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Ti3C2 MXene纳米片上原位生长的Cd0.5Zn0.5S纳米棒实现高效可见光催化析氢

物理化学学报 2025年第4期 76-86页

作者：李钦张慧慧顾华军崔园园高瑞华戴维林复旦大学化学系上海市分子催化与创新材料重点实验室岛津中国有限公司复旦大学高分子科学系聚合物分子工程国家重点实验室

在能源短缺和环保优先的背景下，光催化制氢是将太阳能转化为化学能的重要途径之一。有效提高光生载流子的分离效率对于设计具有优异析氢活性的光催化剂至关重要。本研究采用一步原位水热法构建了由Cd0.5Zn0.5S纳米棒和Ti3C2MXene纳米... 详细信息

在能源短缺和环保优先的背景下，光催化制氢是将太阳能转化为化学能的重要途径之一。有效提高光生载流子的分离效率对于设计具有优异析氢活性的光催化剂至关重要。本研究采用一步原位水热法构建了由Cd0.5Zn0.5S纳米棒和Ti3C2MXene纳米片组成的二元异质结光催化剂。当Ti3C2MXene的含量为0.5 wt%（质量分数）时，光催化产氢的最大速率为15.56 mmol·g-1·h-1，是纯Cd0.5Zn0.5S的2.56倍。经过5次催化循环后，光催化活性没有显著下降。该材料在350 nm紫外光下展现出最高的AQE为18.4%。此外，基于X射线光电子能谱（XPS）、原位光照XPS、飞秒瞬态吸收光谱、密度泛函理论（DFT）计算和光催化活性实验，我们提出了MXene/Cd0.5Zn0.5S复合材料的电荷转移和光催化制氢机理。我们的研究表明，引入不含贵金属的MXene材料可以有效地帮助光生电子的转移。这项工作展示了MXene材料在构建高效低成本的制氢光催化剂方面的潜力。

关键词： Cd1-xZnxS纳米棒光催化析氢 Ti3C2-MXene纳米片异质结

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硅油两步脱水法可控制备纳米二氧化钛透镜

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无机材料学报 2018年第12期33卷 1337-1342页

作者：范闻武利民复旦大学材料科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

利用纳米粒子由下而上的组装来制备具有亚波长特征结构的新材料已成为操控并利用光的重要手段。本研究报道了一种新的纳米组装技术——即硅油两步脱水法,该方法利用油水界面的流变性和限制效应,实现了可批量、高重复性地将15 nm的二氧化... 详细信息

利用纳米粒子由下而上的组装来制备具有亚波长特征结构的新材料已成为操控并利用光的重要手段。本研究报道了一种新的纳米组装技术——即硅油两步脱水法,该方法利用油水界面的流变性和限制效应,实现了可批量、高重复性地将15 nm的二氧化钛(TiO_2)纳米粒子组装成具有高折射率、高透明度的光学材料,并对其组装过程及机理进行了详细的分析。此外,该方法还可实现TiO_2纳米粒子与其他纳米材料,如金(Au)纳米粒子、Au纳米棒、Au纳米立方块或氧化石墨烯之间均匀的复合,制备出TiO_2/Au或TiO_2/氧化石墨烯复合材料。其中,TiO_2纳米粒子的复合可使Au纳米粒子、Au纳米棒或Au纳米立方块的表面等离子体吸收峰产生显著的红移,表明该组装法为未来制备功能性复合光电器件提供了有效的途径。

关键词：二氧化钛纳米粒子自组装纳米光学复合

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稀土发光纳米材料在神经科学领域的应用

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中国稀土学报 2023年第1期41卷 1-24页

作者：陈飞翔刘艳颜步文博复旦大学材料科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海200438

神经科学是21世纪发展最为迅速的学科之一.其综合了生物学、材料学、物理学及信息学等多个学科,是一门新的交叉学科.其中,神经科学与光学技术的结合,诞生出"光遗传学"等一系列全新的生物工程技术,现已成为探究神经结构及神经... 详细信息

神经科学是21世纪发展最为迅速的学科之一.其综合了生物学、材料学、物理学及信息学等多个学科,是一门新的交叉学科.其中,神经科学与光学技术的结合,诞生出"光遗传学"等一系列全新的生物工程技术,现已成为探究神经结构及神经与机体行为间关系时不可或缺的关键工具.然而,"光遗传学"所需光敏物质的激发光一般为紫外光-可见光,该波段激发光存在组织穿透深度低、光毒性大等瓶颈问题,极大限制了其在生物体内的应用发展.稀土上转换发光纳米材料(upconversion nanoparticles,UCNPs),因具有独特的4f电子结构,可响应近红外光激发而发射波长可调的紫外光-可见光,已广泛应用于生物医学检测、诊断及术中导航示踪等方面.本文总结归纳了 UCNPs基功能材料在神经科学领域的代表性应用实例,重点列举了基于UCNPs的光学特性开展的神经调控、神经成像及神经疾病治疗等研究进展,并从材料学、化学和生物医学等多角度对神经科学的交叉研究进行展望,旨在促进不同学科间交叉融合,推进神经科学的技术革新与发展,以期为解决重大神经科学问题提供全新的研究思路和有效方法.

