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过生长法制备准凹面体状Pt-Ni纳米合金及其甲醇氧化电催化性能(英文)

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物理化学学报 2014年第4期30卷 708-714页

作者：王纯康建新王利利陈庭文李杰张东凤郭林仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室仿生能源材料与器件北京市重点实验室北京航空航天大学化学与环境学院北京100191

通过溶剂热法,成功制备了准凹面体状Pt-Ni合金纳米结构.不同角度的透射电镜照片和三维模型图表明,准凹面体与以立方八面体为基底,在其十二个顶点进行外延生长所形成的结构相对应.高分辨电镜(HRTEM),选区电子衍射(SAED)和X射线粉末衍射(X... 详细信息

通过溶剂热法,成功制备了准凹面体状Pt-Ni合金纳米结构.不同角度的透射电镜照片和三维模型图表明,准凹面体与以立方八面体为基底,在其十二个顶点进行外延生长所形成的结构相对应.高分辨电镜(HRTEM),选区电子衍射(SAED)和X射线粉末衍射(XRD)表征结果表明,外延部分与内核部分组成成分不同.在进行系统对照实验的基础上提出了同步刻蚀-过生长机理来解释准凹面体的形成过程.电化学测试表明,准凹面体对甲醇氧化具有很高的催化活性,按质量归一的催化活性是相同条件下制备所得纯Pt颗粒的3倍,是商用Pt/C的13.6倍.X射线光电子能谱数据表明,Ni的引入有效降低了Pt的原子结合能,这可能对催化活性的提高起到了关键作用.

关键词：过生长法准凹面体 Pt-Ni 甲醇氧化反应电催化

具有串/并联复合离子输运特性的仿生纳米通道的构筑与整流性能

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高等学校化学学报 2019年第5期40卷 1019-1028页

作者：张丹侯胜男刘友范霞北京航空航天大学化学学院仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室北京100083

人工构筑了基于分枝氧化铝纳米通道的串/并联复合的纳流体二极管体系,其具有可调的离子整流性能.在这种两级分枝结构的1-2-2,1-2-3,1-3-2和1-3-3型氧化铝纳米通道中,若将每一个分枝节点等效为一个二极管,那么其一级分枝节点相当于串联的... 详细信息

人工构筑了基于分枝氧化铝纳米通道的串/并联复合的纳流体二极管体系,其具有可调的离子整流性能.在这种两级分枝结构的1-2-2,1-2-3,1-3-2和1-3-3型氧化铝纳米通道中,若将每一个分枝节点等效为一个二极管,那么其一级分枝节点相当于串联的1个二极管,二级分枝节点相当于并联的多个二极管.因此1-2-2和1-2-3型纳米通道的电路图可等效为并联的2个二极管与第3个二极管相串联,1-3-2和1-3-3型纳米通道的电路图可等效为并联的3个二极管与第4个二极管相串联.但由于1-2-2和1-2-3型以及1-3-2和1-3-3型的二级分枝的结构和数目不同,可将这4种纳米通道等效为不同的串/并联复合特性的纳流体二极管体系,并且表现出依次增大的离子整流.即分枝氧化铝纳米通道内部一级分枝和二级分枝的结构或数目共同调控的表面电荷非对称性可以改变其离子整流性能.进一步地,具有代表性的1-2-2型分枝纳米通道的整流率随分枝通道长度的增加而增加,这表明分枝部分对整个串/并联复合纳流体二极管的整流特性起到决定性的作用.相比于以前的单个离子二极管体系,这种具有串/并联复合特性的多级分枝氧化铝纳米通道将为构筑更复杂的仿生纳流体二极管的研究提供有价值的借鉴.

关键词：两级分枝氧化铝纳米通道串/并联复合特性纳流体二极管离子整流

Electrodeposition of iridium from composite ionic liquid

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2015年第5期25卷 1685-1691页

作者：钱建刚殷英李鑫李铁军北京航空航天大学化学与环境学院仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室北京100191

In order to study the electrodeposition process of iridium in composite ionic liquid, the effects of N, N-dimethylacetamide（DMAC） on the viscosity, conductivity and electrochemical stability of composite ionic liquid BMIC-BMIBF4, as well as the electrochemical behavior of Ir Cl3 in this system were studied. Iridium（Ir） coatings were deposited at different constant potentials and characterized by SEM and XRD. The results show that the addition of DMAC can evidently decrease the viscosity of the composite system, increase conductivity and improve electrochemical stability of the composite system. Cyclic voltammograms of a Au electrode illustrate that the process controlled by diffusion rate is irreversible with the average charge transfer coefficient of 0.170 and average diffusion coefficient of 1.096×10-6 cm^2/s. In addition, SEM image shows that Ir film deposited at the reduction peak potential is dense and even, while XRD pattern shows that Ir deposit is polycrystalline structure.

