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纳米粒子的程序化自组装研究进展

中国科学：化学 2023年第7期53卷 1215-1226页

作者：陈程齐利民北京大学化学与分子工程学院北京100871

纳米粒子的自组装作为自下而上构筑纳米组装结构的简便且高效的策略而受到广泛关注,但在组装结构的精准性、多样性以及可操控性等方面仍面临较大的挑战.纳米粒子的程序化自组装是指特定的纳米粒子基元按照预先编好的程序自发排列成位置... 详细信息

纳米粒子的自组装作为自下而上构筑纳米组装结构的简便且高效的策略而受到广泛关注,但在组装结构的精准性、多样性以及可操控性等方面仍面临较大的挑战.纳米粒子的程序化自组装是指特定的纳米粒子基元按照预先编好的程序自发排列成位置和取向等空间排列方式受到精准调控的组装结构,其更强调任意构筑一系列符合预先设定结构的多种形式纳米粒子组装体.本文总结了应用于纳米粒子程序化自组装的四类常用策略,即类原子成键、区域选择性修饰、模板引导和物理场调控,着重评述了近年来该领域的一些重要进展,并对纳米粒子程序化自组装的未来发展做了展望.

关键词：纳米粒子自组装程序化自组装类原子成键区域选择性修饰结构精准调控

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纳米粒子超晶格的非经典晶化路径

科学通报 2020年第5期65卷 329-330页

作者：齐利民北京大学化学与分子工程学院北京分子科学国家研究中心北京100871

有关晶化路径的研究一直在材料学中占据着重要地位,它广泛影响着晶体材料的性质和功能[1].在传统的晶化路径(classical crystallization pathway)中,单体会在局域聚集并转化为另外一个相,伴随着密度和结构有序度的增加.近期的实验和理... 详细信息

有关晶化路径的研究一直在材料学中占据着重要地位,它广泛影响着晶体材料的性质和功能[1].在传统的晶化路径(classical crystallization pathway)中,单体会在局域聚集并转化为另外一个相,伴随着密度和结构有序度的增加.近期的实验和理论指出,很多晶化过程并不像传统的晶化路径那么简单,而是经过了两个或者多个步骤才转化为最终的结晶态.

关键词：晶体材料结晶态超晶格晶化过程结构有序度非经典

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超分子模板法合成具有复杂形态的无机材料

化学通报 1997年第5期 1-7页

作者：齐利民马季铭北京大学物理化学研究所

具有复杂形态的无机材料可以通过超分子模板的形态花样复制制备出来。本文从基本概念、制备方法、合成机理。

关键词：超分子模板复杂形态无机材料微米材料

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气液界面胶体球刻蚀法制备二维有序多孔薄膜

化学学报 2015年第9期73卷 869-876页

作者：李扬齐利民北京分子科学国家实验室分子动态与稳态国家重点实验室北京大学化学与分子工程学院北京100871

作为一类重要的二维材料,二维有序多孔薄膜受到人们的广泛关注.气液界面胶体球刻蚀法是近些年发展起来的一种以漂浮在液面上的单层胶体晶体为模板来制备二维有序纳米结构的方法,具有简单、高效、重现性好、适用范围广以及结构参数易调... 详细信息

作为一类重要的二维材料,二维有序多孔薄膜受到人们的广泛关注.气液界面胶体球刻蚀法是近些年发展起来的一种以漂浮在液面上的单层胶体晶体为模板来制备二维有序纳米结构的方法,具有简单、高效、重现性好、适用范围广以及结构参数易调变等优点.近年来,我们课题组利用气液界面胶体球刻蚀法实现了包括多种无机物纳米网、纳米碗阵列和纳米网-纳米碗复合阵列在内的一系列自支撑二维有序多孔薄膜的可控制备,考察了其二维光子晶体性质,并研究了其在刻蚀掩膜、溶剂检测、生物传感、电阻开关器件、光电化学分解水等方面的应用.本文在重点介绍我们课题组研究进展的同时,也简要总结了该领域的整体发展状况并展望了该领域的今后发展方向.

