国家胶体材料工程技术研究中心立足发展实际不断创新方式方法,高度重视科研工作。近期,中心各学术团队在功能胶体材料领域取得系列性创新研究成果。
陈代荣教授课题组基于溶胶—凝胶法实现了大规模制备单原子Ir(Ir-SAs)修饰的NixMn3-xO4固溶体基新型电催化剂,在电催化海水电解中展示了优异的OER活性和稳定性。基于Ir1/Ni1.6Mn1.4O4||Pt/C结构的电极对的海水电催化测试表明,仅仅需要1.50V的电压就达到工业量级(500mA cm-2)电流密度,是目前文献报道的最优值。通过实验表征和理论计算证明Ir-SAs与NixMn3-xO4界面的协同效应对于改善本征OER性能、促进界面电荷转移动力学、改善*OOH能量上的稳定性、改善Cl-脱离催化剂表面的作用。相关成果发表于国际学术期刊Advanced Science(2022, 2200529, DOI:10.1002/advs.202200529)。
王挺教授与陈代荣教授合作提出了一种新型的基于可逆金属电沉积的集热型电致变色智能窗设计。该研究提出将基于可逆金属电沉积的电致变色智能窗与水流窗集成,即在可逆金属电沉积电致变色智能窗的基础上,将电沉积的金属薄膜层作为太阳能集热板,水相电解液作为流动的导热/储热介质,实现对太阳光热的有效利用。与传统电致变色智能窗相比,水流系统的引入可以显著调节智能窗自身的热辐射;与一般水流窗相比,在智能窗着色态下,高达42 %的太阳能可被有效收集和存储,可望实现高效太阳能利用与节能减排的目标。相关工作发表于Advanced Science(2021, 2104121)。
王旭教授课题组在动力学稳定可修复材料的研究中取得了重要进展,提出了一种利用纯化学反应循环来调控动力学稳定多功能有机水凝胶瞬态修复性的新策略。通过将复分解反应与能量耗散过程相结合,构建了一个最简单的纯化学反应循环,该循环可以诱导一个短暂的非平衡状态,以实现基于酰腙键的动力学稳定有机水凝胶的修复。该纯化学反应循环除了可平衡材料的动力学稳定性与自愈合能力外,还使材料对有机溶剂、高离子强度、高低温和其他苛刻条件具有高耐受性。因此,该动力学稳定可修复有机水凝胶即使在-40℃的条件下仍能保持良好的柔韧性和导电性。这项研究为探索简单的化学反应在设计、制造和调控多功能材料方面开辟了一条新途径。相关成果发表在中国化学会旗舰期刊CCS Chem.(DOI:10.31635/ccschem.022.202101536)。
康文兵、李海平教授课题组在半导体光催化技术实现太阳能的高效利用领域取得重要进展。采用水热合成的三聚氰胺/三聚氰酸超分子复合物为前驱体,在硅油辅助下,合成了一种高结晶性氮化碳薄片构建的多孔纳米管(cPCNt)。这种纳米管展现出优异的光催化水分解性能,其结晶性和表面积都得到显著提升,且还可以通过调整硅油的黏度和用量来调节材料的结晶性和比表面积,从而找到最佳平衡点,实现光催化活性的最优化。这项工作为构造特殊结构来扩大比表面积的氮化碳材料提供了一种增强其结晶度的途径。相关工作发表于Chemical Engineering Journal(2022, 432, 134388)。
孙頔教授、辛霞副教授和李洪光研究员在水溶性银簇超分子自组装研究中取得新进展。研究发现,Ag9-NCs具有C3对称结构,若通过引入二价金属离子如Ba2+,使其与Ag9外围自由的羧基配位,能够导致这个本身不具有永久手性团簇的对称性破缺,从而产生超分子手性。Ag9-NCs的上述特性意味着,Ag9-NCs具备作为CPP发射材料的合适条件。研究者通过向Ag9-NCs体系中引入具有确定手性的有机小分子如酒石酸,可以使所构筑的复合材料具有可控的手性。在此基础上成功获得了基于Ag9-NCs的圆偏振发光材料,发光不对称因子(glum)高达10-2。相关成果已被Adv. Optical Mater.(IF: 9.926)接收,2020级博士生冯宁为论文第一作者,孙頔教授、辛霞副教授和李洪光研究员为论文共同通讯作者。