稀土氟化物微纳米材料制备方法的研究进展

稀土氟化物纳米材料由于其特殊的光、电、磁性质,在光学器件、显示、生物标记、光学晶体等领域有着广泛的应用,已成为材料科学领域的研究热点之一。目前研究者已用沉淀法、微乳液法、水热与溶剂热法、溶胶-凝胶法、微波法、超声波法、前驱体热解法、静电纺丝法等成功地制备出了纳米颗粒、纳米线、纳米膜、多面体纳米晶、复合结构纳米晶、核壳结构纳米材料等稀土氟化物纳米材料。本文总结了上述几种制备方法的研究进展,讨论了其优缺点,并结合课题组在稀土氟化物纳米材料制备方面的工作,对纳米稀土氟化物制备方法的发展方向做了展望。     

基于细胞仿生矿化合成纳米材料及其应用

近年来,随着纳米科学技术的发展,纳米材料的“绿色合成方法”研究显得愈发重要。基于细胞活体及其分泌物模拟生物矿化合成纳米材料已成为绿色合成纳米材料的研究前沿。该方法具有操作简单、安全经济和环境友好等优点,合成得到的纳米材料具有良好的分散性、稳定性和特殊的性能。该方法得到的纳米材料已在化学、材料学、生物医学等领域展现出了广泛的应用前景,引起了人们的极大关注。本文综述了应用细菌、真菌、植物及人体细胞等活体细胞或分泌物仿生矿化合成各种形貌及不同尺寸的无机纳米结构材料的研究进展;着重评述了纳米材料的仿生矿化合成方法、合成机制以及应用研究现状与前景,并对纳米材料基于细胞合成技术的发展趋势进行了展望。     

基于微生物体系合成无机纳米材料的研究进展

无机纳米材料在能源、生物医学等领域应用非常广泛,过去几十年间关于无机纳米材料合成方法的研究一直受到广泛关注。自然界中普遍存在的生物矿化过程赋予了生物体合成含有特殊结构和功能的无机纳米材料的能力。微生物体系合成的无机纳米材料具有环境友好、成本低廉、生物相容性好等优点,正成为纳米材料科学的一个重要研究领域。我们主要聚焦于微生物体系合成无机纳米材料的机理、影响因素、材料分类及其应用,总结了近年来关于微生物体系合成无机纳米材料的研究历程,并对该领域面临的挑战及未来的发展方向进行了展望。     

磷酸钙纳米结构材料的微波辅助液相合成

微波加热作为一种新兴热源具有加热速率快、制备时间短、节能等优点,已经被广泛应用于合成包括磷酸钙在内的多种无机纳米材料.磷酸钙作为典型的生物材料,其制备新方法的探索、结构/尺寸/形貌调控、性能研究和应用探索是生物材料领域的一个重要研究方向.本文阐述了微波辅助合成法用于制备纳米材料的优势,并综述了微波辅助液相快速合成磷酸钙纳米结构材料的进展.采用微波液相合成技术,可以制备出包括颗粒、一维、二维和三维结构在内的多种磷酸钙纳米结构材料,同时还可以通过功能性组分的掺杂/复合对磷酸钙纳米材料进行功能化.预期未来微波液相合成法在包括磷酸钙在内的多种无机纳米材料的合成领域将得到快速发展和广泛应用;另外,微波液相合成的磷酸钙纳米结构材料在药物递送和控释、蛋白吸附、金属离子吸附、生物成像及骨缺损修复等众多领域具有良好的应用前景.     

模板剂在合成纳米材料中的应用与发展

模板法在纳米材料的合成过程中已成为一种非常重要的技术。利用其结构导向、骨架填充、平衡和匹配电荷等作用,可以达到精确地调控纳米材料孔道的大小、形状及结构的目的。本文主要对模板剂的种类进行了详细的分类,重点介绍了硬模板法和软模板法在合成纳米材料过程中的现状及特点,并具体介绍了模板剂在合成纳米生物材料及纳米催化剂、电化学、化工合成等方面的应用;阐述了模板法在介孔材料合成过程中的重要性,指出了目前模板剂方法存在的优缺点;提出了模板剂在超分子功能材料、光化学反应及催化工业等方面应用的纳米材料合成中的发展趋势和良好前景。     