关键词：单层胶体晶体胶体球刻蚀法气液界面二维有序纳米结构自支撑多孔薄膜纳米网纳米碗阵列

反应性模板法合成硫化银中空球-银纳米粒子异质结构

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物理化学学报 2012年第10期28卷 2487-2492页

作者：高继宁赵华博齐利民北京大学化学与分子工程学院分子动态与稳态结构国家重点实验室北京分子科学国家实验室北京100871

以Cu2S中空球为反应性模板,通过在水溶液中与银离子的阳离子交换和氧化还原反应制备了大小均匀的Ag2S中空球-Ag纳米粒子异质结构,即Ag2S-Ag异质中空球.该异质结构中每个Ag2S中空球的直径约为600nm,壁厚约20-30nm,其表面均附着一个Ag纳... 详细信息

以Cu2S中空球为反应性模板,通过在水溶液中与银离子的阳离子交换和氧化还原反应制备了大小均匀的Ag2S中空球-Ag纳米粒子异质结构,即Ag2S-Ag异质中空球.该异质结构中每个Ag2S中空球的直径约为600nm,壁厚约20-30nm,其表面均附着一个Ag纳米粒子.采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和能量色散X射线谱(EDS)对所得Ag2S-Ag异质中空球的结构和组成进行了表征.若以CuS中空球为反应性模板,在相似转化条件下则主要得到不含Ag粒子的Ag2S中空球.该结果表明,Cu2S中的Cu(I)的还原性在Ag2S-Ag异质中空球的形成中发挥了重要作用.通过对所制备的Ag2S-Ag异质中空球进行二次生长,还可以得到Ag2S中空球的半球表面均被Ag膜所包覆的Ag2S-Ag异质中空球.

关键词：硫化银中空球银纳米粒子异质结构反应性模板化学转化硫化亚铜

环糊精与表面活性剂主客体作用诱导的金纳米棒可控自组装

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物理化学学报 2020年第10期36卷 122-128页

作者：肖军燕齐利民北京大学化学与分子工程学院北京分子科学国家研究中心北京100871 中国工程物理研究院科技信息中心四川绵阳621900

纳米结构基元的可控自组装是自下而上构筑功能材料及纳米器件的有效途径。各向异性的金纳米棒具有独特的等离激元特性,而如何通过简单有效的方法实现其可控自组装仍具有较大的挑战性。本文利用环糊精(CD)与吸附于金纳米棒表面的十六烷... 详细信息

纳米结构基元的可控自组装是自下而上构筑功能材料及纳米器件的有效途径。各向异性的金纳米棒具有独特的等离激元特性,而如何通过简单有效的方法实现其可控自组装仍具有较大的挑战性。本文利用环糊精(CD)与吸附于金纳米棒表面的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的主客体作用,实现了金纳米棒(GNR)在水溶液中的可控自组装。通过调节α-CD的浓度可以分别实现金纳米棒肩并肩组装或头对头组装,初步揭示α-CD与CTAB的超分子作用是金纳米棒组装的主要诱因。根据实验结果推测α-CD诱导金纳米棒组装的机理如下:在α-CD浓度较低时,GNR表面的CTAB吸附层部分被α-CD/CTAB超分子复合物取代,从而发生缓慢的肩并肩组装;在α-CD浓度较高时,GNR表面的CTAB吸附层大量被α-CD/CTAB复合物取代,并且GNR两端的CTAB几乎完全被取代,因而发生快速的头对头组装。借助于α-淀粉酶对α-CD的水解作用,可以利用该组装体系实现对溶液中微量淀粉酶的检测。这种基于主客体作用的自组装策略为非球形纳米基元的可控自组装提供了新的思路。

