《金属及其氧化物纳米结构材料的制备、表面效应与性能研究》

该项目属于应用化学基础理论研究,以完成人主持完成的国家自然科学基金项目成果作为支撑,主要研究银纳米粒子(AgNPs)、ZnO纳米粒子、囊泡状半金属氧化物SiO2、TiO2/石墨烯凝胶的可控构筑及其喷墨打印柔性电子器件光电性能、DNA检测、细胞毒性、药物控释、电化学性能等。

1.项目主要研究内容和发现点:

1.1利用喷墨打印过程中的咖啡环效应,提出了一种基于咖啡环效应构筑透明导电材料的研究思路,AgNPs在咖啡环效应的诱导下在玻璃基底上自动组装成为银纳米粒子线,成功实现了打印线宽从25μm到5μm之间的跨越,在透明电子领域具有突出的应用前景。基于晶核的形成和生长理论,开发了一种室温条件下单分散AgNPs的合成方法,制备的AgNPs墨水具有很好的稳定性和打印流畅性,经热处理后打印图案的电阻率降至9.18×10-8-8.76×10-8Ωm,在喷墨打印柔性电子器件方面获得良好的光电性能。

1.2研究了不同粒径纳米ZnO对小鼠肺泡巨噬细胞MH-S和腹腔巨噬细胞Ana-1的毒性作用,讨论了纳米颗粒的特性对其毒性的影响,明确了可能的致毒作用机制。探讨了溶解的锌离子和纳米ZnO颗粒本身对两种小鼠巨噬细胞的毒性作用,发现锌离子在纳米ZnO毒性中起重要作用,且其毒性存在阈值;并分析了纳米ZnO导致的氧化应激与抗氧化作用之间的关系。

1.3 DNA功能化AgNPs分子探针用于表面增强拉曼散射(SERS)的多元DNA检测,有效改善SERS检测的灵敏性、稳定性和多元检测能力。制备了高稳定性的AgNPs-寡核苷酸结合物,将其用作SERS探针,证明了AgNPs-寡聚核苷酸结合物基于SERS的多元DNA检测能力。该分子探针能够同时对一种、二种和三种DNA分子的同时检测,为SERS在生物分子检测领域实际应用迈出了重要的一步。

1.4利用双链阳离子表面活性剂双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)与单链阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)形成的囊泡聚集体为模板,通过调节CTAB和DDAB的摩尔比,实现由蠕虫状介孔类球体到层数可控的多层囊泡状半金属氧化物-介孔SiO2的转化,提出了构筑机理。囊泡状介孔SiO2层数可调,在药物选择性吸附和控释等领域中具有广泛的应用前景。

1.5以非离子表面活性剂胶束聚集体为软模板制备介孔TiO2纳米管(TiO2NT)和钴掺杂TiO2纳米管(Co-TiO2NT)。与氧化石墨烯复合制备了TiO2NT/RGO和Co-TiO2NT/RGO,Co-TiO2NT/RGO具有好的超级电容器性能,表现出高的比电容及循环性能。构筑了三维(3D)结构大米状TiO2/石墨烯水凝胶(RTGH)和气凝胶(RTGA)。RTGA是一种高效吸附剂,能为染料分子提供大量的附着位点。具有3D结构的RTGH能够减少石墨烯片层、大米状TiO2间的团聚,具有优异的电化学性能,两电极体系下,所组装的超级电容器具有好的电化学性能。

2.科学价值和同行引用情况:

提交的8篇代表性论文分别发表在Advanced Materials、Toxicology Letters、Chemical Communications、Nanotechnology、Journal of Hazardous Materials、Electrochimica Acta等期刊,被Chemical Reviews、Chemical Society Reviews、Nature Nanotechnology、Advanced Materials、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie-International Edition等国际著名SCI期刊他引511次,其中发表在Toxicology Letters中的论文为ESI高被引论文,单篇SCI他引高达257次。项目执行期间获授权发明专利12项。

  1. 下载详细PDF版/Doc版

提示:为方便大家复制编辑,博主已将PDF文件制作为Word/Doc格式文件。