阳极氧化铝模板限域制备一维杂化纳米材料及其多样化应用的研究进展

一维杂化纳米材料以其独特的物理化学性质,在电学、光学、催化等领域得到了广泛的应用。 其制备方法对一维杂化纳米材料性能的改变和调控显得至关重要。 模板法作为一种简单而普适的合成工艺,近几年来被广泛应用于纳米结构和纳米阵列的合成。 本文主要介绍了阳极氧化铝(AAO)模板法制备一维杂化纳米材料整体情况、AAO模板结合其他技术材制备材料的方法、一维杂化纳米材料在刺激响应性器件、能量存储与转换器件、催化等众多领域的应用。     

多糖在金属纳米材料合成中的应用

利用多糖及其衍生物的特殊结构及性质合成纳米材料已成为纳米材料制备领域的新兴研究课题,引起了研究者广泛关注.多糖及其衍生物在纳米材料合成过程中可以起还原剂和稳定剂的作用,且反应完成后易于降解、无环境污染,因此多糖及其衍生物已成为纳米合成中理想的绿色原料.本文对近年来多糖及其衍生物在纳米材料合成中的应用进展做了简要总结和评述.     

无机镍纳米复合材料

纳米复合材料因具有独特的物理、化学性能而成为纳米领域研究的热点。镍纳米材料作为一种重要的过渡金属纳米材料,在磁学、电化学、催化等领域具有广泛的应用。将它与其他金属、氧化物等材料复合,一方面使其固有性质得到明显改善,另一方面利用其他组成和镍基材料的协同作用,可得到具有新特性的异质材料,因此研究镍基纳米复合材料的合成具有重要的科学意义。由于纳米材料的结构不同,其复合位置和复合方式均存在不同,本文按照复合材料的结构特征,分别从核壳型、负载型、多节段纳米线3种类型对镍纳米复合材料的研究进展进行评述,在介绍这些材料的合成方法、结构特点的基础上,综述各种方法、各类结构的优缺点及应用前景,为类似复合材料的合成提供借鉴。     

稀土掺杂氟化物纳米材料的上转换发光特征及其生物应用

稀土掺杂氟化物纳米材料由于具有低的声子能,可以获得较高的上转换发光效率,使其在太阳能电池、生物医学、光电子学、信息等领域有着广泛而重要的应用前景。本文就当前稀土氟化物上转换纳米材料的改性、光性能研究,以及在生物检测,生物成像标记,免疫分析,疾病治疗方面的最新研究进展做一综述,并对上转换纳米颗粒在生物应用过程中存在的主要问题进行了讨论。     

铁氧体磁纳米结构的制备、表征及其在靶向药物释放领域的应用研究

以应用需求为目的对纳米材料的组成、结构和形貌进行设计合成是当前纳米材料化学研究的热点问题之一.磁性中空纳米结构及一维磁纳米结构在生物医学、催化、电子、信息以及纳米器件等领域都具有广泛的应用,有关其制备和应用方面的研究倍受科学家们的关注.本论文主要以实现磁纳米结构的生物医学应用功能为目的,设计材料的结构并通过一些简单有效的化学方法来实现磁纳米材料的组成、结构和性能的可控制备,为促进其应用提供良好的材料基础,同时初步探索磁性纳米材料在靶向药物释放方面的应用.论文主要包括如下内容.     

肽基纳米材料及其应用

近年来,肽类超分子自组装合成纳米材料受到了广泛研究和关注,已成为纳米材料科学研究的前沿领域之一。肽基纳米材料因其良好的生物相容性以及结构和功能的多样性,在材料学、组织工程、生物工程及药物传递等方面展示出巨大的应用潜力。本文综述了肽类自组装纳米材料制备的最新研究进展,重点介绍了疏水性二肽、类表面活性剂多肽、Aβ多肽片段、烷基链修饰多肽等通过非共价键作用自组装形成的不同结构的纳米材料,包括纳米管、纳米纤维、纳米囊/球、纳米水凝胶等;同时,介绍了多肽自组装机理模型及其分子动力学模拟方面取得的研究成果;最后总结了肽基纳米材料在金属/半导体材料、生物传感器、组织修复材料及药物传递等领域的应用现状及今后重点研究的方向。     

