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近期纳米材料前沿研究成果精选
2021/09/11 点击 2483 次

中国粉体网讯


一种新方法将环境废物转化为纳米纤维素材料


意大利的研究人员设计了一种新方法,该方法可以同时使用无机(金属)和有机废物以生产不同类别的纳米材料(纳米粒子、聚合物和纳米复合材料)。研究结果发表在《危险材料杂志》(“将工业和有机废物转化为掺钛活性炭-纤维素纳米复合材料用于快速去除有机污染物”)。


在展示这种新方法的重要性的同时,他们使用钛废料和枯死的植物叶子来生产应用的TiO2纳米材料、纳米纤维素聚合物和TiO2-纳米纤维素纳米复合材料。


将金属和有机废物转化为高效纳米材料


这种创新方法将为纳米技术领域的科学家和工业提供新的机会,使用低成本的废料来生产具有成本效益的纳米材料。不同的金属废料,如铝、铜、锌、铁等,可以通过这种方法进行处理,并可以转化为用于各种应用的高效纳米材料。这不仅降低了生产成本,而且保护了自然资源,必将减少环境污染。


过程工程所镍纳米材料晶相结构调控研究获进展


调控金属纳米材料的晶相结构,能够改变纳米材料内金属原子的排布方式,是调控其物理化学性质的有效策略之一。镍纳米晶是常见的过渡金属纳米材料,应用于多种催化反应。近日,中国科学院过程工程研究所燃料清洁转化研究部能源催化与多孔材料课题组博士研究生庄嘉豪,在副研究员古芳娜的指导下,采用溶剂热合成的方法,可控制备出具有面心立方(fcc)晶相的正二十面体与六方密排(hcp)晶相的六棱柱镍纳米晶。


研究剖析了hcp晶相镍纳米晶生长过程中独特的晶相转变(fcc→hcp)过程。实验结果与理论计算表明,hcp晶相的形成及其形貌演化过程主要源于表面活性剂聚乙烯亚胺(PEI)对hcp晶相不同晶面的选择性吸附。该工作为不同晶相结构镍纳米材料的可控制备提供了新思路,相关成果发表在Journal of Materials Chemistry A上。


此外,研究还合成了同时具有两种及以上晶相结构的纳米材料,即异相纳米材料,能够构建丰富的异相孪晶界面,发挥不同晶相之间的协同作用,利于提升材料的催化性能;基于此,进一步合成了同时具有fcc与hcp晶相的异相镍纳米晶。



不同晶相镍纳米晶的合成示意图


新型纳米材料可增强树突状细胞疫苗抗新冠病毒作用


从军事科学院军事医学研究院获悉,该院詹林盛研究员领衔的科研团队发现新型纳米材料可增强树突状疫苗抗新冠病毒作用。相关研究成果在国际材料领域权威期刊《先进材料》上发表。


据了解,詹林盛研究员领衔的科研团队致力于纳米技术在输血细胞治疗中的应用研究。在本项研究中,团队创新性地采用大尺度(片径大于1微米)氧化石墨烯纳米片层材料对树突状细胞疫苗进行工程化改造,进而促进树突状细胞与T细胞间“免疫突触”的形成和细胞团簇的聚集,首次揭示了二维纳米片层材料作为广谱性树突状细胞疫苗佐剂具有潜在应用前景。


该研究表明,二维纳米片层材料氧化石墨烯可通过调控树突状细胞与T细胞之间形成“免疫突触”,大幅提升树突状细胞疫苗抗新冠病毒效果。


全无机钙钛矿/氟化物复合纳米材料研究取得进展


在中国科学院战略性先导科技专项和闽都创新实验室自主部署基金等支持下,中科院福建物质结构研究所洪茂椿课题组与北京大学赵清课题组合作,通过一种简单的两步异质外延生长法成功地将立方相CaF2嵌入α相CsPbI3钙钛矿的晶格中,将这种复合纳米材料沉积在杂化钙钛矿Cs0.05FA0.81MA0.14PbI2.55Br0.45 (CsFAMA)薄膜的晶界及表面上,制备出了高效且长期运行稳定的钙钛矿太阳能电池。通过结合实验结果与第一性原理计算,可以证实所得到的CsPbI3/CaF2复合纳米材料中的CaF2成分不仅可以钝化CsPbI3钙钛矿自身的固有缺陷,还可以有效抑制杂化钙钛矿CsFAMA薄膜作为光吸收活性层的太阳能电池中的离子迁移。研究发现,基于CsPbI3/CaF2沉积CsFAMA薄膜的太阳能电池的平均能量转换效率达到20.45%,与没有沉积CsPbI3/CaF2的对照器件的19.33%形成鲜明对比。更为重要的是,CsPbI3/CaF2沉积的钙钛矿太阳能电池在AM 1.5G太阳光照下最大功率点稳定运行1000小时后仍可保持其初始效率的85%,这远优于对照器件和CsPbI3沉积的钙钛矿太阳能电池的T85器件寿命,这两者分别为315和125小时。


