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五篇TOP期刊论文!中国石油大学(华东)阎子峰教授团队在微纳结构功能材料研究方面取得系列进展

中国石油大学(华东)      2020-03-27
导读:近日,中国石油大学(华东)阎子峰教授领衔的催化材料团队在微纳结构功能材料研究方面取得系列进展,研究成果分别发表在Coordination Chemistry Review,Nano Energy,Nano Today,ACS Applied Materials & Interfaces,Nanoscale五个一级黄色录像类和材料类TOP期刊。微纳结构功能材料因具有优异的理化性能,在能源、催化和环境等诸多领域展现出广阔的应用前景。

近日,中国石油大学(华东)阎子峰教授领衔的催化材料团队在微纳结构功能材料研究方面取得系列进展,研究成果分别发表在Coordination Chemistry Review,Nano Energy,Nano Today,ACS Applied Materials & Interfaces,Nanoscale五个一级黄色录像类和材料类TOP期刊。微纳结构功能材料因具有优异的理化性能,在能源、催化和环境等诸多领域展现出广阔的应用前景。目前,国际上有关微纳结构功能材料研究领域的挑战之一,是如何实现微纳结构单元界面结构的精准设计与选控合成,以期获得新颖的功能和应用。鉴于此,系列研究工作旨在通过对材料的表/界面结构和多级次结构的设计与合成,提出一系列具有功能增强的新型微纳结构材料组装方法,为高效微纳结构功能材料的创制和应用提供理论依据和实际借鉴。

题目为《用于环境监测与修复的磁性金属-有机骨架复合材料》(Magnetic metal-organic framework composites for environmental monitoring and remediation)的综述论文发表在一级黄色录像领域权威期刊Coordination Chemistry Reviews (DOI information:10.1016/j.ccr.2020.213261)。博士生本杰明(Benjamin Edem Meteku)、黄剑坤为该论文第一作者。曾景斌副教授、阎子峰教授为共同通讯作者。中国石油大学(华东)为第一署名单位,该项工作得到国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项和山东省重点研发计划项目资助。

基于以往研究工作基础(Energy & Environmental Science,2018, 11(9): 2341-2347.;Nano-micro letters, 2018, 10(1): 4.Analytical Chemistry, 2019, 91(8): 5091-5097.Chemical Engineering Journal, 2017, 330: 372-382;),该项工作通过系统性评述磁性金属-有机框架复合材料的精准调控与合成策略,详细揭示该类材料微纳结构和功能间的构效关系,指出制约面向环境领域应用的磁性金属-有机框架复合材料宏量化发展的瓶颈因素,并展望了该类材料在微生物抗菌领域潜在应用。

题目为《混合超级电容器中不对称电解质概念设计助力比容量提升》(Boosting the performance of hybrid supercapacitors through redox electrolyte-mediated capacity balancing)的研究论文发表在材料领域顶级期刊Nano Energy (DOI information:10.1016/j.nanoen.2019.104226)。博士生张誉为该论文第一作者。我校阎子峰教授和澳大利亚昆士兰大学王连洲教授为共同通讯作者。中国石油大学(华东)为第一署名单位,该项国际合作研究成果得到国家创新型人才国际合作培养项目资助。

该项工作基于混合超级电容器(HSC)中正负极之间电荷存储机制差异导致的容量不匹配问题,提出了一种不对称电解液设计的新概念,其中电池型镍钴层状双金属氢氧化物电极在氢氧化钾电解液中运行,而将可溶性氧化还原电解质引入到电容型活性碳电极的电解液中。氧化还原电对为碳电极贡献了额外的法拉第电容而大大提高其电极容量,从而解决了正负极质量负载相等时的容量不匹配问题。经过优化的HSC可提供79.6 Wh/kg的超高能量密度,是传统质量平衡的HSC能量密度的2.5倍,是未平衡的HSC能量密度的4倍。这种新的概念设计可以扩展到其他储能系统,为进一步提高电一级黄色录像性能提供了一种可靠方法。

