本項(xiàng)目提出了一類可官能團(tuán)化的新型大環(huán)柱狀結(jié)構(gòu),基于官能團(tuán)的方向性特征,以這些結(jié)構(gòu)為基本模塊,利用動(dòng)態(tài)共價(jià)組裝原理,發(fā)展構(gòu)筑有機(jī)納米管的新方法,并研究有機(jī)納米管的分子識(shí)別性質(zhì)。設(shè)計(jì)通過(guò)雙imidate化合物與鄰羥基苯胺衍生物的反應(yīng),一步法合成含有苯并二惡唑單元的大環(huán)剛性柱狀結(jié)構(gòu)。利用氨基衍生化的柱狀分子與醛類化合物反應(yīng)形成亞胺鍵的可逆成鍵特征,開展動(dòng)態(tài)共價(jià)組裝研究。在模板分子的作用下或不使用模板分子的情況下,探索高效合成有機(jī)納米管的方法。
本項(xiàng)目圍繞有機(jī)納米管的組裝及其分子識(shí)別性質(zhì)開展研究工作,發(fā)展了新型的大環(huán)柱芳烴結(jié)構(gòu),以柱芳烴為基本骨架構(gòu)筑了三類有機(jī)納米管,并研究了它們的分子識(shí)別性質(zhì),進(jìn)而利用這類有機(jī)納米管實(shí)現(xiàn)了對(duì)質(zhì)子、水分子和手性氨基酸的選擇性跨膜輸送。以通訊聯(lián)系人發(fā)表受本項(xiàng)目資助的研究論文7篇,包括J. Am. Chem. Soc. (2篇)、 Angew. Chem. Int. Ed. (1篇)、Chem. Commun (2篇)、Org. Biomol. Chem. (1篇)、Tetrahedron Lett. (1篇),有關(guān)水通道和質(zhì)子通道方面的工作受到國(guó)際同行關(guān)注,先后被美國(guó)化學(xué)會(huì)C&EN、 Angew. Chem. Int. Ed. 和Chemical Engineering 作為亮點(diǎn)加以專門介紹和正面評(píng)述。通過(guò)本項(xiàng)目培養(yǎng)研究生5名。順利完成了原定的研究目標(biāo)和各項(xiàng)考核指標(biāo)。 該項(xiàng)目所取得的主要研究成果包括:(1) 高效合成了具有水溶性的柱[5]芳烴,發(fā)現(xiàn)這種柱芳烴可以對(duì)線性的有機(jī)二酸分子產(chǎn)生識(shí)別作用并組裝形成擬輪烷, 并實(shí)現(xiàn)了通過(guò)溶液的pH值調(diào)控該擬輪烷的組裝與解組裝; (2) 利用分子內(nèi)氫鍵成功控制了柱[5]芳烴側(cè)鏈的內(nèi)翻,組裝形成了具有內(nèi)翻官能團(tuán)的柱[5]芳烴;(3) 成功合成柱[n]芳烴 (n = 8-10),通過(guò)單晶結(jié)構(gòu)證實(shí)了其具有新穎的雙孔穴的結(jié)構(gòu),并發(fā)現(xiàn)柱[9]芳烴和柱[10]芳烴可以對(duì)季銨鹽產(chǎn)生識(shí)別作用,分別形成1:1和1:2的絡(luò)合物,而柱[8]芳烴不能與OTA發(fā)生絡(luò)合作用;(4) 利用基于柱[5]芳烴的有機(jī)納米管實(shí)現(xiàn)了對(duì)“水線”結(jié)構(gòu)的包結(jié),進(jìn)而將這類有機(jī)納米管嵌入至脂雙層中實(shí)現(xiàn)了對(duì)質(zhì)子的跨膜輸送,并證明了質(zhì)子沿“水線”進(jìn)行輸送的機(jī)理; (5) 在柱芳烴上引入含有酰肼基團(tuán)的側(cè)鏈和肽鏈后,利用側(cè)鏈之間形成的分子內(nèi)氫鍵誘導(dǎo)分子骨架組裝形成了有機(jī)納米管,利用該類有機(jī)納米管成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)水分子的高選擇性跨膜輸送以及氨基酸的手性選擇性跨膜輸送。這些研究結(jié)果為我們繼續(xù)以有機(jī)納米管發(fā)展可調(diào)控的人工跨膜通道以及人工跨膜離子泵提供了很好的研究基礎(chǔ)。
碳納米管可以看做是石墨烯片層卷曲而成,因此按照石墨烯片的層數(shù)可分為:?jiǎn)伪谔技{米管和多壁碳納米管。多壁管在開始形成的時(shí)候,層與層之間很容易成為陷阱中心而捕獲各種缺陷,因而多壁管的管壁上通常布滿小洞樣的缺...