手性模板合成CdS纳米棒

由于纳米材料具有量子尺寸效应及大的比表面积等性质而使其在电子学[1]、光学[2]、催化[3]和陶瓷[4]等领域显示出诱人的应用前景. 近年来纳米材料的制备及纳米技术发展迅速, 特别是具有特殊光电活性的新型无机纳米材料的制备已引起人们的普遍关注. 现在合成纳米材料的方法主要包括反相胶束法[5]、 LB膜法[6]、嵌段共聚物法[7]和模板合成法[8]. 其中模板合成技术不仅可以通过设计新型的模板分子, 还可通过模板分子的不同自组装行为来调控纳米材料的尺寸和形貌. Stupp等[9]曾利用溶致液晶的六方中间相作为模板, 在其纳米孔隙中成功地合成了具有六方排列超晶格纳米结构的材料. 本文以双亲性丙氨酸衍生物为模板, 在不同的化学微环境下合成了结构不同的CdS纳米棒.     

水滑石基催化剂催化合成碳纳米材料的研究进展

碳纳米材料是一类推动能源存储、 多相催化、 高性能复合和生物医药等领域发展的重要材料, 可控合成碳纳米材料对相关领域的发展具有重要意义. 水滑石(LDHs)材料具有层板金属种类及含量可调等特点, 经焙烧、 还原后可制备出金属种类、 密度和粒径分布各异的高分散、 高稳定金属纳米催化剂, 可实现高效催化生长各种类型的碳纳米材料. 此外, 通过调控反应条件和反应器等, 可以影响LDHs基金属纳米催化剂催化生长的碳纳米材料的结构和性能. 本文总结了LDHs基金属纳米催化剂的可控制备、 碳纳米材料结构调控以及利用LDHs基催化剂制备的碳纳米材料的应用等方面的研究工作, 并阐明了催化剂的可控制备是控制合成碳纳米材料的核心手段, 这为利用LDHs基催化剂进一步合成更高性能碳纳米材料的研究指明了方向. 此外, 本文还结合近些年在光、 电及光热催化方面的研究进展, 展望了基于新型LDHs纳米结构生长碳纳米材料的研究前景.     

电荷驱动水中氧化物纳米颗粒自组装的原位透射电子显微镜研究

<正>由于氧化物纳米材料具有较大的比表面积和表面活性,因此被广泛地应用于催化、能源储存、纳米器件等各种领域。人们通过各种不同的合成技术手段,实现对氧化物纳米材料表面形貌进行调控,进而获得具有优异性能的纳米材料。在各种纳米材料合成手段中,可控性自组装技术是一种有效调控纳米材料尺寸及形貌特征的方法,在纳米材料的合成以及制备方面具有较大的应用潜力1。纳米颗粒的自组装过程及其自组装的结构形态特征,常常受到纳米颗粒之间的范德华力、氢键、静电力、疏水性、偶极矩等相互作用的影响2–5。     

氨基酸辅助合成多种形貌纳米材料的研究进展

氨基酸等生物大分子作为一种特殊的表面活性剂,在合成特殊形貌纳米材料方面具有很大的应用潜力.本文综述了使用多种氨基酸辅助合成的不同形貌的纳米材料,包括一维纳米材料、雪花状纳米结构、三维纳米球等,并对生物科学和化学学科间的交叉发展进行了展望.     

石墨炔纳米材料的制备及在电化学能源中的应用

石墨炔纳米材料的制备与应用是石墨炔材料研究的重要方向, 通过对其纳米结构进行设计与优化, 可以提高石墨炔材料及其杂化结构的性能, 拓展其在能源储存与转换领域的应用. 本综述介绍了不同形貌和结构的石墨炔基纳米材料, 如纳米墙、 纳米片、 纳米薄膜等结构. 阐述了不同结构特征的石墨炔基纳米材料在电化学储能器件以及电化学能源催化中的应用, 同时也探讨了石墨炔不同纳米形貌和结构在能源应用领域快速发展的机遇及所面临的挑战.     