该工作为稳定全无机钙钛矿α相的晶格提供了一条有效途径,也为构建具有优异稳定性的高效光伏器件提供了更多可能。上述工作近期发表在《先进功能材料》上,相关研究成果已申请发明专利。 


深圳先进院纳米材料精准生物靶向机制研究获进展


中国科学院深圳先进技术研究院纳米医疗技术研究中心李红昌课题组、材料界面研究中心喻学锋课题组与高分子药物研究中心李洋课题组,发现纳米材料精准生物分子靶向的新机制。相关研究成果以Intrinsic Bioactivity of Black Phosphorus Nanomaterials on Mitotic Centrosome Destabilization through Suppression of PLK1 Kinase为题,发表在《自然-纳米技术》。


研究团队选取黑磷纳米材料作为研究对象,精细的细胞生物学和分子生物学研究发现纳米材料在细胞内可通过精准靶向某个具体生物分子,以获得特定的生物效应。该研究提供了一个从分子细胞生物学维度,深入探究纳米材料精准生物靶向机制的全新范例。


Small:碳酸盐模板法规模化合成自杂化过渡金属氧化物纳米片


近年来发展的盐模板法结合了湿法化学合成和粉末表面外延生长的优势,能够规模化合成出一系列高质量的二维纳米材料。已有的盐模板法通常以可溶性氯化盐为模板,所能制备金属氧化物种类有限,必须在非水介质中进行合成,其较强的晶格匹配机制难以合成具有杂化组分的材料。相比于单一组分材料来说,多组分杂化材料有望能利用组分间的功能互补展现出更新颖的性能。


复旦大学化学系邓勇辉教授课题组长期从事半导体金属氧化物纳米结构材料及其气体传感研究。近日课题组介绍了一种简单的碳酸盐模板制备自杂化的过渡金属氧化物纳米片的方法。


此外,这种合成方法具有一定的普适性。以碳酸钠颗粒为模板可以制备出MnxOy纳米片,而以碳酸钡为模板可以制备出TaxOy纳米片。通过不同前驱体的组合,也可制备多元金属氧化物纳米片,如Al/WO3-x, Cu/WO3-x,,Mo/WO3-x等。该方法作为已有盐模板法的拓展和补充,同时也为合成二维片层功能杂化材料提供了一种新的思路(相关成果申请了中国发明专利)。


兰州化物所在六方氮化硼基纳米润滑材料研究中取得进展


近日,中国科学院兰州化学物理研究所纳米润滑课题组基于h-BNNSs层间相互作用、结构及功能调控的策略,开展了h-BNNSs基润滑剂添加剂设计、开发、润滑性能优化以及摩擦学机制等方面的研究,设计制备出一系列h-BNNSs基润滑剂添加剂。


基于对电子分布状态与相应摩擦性能之间的构效关系,研究提出了通过调整h-BNNSs体系的电子结构来改变层间相互作用,从而降低h-BNNSs层间摩擦的方法。研究基于“egg-box”模型,引入氟(F)、氢(H)、氧(O)等原子促进电子在双层h-BNNS层间和层内的再分布,从而改变层间的相互作用能。这种能量变化可以有效调控层间的摩擦学行为,尤其在层间距达到临界数值时,体系可以实现超低摩擦。该研究为控制和降低二维纳米材料层间的摩擦提供了新策略,并为实验分析和工程应用提供了良好的理论基础。


信息来源:合越智能、过程工程研究所、科技日报、材料科学与工程、福建物质结构研究所、深圳先进技术研究院、materials views china、兰州化学物理研究所

(中国粉体网编辑整理/黑金)

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(来源:中国粉体网)


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