关键词： composite ionic liquid iridium N N-dimethylacetamide electrodeposition

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高透明高韧性黏土/聚乙烯醇人造贝壳

高分子学报 2015年第3期25卷 363-368页

作者：王金荣王建锋朱英江雷北京航空航天大学化学与环境学院仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室北京100191

天然贝壳由碳酸钙片和少量生物聚合物组成,同时具有高的强度和韧性.这些优异的力学性能主要归因于高的碳酸钙片含量、精心设计的层状结构、强的界面粘结和碳酸钙片适当的长径比,使得贝壳以片拔出的形式断裂,导致优异的强度和韧性.受天... 详细信息

天然贝壳由碳酸钙片和少量生物聚合物组成,同时具有高的强度和韧性.这些优异的力学性能主要归因于高的碳酸钙片含量、精心设计的层状结构、强的界面粘结和碳酸钙片适当的长径比,使得贝壳以片拔出的形式断裂,导致优异的强度和韧性.受天然贝壳结构和力学性能之间关系的启发,采用蒸发诱导自组装方法制备了黏土/聚乙烯醇人造贝壳,其中黏土的含量为52 wt%.扫描电镜、透射电镜和X射线衍射证实了其层状结构.红外光谱证实黏土和聚乙烯醇之间形成氢键.拉伸测试测得人造贝壳强度为（90.2±8.0）MPa,与天然贝壳（80~135 MPa）相当;人造贝壳断裂应变高达（14.7±2.3）%,远高于天然贝壳（约2%）;人造贝壳拉伸韧性高达（10.6±3.0）MJ/m^3.此外,所制备的人造贝壳透明,透明度高达90%以上.

关键词：黏土层状结构力学性能贝壳自组装

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仿贝壳珍珠母层状复合材料的制备及应用

科学通报 2017年第6期62卷 576-589页

作者：赵赫威郭林北京航空航天大学化学与环境学院、仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室北京100191

贝壳珍珠母是一种典型的无机/有机复合生物材料,通常位于软体动物盔甲的内层来抵御捕食者的捕食和外力的侵扰,体现了优异的力学性能,实现了强度和韧性的完美结合.它由95%(体积比)的文石碳酸钙和5%(体积比)的生物高聚物规则堆叠而成,呈... 详细信息

贝壳珍珠母是一种典型的无机/有机复合生物材料,通常位于软体动物盔甲的内层来抵御捕食者的捕食和外力的侵扰,体现了优异的力学性能,实现了强度和韧性的完美结合.它由95%(体积比)的文石碳酸钙和5%(体积比)的生物高聚物规则堆叠而成,呈现出独特的"砖泥"结构,其优异的力学性能和这种独特的结构有重要联系.因此,贝壳珍珠母常被用来作为仿生材料设计的模板,引起了化学家、材料学家和生物学家的强烈关注.本文详细介绍了贝壳珍珠母的多尺度微观结构及其增强增韧机制;以仿生复合材料中无机物的种类作为分类依据,系统地总结了仿贝壳珍珠母层状复合材料的发展现状;从仿贝壳珍珠母层状材料的性能出发,探讨了其在轻质高强、阻燃、气障、传感器和超级电容器等领域的应用;简要地总结了现阶段仿贝壳珍珠母层状复合材料的发展优势以及遇到的挑战,为新一代仿贝壳珍珠母材料的研究提供依据.

关键词：贝壳珍珠母层状结构结构-性能关系仿生材料

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冷冻干燥法制备聚合物基新型材料及其应用

化学进展 2014年第11期26卷 1832-1839页

作者：张晓敏张力贺雪英吴俊涛北京航空航天大学化学与环境学院仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室北京100191

冷冻干燥法是一种环境友好、经济高效的制备通孔先进材料的成型方法,采用冷冻干燥技术高效可控地构筑多孔结构材料备受关注。近年来采用冷冻干燥法制备出的聚合物基新型材料,在不同功能材料领域展现出广阔的应用前景。本文综述了国内外... 详细信息

冷冻干燥法是一种环境友好、经济高效的制备通孔先进材料的成型方法,采用冷冻干燥技术高效可控地构筑多孔结构材料备受关注。近年来采用冷冻干燥法制备出的聚合物基新型材料,在不同功能材料领域展现出广阔的应用前景。本文综述了国内外通过冷冻干燥法制备聚合物新型材料的研究进展,对其在生物医学、环境保护、导电以及气体检测方面的应用进行了总结,并展望了其发展趋势。