多级复合半导体纳米材料的制备

金属氧化物、Ⅲ-Ⅴ、Ⅱ-Ⅵ等半导体纳米材料由于其独特的功能性质已广泛应用于光学、电子、太阳能转化、催化等领域,是当今先进材料领域的研究前沿与热点。随着科技的发展,人们对材料的高效、多功能要求已成为必然,对半导体材料发展要求亦如此。多组分复合、多层次结构协同是实现半导体纳米材料多功能化与高效化的有效途径。构筑多级结构组合纳米半导体,不但可以调控其能带结构而提高半导体材料的光电与催化性能,而且由于多级低维纳米结构聚集时形成的空间位阻效应可以有效克服纳米晶“易团聚”难题。本文提出多级结构组合纳米晶的概念、分类,结合近年来该领域的研究实践,较系统地综述了多级复合半导体纳米结构制备的最新研究进展。首先简要介绍了多级复合半导体纳米材料的概念与典型结构; 其次对典型多级复合半导体纳米材料的制备方法进行了重点评述,分别综述了液相法、气相法以及最新发展起来的静电纺丝等方法在多级结构半导体复合纳米材料制备中的应用实践。再其次,对以具有半导体特性的石墨烯及其功能化衍生物为基体的新型多级复合半导体纳米材料的制备做了综述。最后对半导体/半导体多级结构复合纳米材料的发展方向做了展望。     

无机卤化物钙钛矿纳米结构的带隙可调制备及光电应用研究

在半导体领域,通过合金化集成两种以上半导体的单纳米结构近年来相继问世,随着纳米材料的成分变化,可以灵活实现半导体的带隙调控,在光通信以及集成光电器件领域有着广泛的应用。然而,传统半导体纳米结构因不同成分之间存在晶格失配,其带隙调节的范围受到了很大限制。因此,钙钛矿作为对晶格失配具有高容忍度的半导体材料,在半导体带隙调控及器件研究领域显示出了巨大的潜力。本文综述了无机卤化物钙钛矿一维合金纳米材料的合成方法以及近年来的研究进展,总结了可调带隙钙钛矿一维合金纳米材料在光电子器件领域中的应用,包括波长可调谐纳米激光器、光电探测器、白光发光二极管、全光开关、太阳能电池等。实现单纳米结构带隙工程将对未来集成器件的发展产生深远的影响。     

病毒模板合成的金属纳米材料及应用

金属纳米材料具有界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等优异的性能及广泛的应用前景,在目前的研究中备受关注。常用于合成纳米材料的生物模板包括DNA、蛋白质、细菌、真菌、病毒等。而以病毒模板合成的金属纳米材料具有良好的稳定性、分散性及生物相容性,其在催化、光学、电学、磁学、化学。超导等领域有优异的表现。首次利用病毒模板合成金属纳米材料以来,经历了二十年发展历程,合成和分析技术日趋成熟,现由体外应用转向活体靶向成像及诊疗一体化方向发展。本文综述了各类病毒模板合成金属纳米材料合成位置(病毒腔内、外)、合成原理、合成方法、合成影响因素、材料表征,及合成材料在纳米催化、纳米电池、生物医学及医学影像学等领域应用的最新进展,在此基础上展望了研究中尚待解决的问题和未来研究方向。     

功能纳米材料的化学控制合成、组装、结构与性能

维度限制使得纳米材料具有独特的物理和化学性质,如何对纳米构造单元的结构进行调控,并最终将纳米效应在宏观尺度上体现是当今纳米科技面临的挑战性问题,纳米材料的化学控制合成方法学、组装、结构与性能的研究是解决上述问题的基础．这篇综述文章从四个方面,分别介绍了单分散纳米晶以及纳米管、纳米线、空心纳米微球等系列低维纳米结构在合成方法与技术、“自下而上”的组装、基于微结构的性能表征与应用探索等领域取得的研究进展,试图总结出其中的规律性,同时也展现了纳米科学与技术的魅力和广阔的发展前景．