题目为《用于比色传感的各向异性等离子体纳米结构》(Anisotropic plasmonic nanostructures for colorimetric sensing)的综述论文发表在材料领域权威期刊Nano Today (DOI information:10.1016/j.nantod.2020.100855)。曾景斌副教授为该论文第一作者,加州大学河滨分校殷亚东教授、王大伟研究员为共同通讯作者。中国石油大学(华东)为第一署名单位。该项工作得到国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费资助。

比色传感是利用传感单元光学信号(吸收或发射)的改变作为输出信号,以实现对目标物的可视化检测。因具有操作简单和现场实时监测等优点,已被广泛应用于环境污染监控、食品安全监测、生化分析以及疾病诊断等领域。然而,具有高共轭体系的有机发色团在作为比色受体时,其较低的摩尔消光系数会导致传感信号的敏感度低等问题。另外,大部分有机发色团在水介质中无法发生显色反应,极大限制了它们的实际应用。近年来,以金、银、铜及其复合纳米颗粒作为核心单元的纳米探针,通过引入外加目标物来触发局域表面等离子体共振吸收波长移动,进而形成裸眼可识别的光谱和颜色变化,很大程度克服了上述有机探针的缺陷。相比于纳米球型的各项同性纳米探针,各项异性纳米材料具有更为敏感的光学性质和更宽的光谱调谐范围,因而有望在比色传感领域获得更广泛的应用。

基于以往研究工作基础(Nano letters, 2019, 19(5): 3011-3018;Advanced Functional Materials, 2018, 28(26): 1800515;ACS Appl. Mater. Interfaces,2017, 9, 9416-9425;Sensors and Actuators B: Chemical, 2016,228,366-372;Chem. Commun.,2014,50,8121-23;Nanoscale,2014,6,9939-43),该论文系统综述了比色传感用各向异性纳米结构(如纳米棒、纳米片、纳米花、纳米双锥体、纳米框架和纳米立方体等)的检测机制,展示了具有上述各向异性纳米结构的智能传感器在识别外部刺激,如温度、酸碱度、光照、磁场和力学的实际应用,并对研制新型智能传感器的发展趋势和前景进行了展望。

题目为《仿生构筑具有高度有序的层-栈桥-层状结构的铜基海绵》(Biomimetic Fabrication of Highly Ordered Laminae-trestle-laminae Structured Copper Aero-sponge)和《高弹性耐疲劳多拱结构全碳气凝胶基可穿戴传感器》(Multi-arches Structured All-carbon Aerogels with Super Elasticity and High Fatigue Resistance as Wearable Sensors)的研究论文分别发表在材料领域知名期刊ACS Applied Materials & Interfaces(DOI information: 10.1021/acsami.0c01794)和Nanoscale(DOI information: 10.1039/C9NR10593J)。博士生黄剑坤为两篇论文第一作者,曾景斌副教授、阎子峰教授为共同通讯作者。中国石油大学(华东)为第一署名单位。该项工作得到国家重点研发计划专项、山东省重点研发计划以及研究生创新工程项目资助。上述工作通过利用取向性孔道结构赋予三维宏观组装体轻质高强的优势,提供了一种冰晶生长诱导的结构组装技术,以常见的一维金属纳米线、二维还原氧化石墨烯为组装单元,跨尺度构筑具有优异力学性能的三维宏观组装体。这种组装技术可应用于多种取向性微纳结构的创制,为进一步提高宏观组装体的功能化提供了一种可靠方法。

近年来,阎子峰教授领衔的催化材料团队基于提出的微纳结构功能材料的设计理念和表界面调控方法,形成了一系列具有功能增强的新型微纳结构材料组装方法和功能化策略,为高效微纳结构功能材料的开发和应用提供了重要的理论依据。


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