碳納米管按照石墨烯片的層數(shù)分類可分為:?jiǎn)伪谔技{米管(Single-walled nanotubes, SWNTs)和多壁碳納米管(Multi-walle...
碳納米管是一種奇異分子,它是使用一種特殊的化學(xué)氣相方法,使碳原子形成長(zhǎng)鏈來(lái)生長(zhǎng)出的超細(xì)管子,細(xì)到5萬(wàn)根并排起來(lái)才有一根頭發(fā)絲寬。這種又長(zhǎng)又細(xì)的分子,人們給它取個(gè)計(jì)量單位“納米”(百萬(wàn)分之一毫米)的名字...
格式:pdf
大?。?span id="xt1ai6v" class="single-tag-height">240KB
頁(yè)數(shù): 2頁(yè)
評(píng)分: 4.4
1 納米有機(jī)鈦高分子合金涂層的開發(fā)與研究 張 馳 1 ,徐 燈 2 ( 1 廣州中國(guó)科學(xué)院工業(yè)技術(shù)研究院 廣州 511458;2北京科技大學(xué)廣東研究院;廣州 510070) 摘 要: 以納米有機(jī)鈦前驅(qū)體齊聚物與納米氧化鋁改性含氟聚芳醚酮聚合物為原料,用機(jī)械力化學(xué)合成制備納 米有機(jī)鈦含氟聚芳醚酮共聚物,以此做為基體材料制備納米有機(jī)鈦高分子合金涂料,再加工成能滿足特殊用途的高 性能防腐蝕涂層,通過(guò)與現(xiàn)有多種防腐涂層進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),檢驗(yàn)了新型涂料在極端工況環(huán)境下的性能。 關(guān)鍵詞 : 納米鈦;聚芳醚酮;高分子合金涂料 Research and Development of Nano Titanium Polymer Alloy Coating ZHANG Chi1,XU Deng2 ( 1 Institute of Industry Technology,Guangzhou & Chinese Ac
格式:pdf
大?。?span id="0fnfbp1" class="single-tag-height">240KB
頁(yè)數(shù): 9頁(yè)
評(píng)分: 4.7
以Lennard-Jones位能式與Brenner-Tersoff位能式為基礎(chǔ),經(jīng)由分子動(dòng)力學(xué)模擬,探討流體分子與碳管間質(zhì)、能傳遞的關(guān)系.首先在一(5,5)armchair碳管側(cè)面,分別移除不同數(shù)目的碳原子,形成閥口(Aav=17.3~116.9 2),進(jìn)行模擬.結(jié)果顯示,常用的自擴(kuò)散行為在該環(huán)境下不足以完全說(shuō)明物性,即在相同系統(tǒng)溫度下,閥口的大小也會(huì)改變氫原子逸出速度Vb(Breakthrough velocity).為此,必須考慮麥克斯韋-波爾茲曼能量分布方程(Maxwell-Boltzmann energy distribution)修正,此外,原子釋放率與閥口尺寸有明顯的相依性.同時(shí)研究中亦發(fā)現(xiàn),閥門不同幾何尺寸引起位能障(Potential energy barrier)、功函數(shù)(Work function)以及能隙(Energy gap)的改變,進(jìn)而影響粒子通過(guò)時(shí)流率、流速等動(dòng)力行為.可利用該特性,作為控制原子、分子流動(dòng)的納米閥門、粒子分離或化學(xué)反應(yīng)器等基礎(chǔ)設(shè)計(jì)依據(jù).
