工作通过光学显微镜对凝胶态聚合物电解液(GPEs)中锂离子的沉积/脱嵌过程的电化学行为及形成机理进行了研究。研究表明在低电流密度下,锂离子倾向于在电极表面均匀沉积,成微球状。当电流密度增大时,表面沉积的锂会演变成苔藓状进而形成枝状晶须。此外,作者通过剥离枝晶表面的SEI壳层,利用原子力显微镜(AFM)及电化学阻抗谱(EIS)对其尺寸,形貌,模量及电导率进行了测试。结果表明这类原位生长的SEI具有较为优异的理化特性,有希望直接引入固体电解液锂金属电池中对锂枝晶的生长进行有效的抑制。该研究阐释了锂枝晶的结构演变过程,并对其表面SEI层进行了深入的表征,有助于我们进一步认识锂金属电池的衰降机制。2020 年重要锂电成果有:Angew. Chem. Int. Ed.:通过人工非晶正极电解质界面实现持久电化学界面助力固/液态混合锂金属电池Angew. Chem. Int. Ed.:利用中温转化化学构建空气稳定、锂沉积可调节的石榴石界面Angew. Chem. Int. Ed.:准固态锂金属电池中锂枝晶及其固态电解质界面层的界面演化 J. Am. Chem. Soc.:准固态锂电池中 LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 表面正极界面层的动态演化J. Am. Chem. Soc.:全固态合金金属电池的微观机理:调节均匀锂沉积和柔性固态电解质界面演变
大连理工大学 2021-04-13
一种网状离子印迹聚合物、其制备方法及应用
本发明公开了一种选择性识别铅离子的网状离子印迹聚合物、其制备方法及其应用,属于新材料领域。利用曼尼希反应合成 8-羟基喹啉接枝明胶多肽作为功能单体,具有活性基团更加丰富、收缩/溶胀性能好,成膜性高等优点。在此基础上,提出一种物理成膜-二次溶胀-化学交联三步制备离子印迹聚合物的制备技术。通过控制溶胀所用器皿的尺寸,在特定狭小空间内完成膜材料自发扭曲/折叠,获得各种形貌的印迹聚合物。最后,经过京尼平/转谷氨酰胺酶双交联后,形成网状铅离子印迹聚合物薄膜。由于功能单体富含多种活性基团、双交联体系和独特的网状
华中科技大学 2021-04-14
离子交换纤维分离含铁铟和锌的混合溶液(产品)
成果简介:在湿法冶金中用于同时含有三价和二价金属离子的三价金属或二价金属的富集,浓缩和提纯。 项目来源:自行开发 技术领域:新材料 应用范围:在湿法冶金中用于同时含有三价和二价金属离子的三价金属或二价金属的富集,浓缩和提纯。 现状特点:目前已完成实验室模拟样品的分离和富集。 技术创新:采用离子交换纤维柱逐个分离提纯含铁铟和锌混合溶液中的铁、铟和锌。 所在阶段:可行性研究 成果知识产权:发明专利申
北京理工大学 2021-04-14
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
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