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[材料资讯] 孔彪课题组开发超组装多重响应智能离子传输复合功能膜

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发表于 6 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
纳流控器件具有纳米尺寸的荷电通道,被广泛用于二极管类型的非对称离子传输、刺激响应的智能感知以及盐梯度能量转换。目前,各种纳米材料被广泛用于构筑固态纳米通道膜。然而,复杂的筑膜方法、无序的孔结构以及单一膜组分导致的性能单一阻碍了纳流控器件在膜科学领域的发展。介孔材料具有规整且丰富的纳米通道结构,被认为是构筑新型纳流控器件的理想膜材料。
       近日,复旦大学孔彪课题组设计了一种共组装与界面超组装协同的策略,以一种双组份且具有规整通道的介孔碳硅膜为构筑纳米通道的对象,构建了非对称的介孔碳硅/氧化铝复合膜用于温度以及pH敏感的智能离子传输。

纳流控器件

纳流控器件
       制备得到的介孔碳硅层具有规整的孔道结构,共组装策略使得双组份碳硅均匀的分布在通道壁中。得益于界面超组装策略,制备得到的介孔碳硅/氧化铝复合膜具有明显的两层非对称结构,且有序的纳米通道为离子提供了丰富的传输途径,在智能感知领域具有潜在的实际应用价值。
        另外,介孔碳硅/氧化铝复合膜呈现出化学组成,通道结构以及表面电荷极性的非对称,赋予了复合膜二极管类型的非对称离子传输;双电层在通道内部的重叠导致复合膜具有表面电荷控制的离子传输行为;其次,复合膜独特的双组份介孔通道壁使其表现出增强的阳离子选择渗透性。
       同时,规整的通道结构使得介孔碳硅/氧化铝复合膜具有优异的盐梯度能转换性能。共组装策略产生的“钢筋混凝土”介孔通道壁结构增强了介孔碳硅膜的热稳定性,且通道壁内固有的疏水区域导致复合膜呈现出独特的温度依赖的离子传输和盐梯度能转换性能。pH可调控的表面电荷赋予了介孔碳硅/氧化铝复合膜pH可调控的智能离子传输以及能量转换性能。
        该工作进一步发展了超组装策略,通过共组装与界面超组装协同的方法,制备了一种具有双组份的介孔碳硅/氧化铝复合膜,为增强膜的选择渗透性以及功能性智能感知提供了一种新策略。
         相关研究工作日前以“Interfacial Super-Assembly of Ordered Mesoporous Carbon-Silica/AAO Hybrid Membrane with Enhanced Permselectivity for Temperature- and pH-Sensitive Smart Ion Transport”为题发表于化学旗舰期刊Angewandte Chemi Internation Edition上,该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。
        全文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202110731


        文章来源:复旦大学
        孔彪,复旦大学研究员、博士生导师,中央组织部特聘专家,上海市特聘专家,曾任美国斯坦福大学、墨尔本大学博士后研究员。孔彪研究员博士毕业于澳大利亚Monash大学化学工程系,复旦大学化学系获工学与理学博士学位,国外博士毕业论文被学位委员会选为澳大利亚Monash大学优秀博士论文校长奖(全校工学部仅一名)。2015年4月起于墨尔本大学化学与生物分子工程系任专项博士后研究员,任职期间荣获澳大利亚“维多利亚学术之星”荣誉称号(每年仅评选出一名)。曾获中国分析测试协会科学技术奖(CAIA奖)一等奖、中国教育部“博士研究生学术新人奖”、“陶氏化学可持续发展创新奖”一等奖、上海市青少年发展创新市长奖、宝钢教育基金会特等奖(全国排名第一)。曾任澳大利亚Monash大学研究生会学术副主席,复旦大学-英国皇家化学会学生俱乐部首任主席,墨尔本国家公派学联常务委员会委员,兼任国家学联对外交流部部长,2015年作为主要发起人成立澳中科学家创业协会并任协会常务委员。现任澳大利亚工程师与高级工程师群体成员,复旦大学-英国皇家化学会学生俱乐部荣誉主席,澳大利亚博士沙龙执行委员,兼任秘书部部长,澳中科学家创业协会上海分会会长。

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