关键词：金纳米棒纳米粒子自组装主客体作用 α-环糊精 α-淀粉酶

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钴掺杂的磁性氧化铁纳米粒子的可控合成

物理化学学报 2012年第10期28卷 2493-2499页

作者：李振湖马玉荣齐利民北京大学化学与分子工程学院北京分子科学国家实验室北京100871

通过油酸盐前驱体高温热解法制备出大小均匀的钴掺杂四氧化三铁球形纳米粒子,其钴/铁摩尔比可以通过调节油酸钴与油酸铁的比例进行调变.当产物中钴/铁摩尔比从0.024增加到0.156,所制备的氧化铁纳米粒子的饱和磁矩从39emu·g-1逐渐减小到... 详细信息

通过油酸盐前驱体高温热解法制备出大小均匀的钴掺杂四氧化三铁球形纳米粒子,其钴/铁摩尔比可以通过调节油酸钴与油酸铁的比例进行调变.当产物中钴/铁摩尔比从0.024增加到0.156,所制备的氧化铁纳米粒子的饱和磁矩从39emu·g-1逐渐减小到30emu·g-1,而矫顽力从0Oe升至190Oe.在305°C下,随着反应体系的热解时间由0.5h增加到3h,所制备出的氧化铁纳米粒子尺寸逐渐由7nm增加到14nm.热解时间较短时,以高价态的四氧化三铁的晶型为主,辅之以少量的氧化亚铁;热解时间增加至2h,产物的晶型为四氧化三铁和氧化亚铁的复合物;而继续增加热解时间至3h,除四氧化三铁和氧化亚铁之外,还出现少量的零价态的CoFe合金,说明铁(钴)元素经历了由三价到二价,最后被还原为零价的过程.随着反应温度的升高,产物的尺寸逐渐增大,同时产物中氧化亚铁的含量增多.

关键词：钴掺杂磁性氧化铁可控合成热解

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超分子模板法合成层状中孔结构氧化铝

高等学校化学学报 1999年第4期20卷 507-510页

作者：齐利民马季铭北京大学物理化学研究所

利用烷基硫酸钠作为模板剂在室温下合成了层状中孔结构氧化铝，考察了表面活性剂碳链长度和表面活性剂混合比例对层状氧化铝中孔相结构参数的影响．当使用单一表面活性剂作为模板剂时，层状中孔结构氧化铝的层间距ｄ及其层状结构的长程... 详细信息

利用烷基硫酸钠作为模板剂在室温下合成了层状中孔结构氧化铝，考察了表面活性剂碳链长度和表面活性剂混合比例对层状氧化铝中孔相结构参数的影响．当使用单一表面活性剂作为模板剂时，层状中孔结构氧化铝的层间距ｄ及其层状结构的长程有序度随着表面活性剂碳链长度的增加而增加；若使用Ｃ８Ｈ１７ＳＯ４Ｎａ与Ｃ１４Ｈ２９ＳＯ４Ｎａ混合表面活性剂作为混合模板剂，当Ｃ１４Ｈ２９ＳＯ４Ｎａ摩尔分数ｘ处在０～０．５时，层间距基本恒定，接近于具有二者平均碳链长度（ｎ＝１１）的单一表面活性剂作为模板剂时的情形；当ｘ＞０．５时，层间距随ｘ的增大而逐渐增大．

关键词：超分子模板层状氧化铝表面活性剂中孔材料

利用室温固态反应制备球霰石型CaCO_3粒子

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高等学校化学学报 2003年第8期24卷 1492-1494页

作者：任引哲齐利民马季铭北京大学化学与分子工程学院分子动态与稳态结构国家重点实验室山西师范大学化学与材料科学学院临汾041004

Submicrometer-sized, spherical vaterite particles were synthesized by solid-state reaction at room temperature in the presence of poly(acrylic acid)(PAA). The obtained products were characterized by XRD, IR and SEM. It was revealed that with increasing PAA amount, the crystal polymorph of CaCO 3 particles varied gradually from pure calcite through a mixture of calcite and vaterite to pure vaterite, and the particle size decreased generally. It was proposed that in solid-state reaction, PAA induced the formation of vaterite and the phase transformation from vaterite to calcite was prevented completely due to the absence of H 2O, resulting in the formation of pure vaterite particles.

关键词：室温固态反应制备球霰石 CaCO3粒子聚丙烯酸晶型调控无机粒子