关键词：上转换发光纳米材料光遗传学神经调控神经成像神经疾病治疗稀土

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室温光致形变主链型交联液晶高分子纤维执行器

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高分子学报 2022年第11期53卷 1324-1331页

作者：黄鑫庞馨蕾秦朗俞燕蕾复旦大学材料科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

将分别含有偶氮苯和苯甲酸苯酯的2种液晶单体与伯胺进行迈克尔加成反应,得到分子量可控的主链型液晶低聚物.利用先熔融提拉、后自由基聚合的方法将低聚物制备成交联液晶高分子纤维.液晶单体与伯胺之间的扩链反应有效地降低了高分子网络... 详细信息

将分别含有偶氮苯和苯甲酸苯酯的2种液晶单体与伯胺进行迈克尔加成反应,得到分子量可控的主链型液晶低聚物.利用先熔融提拉、后自由基聚合的方法将低聚物制备成交联液晶高分子纤维.液晶单体与伯胺之间的扩链反应有效地降低了高分子网络的交联密度,进而降低纤维的玻璃化转变温度.同时,这种先拉伸、再聚合的方式将纤维的取向与交联过程分开,保证了纤维中的液晶基元沿拉伸方向呈规整排列.因此,取向后的交联液晶高分子纤维可在室温下实现可逆光致弯曲形变,其最大弯曲角度接近60°,且弯曲方向可以通过改变光照方向进行调控.这种形变幅度大、方向可控的主链型交联液晶高分子纤维有望推动光响应柔性执行器等领域的发展.

关键词：液晶高分子光致形变偶氮苯纤维

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光/温度双响应三嵌段共聚物的合成及溶液自组装行为

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化学学报 2013年第5期71卷 733-738页

作者：潘高翔冯泽韦嘉俞燕蕾复旦大学材料科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

以双官能团聚乙二醇(Br-PEO-Br)为引发剂,利用原子转移自由基聚合(ATRP)制得了含偶氮苯(AZO)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)的两亲性三嵌段共聚物P(AZO9-co-NIPAM9)-b-PEO48-b-P(AZO9-co-NIPAM9),并通过核磁共振(1HNMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对产物进行了表征.该共聚物能够在溶液中自组装形成纳米胶束,运用透射电子显微镜(TEM)、荧光探针技术和动态光散射(DLS)研究了胶束的形貌、粒径及其在光或温度刺激下的响应行为.结果表明,该三嵌段共聚物胶束显现出我们以往报道的二嵌段共聚物所不具有的光释放行为:包覆有尼罗红的胶束在多次紫外-可见光循环照射之后,荧光强度和初始状态相比下降了大约40%,说明尼罗红在此过程中逐渐被释放.胶束的尺寸随着温度的升高而逐渐缩小.

关键词：原子转移自由基聚合嵌段共聚物自组装光响应性温度响应性

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二维钙钛矿氧化物光敏高κ电介质

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科学通报 2024年第21期69卷 3067-3069页

作者：李思远刘欣亚方晓生复旦大学材料科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

数十年来,芯片技术的发展推动着芯片晶体管的尺寸持续缩小,传统硅基晶体管正在接近其物理极限,晶体管尺寸的进一步缩小伴随着一系列重大挑战.二维半导体材料具有原子级厚度和独特的物理化学性质,有望避免短沟道效应,是光电子器件微型化... 详细信息

数十年来,芯片技术的发展推动着芯片晶体管的尺寸持续缩小,传统硅基晶体管正在接近其物理极限,晶体管尺寸的进一步缩小伴随着一系列重大挑战.二维半导体材料具有原子级厚度和独特的物理化学性质,有望避免短沟道效应,是光电子器件微型化过程中备受瞩目的沟道材料^([1]).

关键词：光电子器件短沟道效应原子级钙钛矿氧化物物理极限电介质晶体管物理化学性质

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交联液晶聚合物光致形变及其柔性器件

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科学通报 2016年第19期61卷 2102-2112页

作者：顾伟卿鑫韦嘉俞燕蕾复旦大学材料科学系上海200433 复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

光响应聚合物材料是指能够在光的作用下发生某些化学或物理反应,产生一系列结构和形态变化的功能聚合物材料.在光响应聚合物体系中引入液晶基元通过适度交联可形成光响应交联液晶聚合物,它结合了液晶的各向异性以及聚合物网络的橡胶弹性... 详细信息

光响应聚合物材料是指能够在光的作用下发生某些化学或物理反应,产生一系列结构和形态变化的功能聚合物材料.在光响应聚合物体系中引入液晶基元通过适度交联可形成光响应交联液晶聚合物,它结合了液晶的各向异性以及聚合物网络的橡胶弹性,具有优异的协同作用.且因为光能具有环保性、远程可控性、瞬时性等优异的特性,光响应交联液晶聚合物备受关注.通过合理的设计,光响应交联液晶聚合物可以实现全光驱动的形变,并且可以制成多种柔性智能执行器,在人工肌肉、微型机器人、微泵、传感器等仿生和智能微机械系统领域有着广泛的应用前景.本文综述了光响应交联液晶聚合物近年来的研究进展,包括其二维和三维形变、微观形变引起的表面形貌或其他性质的变化以及基于形变制成的柔性智能执行器,阐述了光响应的机理,并展望了该领域的发展前景.