在無(wú)機(jī)非碳納米管、線、棒表面修飾引發(fā)基團(tuán),通過(guò)活性自由基聚合方式(主要是原子轉(zhuǎn)移自由基聚合方式),接枝不同的聚合物及嵌段共聚物,獲得新型有機(jī)/無(wú)機(jī)納米雜化材料。在分子水平上實(shí)現(xiàn)材料的組成、結(jié)構(gòu)、形態(tài)及性能的調(diào)控。研究并揭示其形成機(jī)制、結(jié)構(gòu)特性與可控性生長(zhǎng)的規(guī)律,設(shè)計(jì)合理有效的合成與組裝路線,建立共價(jià)型有機(jī)聚合物/無(wú)機(jī)納米粒、管、線、棒雜化材料的制備、表征、結(jié)構(gòu)與性能調(diào)控的通用方法,探討有機(jī)/無(wú)機(jī)納米雜化材料的量子尺寸效應(yīng)及光學(xué)性能、力學(xué)性能、光電磁功能性等優(yōu)異性能的本質(zhì)。. 這一項(xiàng)目的完成將為制備一系列新型的高性能共價(jià)鍵型有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化納米材料提供有效的技術(shù)路線和方法,對(duì)有機(jī)高分子與無(wú)機(jī)納米材料之間的協(xié)同相互作用將會(huì)有更為清晰的認(rèn)識(shí)。
批準(zhǔn)號(hào) |
50373023 |
項(xiàng)目名稱 |
共價(jià)型有機(jī)聚合物/無(wú)機(jī)納米管、線雜化材料的研究 |
項(xiàng)目類別 |
面上項(xiàng)目 |
申請(qǐng)代碼 |
E0309 |
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 |
袁金穎 |
負(fù)責(zé)人職稱 |
教授 |
依托單位 |
清華大學(xué) |
研究期限 |
2004-01-01 至 2006-12-31 |
支持經(jīng)費(fèi) |
23(萬(wàn)元) |
碳納米管的電學(xué)性能包括導(dǎo)電性能和超導(dǎo)特性兩個(gè)部分,其中前一部分研究得最多。理論與實(shí)驗(yàn)均證實(shí)碳納米管的導(dǎo)電性質(zhì)與其微結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。早期的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),一些碳納米管應(yīng)是金屬或窄能隙的半導(dǎo)體。1996年,Langer等人開始用兩電極法研究單根多壁碳納米管的輸運(yùn)特性,而Ebbesen等人為了避免樣品的不良電接觸,改用四電極法測(cè)量了單根多壁碳納米管的電學(xué)特性。從單根多壁碳納米管的電阻R來(lái)看,它們的差別確實(shí)很大,有些碳納米管屬于金屬,而另一些屬于半導(dǎo)體。一些研究組的實(shí)驗(yàn)顯示,碳納米管的電學(xué)性能與螺旋度有密切關(guān)聯(lián)。
碳納米管最令人矚目的熱學(xué)性能是導(dǎo)熱系數(shù)。理論預(yù)測(cè)碳納米管的導(dǎo)熱系數(shù)很可能大于金剛石而成為世界上導(dǎo)熱率高的材料。不過(guò),測(cè)量單根碳納米管的導(dǎo)熱系數(shù)是一件很困難的事情,2014年還沒(méi)有獲得突破。將電弧法制備的單壁碳納米管軋成相對(duì)密度為70%,尺寸為5mm×2mm×2mm的方塊,Hone測(cè)得了室溫下未經(jīng)處理的碳納米管塊材的導(dǎo)熱率為35W/(M·K),該值遠(yuǎn)小于理論預(yù)測(cè)值。顯然,碳納米管塊材中的空隙和碳納米管之間的接觸都將極大地減小碳納米管塊材的導(dǎo)熱率。而且,與石墨相類似,碳納米管沿軸方向與垂直于軸向方向的導(dǎo)熱能力應(yīng)有很大的不同。因此,該結(jié)果不能代表碳納米管的實(shí)際熱率。正如單根碳納米管的電導(dǎo)率是碳納米管管體材料的電導(dǎo)率的50-150倍一樣,如果單根碳納米管的電導(dǎo)率也是如此,那么碳納米管的導(dǎo)熱率應(yīng)為1750-5800W/(M·K)。通過(guò)測(cè)量碳納米管塊材的導(dǎo)熱率與溫度的關(guān)系曲線可以推斷,碳納米管的導(dǎo)熱是由聲子決定的,并就此估計(jì)出碳納米管中聲子的平均自由程約為0.5-1.5μm。
利用X射線衍射和透射電子顯微鏡研究納米碳管在5.5Gpa下的熱穩(wěn)定性也取得了重要進(jìn)展。根據(jù)以往的研究,在常壓真空條件下碳納米管的熱穩(wěn)定性非常好,其結(jié)構(gòu)在2800℃以下可能并不發(fā)生變化。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在5.5Gpa壓力下,雖然碳納米管的微結(jié)構(gòu)在低溫時(shí)沒(méi)有發(fā)生明顯的改變,但在950℃即開始發(fā)生變化,轉(zhuǎn)變成類巴基蔥和類條帶結(jié)構(gòu),而在1150℃時(shí)轉(zhuǎn)變成石墨結(jié)構(gòu),高壓是這種轉(zhuǎn)變的主要原因,高壓可以促使碳納米管結(jié)構(gòu)的破裂,從而降低它的熱穩(wěn)定性。