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新型多孔材料——MOFs
近年來(lái)，一類新型多孔材料--- 配位聚合物【也稱金屬有機(jī)骨架（MOFs）】的研究得到迅猛發(fā)展， 已成為化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，正從基礎(chǔ)研究過(guò)渡到實(shí)際應(yīng)用。這類材料具有晶態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 容易可控合成，比表面積大，孔隙率高，結(jié)構(gòu)多樣可調(diào)，性能獨(dú)特，在吸附、分離、催化等領(lǐng)域具有極 大應(yīng)用前景。我們發(fā)展了這類材料的設(shè)計(jì)合成方法，對(duì)其性能進(jìn)行了有效調(diào)控，獲得了多例具有良好穩(wěn) 定性和特殊孔性質(zhì)的新 MOFs，這些材料在氣體分離、氫氣和甲烷儲(chǔ)存、成膜及膜分離、綠色催化等方面表現(xiàn)出良好的性質(zhì)，具有極大應(yīng)用開(kāi)發(fā)價(jià)值。應(yīng)用開(kāi)發(fā)價(jià)值應(yīng)用開(kāi)發(fā)價(jià)值應(yīng)用開(kāi)發(fā)價(jià)值
北京工業(yè)大學(xué)
2021-04-13
新型多孔材料—MOFs
北京工業(yè)大學(xué)
2021-04-14
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MOFs生物雜交材料的可控設(shè)計(jì)
開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)單的合成策略，制備具有高活性的酶@MOFs生物雜交材料。該方法的關(guān)鍵在于添加了能夠作為“形貌調(diào)制器”的聚多肽-聚谷氨酸（γ-poly-L-glutamic acid, PLGA)。PLGA是一種陰離子生物聚多肽，不僅可通過(guò)靜電組裝方式調(diào)控酶的表面電荷進(jìn)而加速酶@ZIF-8雜交材料的形成，而且PLGA直鏈上豐富的羧基基團(tuán)可與金屬離子競(jìng)爭(zhēng)配位，原位裁剪出具有不同形貌和孔徑尺寸的酶@ZIF-8納米結(jié)構(gòu)（圖1A）。研究表明不同的納米結(jié)構(gòu)對(duì)于雜交材料的活性有重要影響，其中設(shè)計(jì)的介孔2D酶@ZIF-8納米片結(jié)構(gòu)由于具有更短的底物擴(kuò)散路徑和更大的孔道尺寸，極大提高酶活性位點(diǎn)的利用率，因此得到的MOFs雜交材料具有優(yōu)異的生物活性。基于提出的合成策略，研究人員還建立一個(gè) MOFs“人造細(xì)胞”，通過(guò)酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)模擬細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（圖1B）。該人造細(xì)胞對(duì)葡萄糖具有雙重光學(xué)（熒光和比色信號(hào)）響應(yīng)，兩種光學(xué)信號(hào)都與葡萄糖濃度成正比，并且在兩個(gè)互補(bǔ)的濃度范圍內(nèi)靈敏。
中山大學(xué)
2021-04-13
基于MOFs材料的生物大分子封裝
提出一種半胱氨酸增強(qiáng)的仿生封裝策略，可快速、高效地將不同表面化學(xué)性質(zhì)的蛋白質(zhì)和酶封裝在MOFs內(nèi)。這種增強(qiáng)的封裝策略靈感來(lái)源于生物體內(nèi)金屬巰基蛋白對(duì)金屬離子的富集作用，半胱氨酸，聚乙烯吡咯烷酮和蛋白質(zhì)形成類似于金屬巰基蛋白模型的自組裝體可促進(jìn)金屬離子在蛋白質(zhì)周圍富集，加速M(fèi)OFs的預(yù)先成核 。研究發(fā)現(xiàn)封裝的蛋白質(zhì)和酶可維持其自然構(gòu)象，而MOFs保護(hù)層對(duì)酶的緊密結(jié)構(gòu)限制作用可大大提高酶在極端環(huán)境下（e.g. 水解試劑、高溫和化學(xué)溶劑等）的生物活性。最后，這種仿生的封裝策略在生物儲(chǔ)存、酶級(jí)聯(lián)催化和生物傳感等多方面的應(yīng)用也得到驗(yàn)證。
