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東南大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在新型納米界面構(gòu)建和功能化方面取得重要研究進(jìn)展

2017-09-26 16:01:13 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：東南大學(xué)信息公開(kāi)網(wǎng) 分享至：

日前，東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、江蘇省富碳材料器件工程實(shí)驗(yàn)室劉松琴教授課題組和張?jiān)〗淌谡n題組分別在新型納米界面構(gòu)建和功能化方面取得重要研究進(jìn)展。研究成果于近日相繼發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（JACS）雜志上。

很多的化學(xué)反應(yīng)和生物化學(xué)過(guò)程需要?dú)怏w參與，例如氧氣。由于這些氣體在水溶液中的溶解度極低，大大限制了反應(yīng)的效率。為了提高反應(yīng)速率，傳統(tǒng)的方法通過(guò)提高接觸面積或增加壓力提高氣體的溶解度，但往往過(guò)程復(fù)雜且性能提升有限。為此，劉松琴教授課題組通過(guò)構(gòu)筑具有浸潤(rùn)性可調(diào)的氣-固-液三相界面結(jié)構(gòu)，使氣體分子從氣相穿過(guò)疏水的納米通道直接到達(dá)酶的活性中心并參與催化反應(yīng)，使反應(yīng)速率提高了80倍。這種浸潤(rùn)性可調(diào)的三相界面可用于氣-固-液三相反應(yīng)與工業(yè)催化，研究成果發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)志》，該論文的第一作者是2014級(jí)博士研究生米利、通訊作者是劉松琴教授和中科院化學(xué)所田野教授。

另悉，近日，張?jiān)〗淌谡n題組在二維氮化碳的自發(fā)剝離和界面非共價(jià)功能化研究方面取得重要進(jìn)展。

氮化碳是一種具有類(lèi)石墨結(jié)構(gòu)的二維聚合物材料，廣泛應(yīng)用于光催化和電化學(xué)發(fā)光傳感等領(lǐng)域。但是，傳統(tǒng)氮化碳納米片的制備方法效率低下且其表面呈化學(xué)惰性，制約了進(jìn)一步的應(yīng)用和發(fā)展。為此，該課題組利用芳香分子與氮化碳之間的非共價(jià)相互作用，采用簡(jiǎn)單的機(jī)械研磨即實(shí)現(xiàn)了氮化碳的自發(fā)剝離和表面功能化。該方法不僅保持了原始氮化碳的基本性質(zhì)，還優(yōu)化了納米片的界面。此外，該課題組還提出了通過(guò)水解的方法制備了表面修飾的氮化碳納米纖維，利用其可逆的組裝行為，實(shí)現(xiàn)吸附物質(zhì)的可逆富集和釋放。與三維石墨烯和活性炭等常見(jiàn)吸附劑相比，該材料不僅具有相當(dāng)?shù)奈饺萘浚?02 mg/g），并且還展現(xiàn)出高選擇性和低能耗的再生優(yōu)勢(shì)。這些發(fā)現(xiàn)解決了氮化碳納米片在生物分析中面臨的挑戰(zhàn)。研究成果分別發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)志》和美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)ACS Nano，論文的第一作者分別是2015級(jí)博士研究生姬靜靜和13級(jí)直博研究生張玉葉、通訊作者是張?jiān)〗淌凇?/span>

以上研究工作得到國(guó)家基金委、中組部“青年千人計(jì)劃”和江蘇省科技廳等基金的大力資助。

江蘇省富碳材料器件工程實(shí)驗(yàn)室2016年由江蘇省發(fā)改委批準(zhǔn)建立，由東南大學(xué)統(tǒng)籌管理，依托東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院和分析測(cè)試中心的科研硬件條件進(jìn)行運(yùn)行；實(shí)驗(yàn)室擁有一批以東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院師生為主的、年富力強(qiáng)、富有朝氣和團(tuán)隊(duì)精神的研究人員。該實(shí)驗(yàn)室以富碳等能源材料的宏量制備及其器件應(yīng)用為目標(biāo)，開(kāi)展功能型有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化等富碳材料的合成、界面修飾與光電調(diào)控改性等方面的研究工作，實(shí)現(xiàn)其在新能源、有機(jī)污染物的光催化降解、大氣污染物的快速檢測(cè)與毒性機(jī)制研究等領(lǐng)域的應(yīng)用。（劉安然）

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（http://dx.doi.org/10.1021/jacs.7b05249）

（http://dx.doi.org/10.1021/jacs.7b06708）

（http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.6b05488）

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