MOFs作为牺牲模板制备纳米多孔碳材料的方法及其应用

近年来,多孔材料因具有较高的比表面积、较低的相对密度以及较好的吸附性能等吸引了化学、物理以及材料等领域科研人员的研究兴趣,已被广泛应用于气体储存、吸附催化和电化学等方面.金属有机骨架(MOFs)材料作为近年来迅猛发展的新兴多孔材料,由于具有有序、规整的结构,较高的比表面积以及结构可调等特性,使其较传统多孔材料具有更诱人的应用前景.然而,由于MOFs具有相对较差的稳定性,其实际应用和发展受到了很大的限制.为了进一步推进MOFs材料的应用进程,可利用MOFs材料受热易分解的缺点,将其高温煅烧碳化制备稳定的纳米多孔碳材料.本文综述了MOFs作为牺牲模板煅烧制备纳米多孔碳材料的方法及其应用,并且展望了其在能源、环境以及催化方面的应用前景.     

天然纤维素物质模板制备功能纳米材料研究进展

自然生物物质特殊的天然结构赋予其人工材料所难以比拟的优异功能,是构建人造功能纳米结构材料理想的模板物质.天然纤维素物质作为一种常见的天然高分子化合物,从宏观到分子层次的独特阶层结构及其在纳米层级上的多孔网状形貌可期赋予以其为模板而制备的有关人造材料独特的性质和功能.以纳米层级的精度和客体基质(无机和有机的)精确复制自然纤维素物质,能够最大限度地把其优异性能(如多孔隙结构和高内表面积)引入到相应的人造材料中去.应用表面溶胶-凝胶方法可以在纤维素物质的纳米纤维表面以纳米级别的厚度可控沉积金属氧化物凝胶薄膜,特定功能的客体物质能够进一步地表面组装于其上;继之以合适的方法去除纤维素模板成分即得到相应的具有纤维素物质阶层状结构和形貌的人造功能材料.本文简述了以此为基础设计和构建新型纳米结构材料(如金属氧化物及其复合纳米材料、聚合物纳米材料、硅和金属纳米材料等)的研究进展.以自然纤维素物质为模板或支架开发功能材料是一条获得新型功能纳米材料的简便、低成本和对环境友好的捷径.     

以多巴胺为功能单体的生物大分子印迹聚合物

分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer, MIP)是指功能单体与模板分子组装后发生聚合,通过移除模板分子得到的聚合物.与天然抗体相比, MIP具有制备简单、成本低廉、稳定性好、可重复使用等优点,因此被广泛地用于分离富集、化学传感、药物运输及生物催化等领域.近年来,分子印迹技术的发展促进了以生物大分子特别是蛋白质为模板的印迹材料的设计、制备和应用研究.由于生物相容性好,聚合反应条件温和且容易调控,多巴胺被用作功能单体在固体基质表面通过自聚合反应印迹生物大分子.本文综述这类分子印迹聚合物的设计和制备方法,并介绍印迹材料的性能表征和应用;重点论述以蛋白质为模板的印迹聚合物,同时兼顾以其他生物大分子如多肽、低聚糖以及病毒、酵母细胞等直接作为模板的印迹聚合物的合成和表征;最后讨论该领域的未来发展趋势和存在的挑战.     

基于自组装胶体晶体构筑有序微结构

有关胶体晶体自组装以及以胶体晶体为模板制备有序图案化微结构方面的研究, 由于方法简便、结构多样、重复性好等优点, 近年来受到越来越多的关注. 本文系统总结了我们在胶体微球和胶体晶体领域开展的研究工作, 主要包括: 无机或聚合物胶体微球的设计制备、纳米复合及功能化; 结合聚合物材料可溶涨、可拉伸、热形变等特性构筑图案化胶体晶体、非球形对称胶体晶体、非紧密堆积胶体晶体等特殊结构; 以胶体晶体为模板制备三维大孔骨架、纳米环、纳米碗阵列等有序微结构等.     

石墨烯模板法制备超薄二氧化硅纳米片

石墨烯是一种具有二维纳米结构的材料,也是制备二维材料理想的模板.本文报道了一种以氧化石墨烯为模板制备二氧化硅纳米片的方法,利用原位自由基聚合将含硅聚合物聚(3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)接枝到氧化石墨烯片上,经过氨水交联、冻干和700℃下热处理,获得二氧化硅纳米片.     