中山大學(xué)
2021-04-13
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高性能低膨脹鋁基復(fù)合材料及構(gòu)件
衛(wèi)星在軌運(yùn)行和返回過(guò)程中需經(jīng)歷極端高低溫環(huán)境，構(gòu)件尺寸的穩(wěn)定是保證衛(wèi)星在軌高精度、返回高安全、任務(wù)高可靠的關(guān)鍵。針對(duì)衛(wèi)星搭載的某寬帶微波載荷與衛(wèi)星本體材料之間熱膨脹系數(shù)不匹配極易導(dǎo)致的載荷在軌及返回過(guò)程中載荷接收精度不穩(wěn)定、信息傳輸不連續(xù)等問(wèn)題。我校陳駿教授團(tuán)隊(duì)以原創(chuàng)的負(fù)熱膨脹技術(shù)研發(fā)了具有輕質(zhì)、熱膨脹系數(shù)低、力學(xué)性能優(yōu)異、尺寸穩(wěn)定性好的高性能低膨脹鋁基復(fù)合材料，并研制了系列關(guān)鍵連接內(nèi)置件、環(huán)件等高性能低膨脹構(gòu)件，首次將負(fù)熱膨脹技術(shù)應(yīng)用到我國(guó)的衛(wèi)星上，填補(bǔ)了高性能低膨脹金屬構(gòu)件在工程應(yīng)用領(lǐng)域的空白。該技術(shù)使得某寬帶微波載荷與衛(wèi)星本體之間熱膨脹匹配性增強(qiáng)、界面應(yīng)力大幅度減小，保證了衛(wèi)星在軌與返回過(guò)程中信號(hào)高精度傳輸與接收，助力衛(wèi)星成功返回。
圖1 實(shí)踐十九號(hào)衛(wèi)星成功返回（圖片來(lái)源國(guó)家航天局）
圖2 高性能低膨脹鋁基復(fù)合材料及構(gòu)件應(yīng)用于全球首顆可重復(fù)使用返回式技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星（圖片來(lái)源央視新聞?lì)l道）
北京科技大學(xué)
2025-05-21
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藍(lán)藻基吸附材料的制備技術(shù)
自 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，我國(guó)淡水水體富營(yíng)養(yǎng)化愈演愈烈，有 65%以上的湖 泊和水庫(kù)都處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，并且一些大型湖泊和水庫(kù)都爆發(fā)過(guò)嚴(yán)重的藍(lán)藻水 華。張勝文團(tuán)隊(duì)通過(guò)先進(jìn)的處理技術(shù)，解決了藍(lán)藻異味的問(wèn)題，并通過(guò)簡(jiǎn)易的方 法，成功制備了明膠/藍(lán)藻復(fù)合海綿。本研究解決了藍(lán)藻廢棄物處置的難題，使 其具有功能性，復(fù)合海綿具有較好的力學(xué)性能、溶脹性能、吸附性能、可生物降 解性能，在污水處理方面有較好的應(yīng)用，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染。明膠/藍(lán)藻復(fù)合 海綿對(duì) Cr3+的吸附率高達(dá) 99%，且通過(guò)對(duì)復(fù)合海綿的改性研究，提高了復(fù)合海綿 對(duì)其他金屬的吸附效率。 關(guān)鍵技術(shù) 1、通過(guò)先進(jìn)技術(shù)解決了藍(lán)藻的異味問(wèn)題； 2、通過(guò)簡(jiǎn)易的方法制備了明膠/藍(lán)藻復(fù)合海綿材料； 3、通過(guò)對(duì)復(fù)合材料的改性，提高了材料對(duì)重金屬離子的吸附效率。 獲得成果 1、申請(qǐng)專利四項(xiàng)
江南大學(xué)
2021-04-13
藍(lán)藻基吸附材料的制備技術(shù)