关键词：冷冻干燥聚合物多孔结构功能材料

离子液体电化学性质及其IrCl_3溶解度的研究

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稀有金属 2015年第2期39卷 136-143页

作者：钱建刚李鑫栾海静李海婷李彭瑞北京航空航天大学化学与环境学院仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室北京100191

为了选择合适的离子液体体系来进行电沉积制备Ir层,并为离子液体中电沉积制备Ir层提供理论基础,需要研究离子液体的电化学性质以及IrCl3在离子液体体系中的溶解度。本文利用电导率仪测定BMIC等4种纯离子液体及其复合离子液体的电导率,... 详细信息

为了选择合适的离子液体体系来进行电沉积制备Ir层,并为离子液体中电沉积制备Ir层提供理论基础,需要研究离子液体的电化学性质以及IrCl3在离子液体体系中的溶解度。本文利用电导率仪测定BMIC等4种纯离子液体及其复合离子液体的电导率,利用循环伏安法(CV)测定离子液体的电化学窗口,利用紫外-可见分光(UV-Vis)光度计测定了IrCl3在离子液体中的溶解度。结果表明:纯离子液体的电导率随温度的升高而逐渐增大;纯离子液体的电化学窗口宽度随温度的升高而有所减小;IrCl3在纯离子液体中的溶解度与溶液温度及离子液体的离子作用能密切相关,在相同温度下IrCl3在纯离子液体中的溶解度顺序为BUPYBF4>BMIBF4>HMIBF4;复合离子液体的电化学窗口与其组成中电化学窗口宽度较窄的纯离子液体的电化学窗口一致,电导率值则处于两种纯离子液体之间;IrCl3在由相同阴离子组成的复合离子液体BUPYBF4+BMIBF4中的溶解度与纯BUPYBF4基本相同,而在由相同阳离子组成的复合离子液体BMIC+BMIBF4中的溶解度则有很大的提高。BMIC+BMIBF4的复合离子液体不仅保持了纯离子液体的电化学性质的优势,还克服了纯离子液体对于IrCl3溶解度偏低的缺点。与纯离子液体相比,BMIC+BMIBF4的复合离子液体体系更适合用于电沉积制备Ir层。

关键词：离子液体复合离子液体电化学性质溶解度 IrCl3

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仿壁虎和贻贝黏附材料

化学进展 2012年第10期24卷 1946-1954页

作者：刘娟杨青林徐晶晶刘克松郭林江雷仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室、北京航空航天大学化学与环境学院北京100191

自然界中的动物和植物经过45亿年长期的进化使其结构与功能达到近乎完美的程度,实现了结构与功能的统一。黏附材料在生物医学、建筑等领域都具有重要的应用价值。受自然界中具有优异黏附特性的生物材料启发(如壁虎、贻贝等),国内外许多... 详细信息

自然界中的动物和植物经过45亿年长期的进化使其结构与功能达到近乎完美的程度,实现了结构与功能的统一。黏附材料在生物医学、建筑等领域都具有重要的应用价值。受自然界中具有优异黏附特性的生物材料启发(如壁虎、贻贝等),国内外许多课题组相继开展了仿生黏附材料的研究。根据黏附机理的不同,黏附材料大致可分为可逆黏附和永久黏附两大类。壁虎的可逆黏附是基于其脚趾多尺度微纳结构与接触面间的范德华力,贻贝的永久黏附则源自其分泌的黏附蛋白。本文就壁虎、贻贝及其他生物黏附材料的黏附机理及其相应仿生黏附材料的国内外研究现状进行简要的综述,并对该领域未来的发展方向作了展望。

关键词：仿生材料黏附多尺度结构壁虎贻贝

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静电纺丝法制备新型吸附分离材料

化学进展 2016年第5期28卷 657-664页

作者：孟德芃吴俊涛北京航空航天大学化学与环境学院仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室北京100191

随着现代经济、工业的发展,许多环境问题出现在了人类面前,对于新型吸附分离材料的需求也变得十分迫切。静电纺丝法是一种简单有效制备连续纳米长丝的技术,有着十分广阔的应用前景。由于静电纺丝法制备的纤维膜具有较大的比表面积、易... 详细信息

随着现代经济、工业的发展,许多环境问题出现在了人类面前,对于新型吸附分离材料的需求也变得十分迫切。静电纺丝法是一种简单有效制备连续纳米长丝的技术,有着十分广阔的应用前景。由于静电纺丝法制备的纤维膜具有较大的比表面积、易于调控的微观结构及化学性质,静电纺丝法能够用于制备新型的吸附分离材料。本文对电纺纤维膜的制备与改性,以及电纺纤维膜在空气过滤、油水分离、重金属离子去除等领域的应用进行了介绍,同时对其未来的发展进行了展望。

关键词：静电纺丝空气过滤油水分离重金属离子吸附