一维纳米材料的合成、组装与器件

一维纳米材料的合成、组装及其物性的测量是制约其在纳米原型器件制作与应用中的关键, 评述了这一领域的最新进展. 一维纳米材料的组装大致可分为宏观场力组装与微流辅助模板限域组装, 其中前者是通过控制宏观电场、磁场的方向和大小来对微观的纳米线进行组装, 后者则通过控制模板的形状、尺寸、流体的流速、沉积的时间等来实现纳米线网络阵列的制备. 纳米线的组装与单根纳米线的物性测量使得纳米线激光器、传感器乃至纳米逻辑电路的制备成为可能.     

编者按

<正>纳米碳材料是过去30年间最为活跃的研究领域之一.富勒烯、碳纳米管、石墨烯等一系列碳质新材料先后被发现,带来了丰富的新结构、新现象、新物理和新应用,掀起并带动了持续至今的纳米科技研究热潮.纳米碳材料之所以受到广泛关注是因为其特有的几何结构、以sp2杂化为主的成键方式以及由此带来的优异的电学、力学、热学、光学等特性.例如,碳纳米管和石墨烯分别是已知最细和最薄的材料,具有远高于硅的载流子迁移率、最高的热导率和力学强度,以及优异的柔韧性.纳米碳材料的性能对结构变化极其敏感,如手性     

刺激响应性金属-多酚胶囊的可控组装及其在药物递送中的应用

微胶囊是一类由天然或合成壁材构筑的具有中空结构的微型容器.通过金属-多酚网络(metal-phenolic networks,MPN)自组装制备的功能微胶囊,因其具有pH响应性、荧光成像、正电子发射断层扫描成像等特性,在化学和生物医学等交叉研究领域引起了广泛关注.本研究以沸石咪唑酯骨架材料(zeolite imidazolate framework-8, ZIF-8)为模板,制备了pH响应性的MPN胶囊,并研究了其细胞毒性和细胞相互作用.通过改变ZIF-8模板的尺寸,可以在200 nm～1μm范围内调控MPN胶囊的大小;由于ZIF-8纳米颗粒可以利用乙二胺四乙酸(EDTA)溶解,因此,在MPN制备过程中可以在温和的条件下去除模板;调控单宁酸和Fe³⁺浓度及反应时间来控制胶囊壁厚.该胶囊具有良好的pH响应性,并能有效封装和递送抗肿瘤药物阿霉素,在纳米药物领域具有潜在的应用价值.     

静电纺丝制备光电功能聚合物纳米纤维及其应用

随着器件小型化的需要以及分子器件的发展,基于纳米及亚微米尺度的分子材料近十年来备受关注.一维纳米结构具有本征各向异性,有利于电荷传输,是研究电子传输行为的理想体系.通过静电纺丝能够快速大量地制备聚合物纳米纤维,其孔隙率高、比表面积大,是当前一条行之有效的、重要的制备光电功能聚合物一维纳米结构的路线.本文详细阐述了通过静电纺丝技术制备光电功能聚合物纳米纤维及其在有机场效应晶体管、气体传感器和电化学传感电极等方面的应用研究进展,并进一步提出了该领域的研究前景及尚待解决的问题,同时扼要介绍了模板法、自组装法和蘸笔印刷等其他常用的制备光电功能聚合物纳米纤维的方法.     

封面说明

<正>中空多壳层结构(hollow multishelled structure,HoMS)材料以纳米颗粒为基本构筑单元,由外至内次序排列的多孔壳层赋予了材料独特的时空有序性,是一种极具竞争力的新型功能材料.然而,由于结构的复杂性,很长一段时间以来,仅有少数几种组分的HoMS被合成出来,极大限制了该新型功能材料的发展和应用.中国科学院过程工程研究所王丹课题组提出并发展的次序模板法(sequential templating approach, STA),为HoMS的普适可控合成提供了具有重要贡     

施工中影响沥青混合料质量的因素

从沥青混合料的结构组成、强度特性出发,分析沥青、集料的形状及规格、集料的级配等对沥青混合料质量产生的影响,强调马歇尔稳定度试验及抽提实验的重要性,确保沥青混合料质量的稳定和路用情况要求。     

施工中影响沥青混合料质量的因素

从沥青混合料的结构组成、强度特性出发，分析沥青、集料的形状及规格、集料的级配等对沥青混合料质量产生的影响，强调马歇尔稳定度试验及抽提实验的重要性，确保沥青混合料质量的稳定和路用情况要求。     