关键词：光响应交联液晶聚合物执行器形变偶氮苯

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基于桑蚕丝蛋白的多肽/两亲性多肽及其组装和功能化

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高分子学报 2018年第8期 987-996页

作者：陈红邵正中聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学高分子科学系和先进材料实验室

多肽的自组装因其独特性质和作用已成为超分子化学、高分子功能材料和生物医用材料等领域的研究热点.桑蚕丝蛋白具有高度重复的多肽序列,其组装行为和相应的结构对动物丝及丝蛋白基材料的形成和特有的优异综合性能起到了至关重要的作用... 详细信息

多肽的自组装因其独特性质和作用已成为超分子化学、高分子功能材料和生物医用材料等领域的研究热点.桑蚕丝蛋白具有高度重复的多肽序列,其组装行为和相应的结构对动物丝及丝蛋白基材料的形成和特有的优异综合性能起到了至关重要的作用.通过特定的酶降解桑蚕丝蛋白能够以较为经济的方式获得多种明确序列的多肽,并可进一步方便地制备功能性的两亲性多肽.本文结合国内外多肽自组装的研究现状,对本课题组在桑蚕丝蛋白多肽/两亲性多肽的制备、组装以及功能化等方面的研究成果进行了总结,同时也展望了其在若干领域中的实际应用.

关键词：天然蛋白质选择性降解氨基酸序列水凝胶响应性

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从天然动物丝到丝蛋白基材料的研究

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高分子学报 2021年第1期52卷 16-28页

作者：杨公雯顾恺邵正中聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学先进材料实验室高分子科学系

作为具有优异综合力学性能的天然蛋白质纤维,丰产的动物丝特别是蚕丝长期伴随着人们的日常生活,近十余年来,各种具有特色的功能性丝蛋白基材料更是层出不穷.但在探索动物丝和丝蛋白基材料的过程中,动物丝纤维是经由蚕或蜘蛛等动物的纺... 详细信息

作为具有优异综合力学性能的天然蛋白质纤维,丰产的动物丝特别是蚕丝长期伴随着人们的日常生活,近十余年来,各种具有特色的功能性丝蛋白基材料更是层出不穷.但在探索动物丝和丝蛋白基材料的过程中,动物丝纤维是经由蚕或蜘蛛等动物的纺器而纺制得到的简单事实往往被忽视;换言之,动物丝实际上是动物对丝蛋白进行体内"加工"后的产物,也是丝蛋白基材料中的一种.因此,天然动物丝中独特的各等级间构效关系与丝蛋白基材料的构效关系之间并不存在着必然的传承效应.本文着重介绍了我们在对动物丝和丝蛋白基材料探索中的经验和体会,即在强调以丝蛋白分子链结构与性能及其之间的关系为研究重点的基础上,从比较和发掘各种天然动物丝的特性入手,进而了解丝蛋白分子链在本体和溶液中的行为,并通过对动物丝蛋白分子链聚集态结构的调控,以达到设计制备一系列多形貌和多功能的动物丝蛋白基材料的目的.

关键词：动物丝丝蛋白聚集态结构构效关系

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柔性纤维生物电子复合材料与器件

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高分子学报 2022年第7期53卷 707-721页

作者：郭悦王佳佳王立媛孙雪梅彭慧胜聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学高分子科学系先进材料实验室上海200438

可穿戴和可植入的纤维生物电子器件可以实现对人体生理体征的实时监测和精准调控,在健康监测和疾病诊疗等领域发挥了革新作用.然而,传统的纤维生物电子器件柔性不足而与生物软组织的力学性能不匹配,难以形成稳定的器件/组织界面,最终无... 详细信息

可穿戴和可植入的纤维生物电子器件可以实现对人体生理体征的实时监测和精准调控,在健康监测和疾病诊疗等领域发挥了革新作用.然而,传统的纤维生物电子器件柔性不足而与生物软组织的力学性能不匹配,难以形成稳定的器件/组织界面,最终无法实现长期稳定工作.本文重点介绍了近年来课题组针对上述问题在柔性纤维生物电子复合材料与器件方面的研究进展.首先制备了具有杂化结构和芯鞘结构的柔性高分子复合纤维电极,并面向柔性生物电子器件要求,对纤维材料的电学和力学性能及生物安全性进行表征.进一步,基于所制备的复合纤维电极,发展出一系列可穿戴和可植入的纤维生物电子器件,具有传感、能源、调控等功能,并通过建立稳定的器件/组织界面,实现了在体长期工作,在生物医学研究和智慧医疗等领域展现出良好的应用前景.最后,展望了柔性纤维生物电子领域的未来发展方向.

关键词：高分子复合纤维碳纳米管柔性纤维生物电子器件

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