自 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，我國(guó)淡水水體富營(yíng)養(yǎng)化愈演愈烈，有 65%以上的湖泊和水庫(kù)都處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，并且一些大型湖泊和水庫(kù)都爆發(fā)過(guò)嚴(yán)重的藍(lán)藻水華。張勝文團(tuán)隊(duì)通過(guò)先進(jìn)的處理技術(shù)，解決了藍(lán)藻異味的問(wèn)題，并通過(guò)簡(jiǎn)易的方法，成功制備了明膠/藍(lán)藻復(fù)合海綿。本研究解決了藍(lán)藻廢棄物處置的難題，使其具有功能性，復(fù)合海綿具有較好的力學(xué)性能、溶脹性能、吸附性能、可生物降解性能，在污水處理方面有較好的應(yīng)用，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染。明膠/藍(lán)藻復(fù)合海綿對(duì) Cr3+的吸附率高達(dá) 99%，且通過(guò)對(duì)復(fù)合海綿的改性研究，提高了復(fù)合海綿對(duì)其他金屬的吸附效率。
江南大學(xué)
2021-04-13
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PbTe基熱電材料
PbTe材料體系作為p型熱電材料有著優(yōu)異的性能，不但呈現(xiàn)出較高的熱電優(yōu)值ZT=2.3@923K（Energy Environ. Sci., 2015, 8, 2056），并且在室溫到900K的溫度范圍擁有較高的平均熱電優(yōu)值ZTave=1.56，因而其理論發(fā)電效率可達(dá)20.7%（Nat. Commun. 2014, 5, 4515）。這兩篇論文從不同的方法和機(jī)制出發(fā)，在n型PbTe研究上實(shí)現(xiàn)了重大突破，極大地平衡了n型PbTe相較于p型材料性能的劣勢(shì)。 第一篇論文中，該團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)：通過(guò)InSb的復(fù)合及實(shí)驗(yàn)條件的控制，有效地在PbTe基體材料中引入多相納米結(jié)構(gòu)，可同時(shí)優(yōu)化該材料體系的熱、電輸運(yùn)性能。一方面，納米相和基體之間的能量勢(shì)壘（勢(shì)阱）可以通過(guò)能量過(guò)濾效應(yīng)提高Seebeck系數(shù)，進(jìn)而增強(qiáng)功率因子；另一方面，多重納米相的引入增強(qiáng)了界面處的聲子散射可降低晶格熱導(dǎo)率。最終，在n型PbTe-4％InSb復(fù)合材料中，獲得極高的熱電優(yōu)值ZT=1.83（773 K），是目前n型PbTe材料體系中的最高值。
南方科技大學(xué)
2021-04-13
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乙炔氫氯化制氯乙烯Au基催化劑
"氯乙烯(VCM)主要用于合成聚氯乙烯樹(shù)脂(PVC)。目前我國(guó)氯乙烯生產(chǎn)主要通過(guò)乙炔法生產(chǎn)。然而，乙炔法一直采用劇毒的氯化汞催化劑，嚴(yán)重制約著乙炔法的可持續(xù)發(fā)展。Au催化劑被眾多研究者認(rèn)為是最有可能工業(yè)化的非汞催化劑。本研究制備了一種促進(jìn)型Au基催化劑，結(jié)果表明該催化劑對(duì)Au活性物種的失活、催化劑載體表面的積碳消除作用有明顯的促進(jìn)效應(yīng)。穩(wěn)定性考評(píng)結(jié)果顯示，在工業(yè)條件下，氯乙烯選擇性為100%，預(yù)估壽命超過(guò)3000 h。相關(guān)研究結(jié)果已申請(qǐng)多項(xiàng)中國(guó)專利。 項(xiàng)目已完成實(shí)驗(yàn)室小試和催化劑組成，載體等參數(shù)的優(yōu)化和催化劑放大制備。擬應(yīng)用于全國(guó)層面的氯堿行業(yè)替代劇毒氯化汞催化劑，即煤基乙炔氫氯化合成氯乙烯單體過(guò)程中的關(guān)鍵催化劑，在不改變?cè)幸胰矚渎然I(yè)反應(yīng)條件前體下僅替換現(xiàn)有氯化汞催化劑即可，具有較好的社會(huì)效益。"
廈門大學(xué)
2021-04-10
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硫磺法利用煤基瀝青制活性炭技術(shù)
上海交通大學(xué)
2021-04-13