加拉帕戈斯群岛达尔文地雀进化的启示

加拉帕戈斯群岛是太平洋中远离大陆的一个群岛,是世界公认的一个大自然生物进化的“实验室”。达尔文于1835年登上该群岛的所见所闻对其进化理论的形成有很大促进作用。群岛上的14种地雀都是该群岛的特有物种,它们都来自南美大陆的一个祖先物种。达尔文地雀的进化与适应性辐射与其他鸟类和动物有着共通性,因此通过对达尔文地雀进化机制和进化过程的研究可以得到很多有益的启示。加拉帕戈斯群岛和夏威夷群岛真正独一无二的地方不是生活在这些岛上鸟类的进化方式,而是这种进化过程是近期内在特定环境条件下发生的,使我们能够亲眼看到这些鸟类的演变和形态歧化的过程和证据。     

金属有机框架衍生的单原子分散金属催化剂

近年来,单原子分散的金属催化剂(ADMCs)以其最大的原子利用效率(100%),独特的活性位点,较高的催化活性、稳定性和选择性在电催化领域引起广泛关注。金属有机骨架(MOFs)具有明确的分子结构块、可调的官能团和有效的配位,目前已成为制备ADMCs的潜在支撑材料。文章主要介绍近年来MOFs衍生的纳米材料用于ADMCs的开发情况及其在电化学催化氧还原反应方面的应用。还讨论了ADMCs在该领域研究所取得的重要进展,以及面临的挑战和机遇。     

Hierarchically-structured metal oxide-based gas sensors for volatile organic compound detection

Metal oxide-based gas sensors have been widely used in portable systems for conventional gas or volatile organic compound(VOC)vapor detection because of their fascinating advantages such as low cost,easy production,compact size and convenient measuring integration.For improving gas sensing properties including sensitivity,selectivity and response speed,many novel nanostructured metal oxides have been investigated as the sensitive materials.Among them,hierarchical structures are promising because of their sufficient inter-spaces which enable gases diffusion through the inner position of the entire sensing film.Here,we provide a summary focusing on the synthesis,gas sensing properties to VOCs and sensing mechanisms of the meso-macroporous SnO_2 hierarchical structures,and a flower-like hierarchical ZnO structure consisting of porous single-crystalline nanosheets.Our review would be able to provide an understanding on the evolution and the challenges of hierarchically structured metal oxide-based gas sensors,and create some new opportunities for the development of gas-sensing techniques.     

病毒与人类健康——2008年诺贝尔生理学或医学奖简介

2008年10月6日,诺贝尔生理学或医学奖授予了德国科学家哈拉尔德&#8226;楚尔&#8226;豪森、法国科学家弗朗索瓦丝&#8226;巴尔-西诺西和吕克&#8226;蒙塔尼,以表彰他们对揭示病毒感染在肿瘤、传染病等人类重大疾病中的致病机制所做出的突出贡献。本文将就病毒感染与人类健康的密切关系做一简要介绍。     

Carbon Nanotube Film-Based Speaker Developed in Tsinghua University

A research group from Tsinghua University led by Prof. Fan Shoushan, Member of the Chinese Academy of Sciences, and Jiang Kaili, associate professor of Physics, found that carbon nanotube thin film could act as a speaker once fed by audio frequency electric currents. These carbon nanotube loudspeakers are only tens of a nanometer thick, transparent, flexible and stretchable, which can be further tailored into any shape and size. These results have been published in the journal Nano Letter.     

皮肤伤口修复的过程与机制

正常的伤口修复能力对于生存与健康十分重要。皮肤伤口修复是一个极其复杂的生物学过程,涉及多种不同类型细胞、细胞外基质和细胞因子在时间、空间上有序的相互作用,最终完成皮肤屏障修复与组织内稳态维持。文章总结了伤口修复的主要过程,并重点阐述不同类型细胞在损伤修复过程中的作用,讨论了无疤痕修复的潜在机制。     

病毒的复制

病毒既不属于原核生物,也不属于真核生物,因为它们没有一般的细胞结构,在病毒中没有合成蛋白质外壳所必需的核糖体,所以病毒只能寄生在动物、植物和细菌的细胞内繁殖,它能使宿主细胞的结构转而合成它自身新的病毒物质。在宿主细胞中病毒以复制进行繁殖,对病毒的复制过程的几个阶段进行了论述。