化學(xué)所楊振忠研究員和美國(guó)Tulane大學(xué)化工系盧云峰教授，在國(guó)家自然科學(xué)基金委海外杰出青年基金、國(guó)家杰出青年基金、中國(guó)科學(xué)院方向性創(chuàng)新項(xiàng)目的支持下，自2000年開始著眼于腔體結(jié)構(gòu)與材料領(lǐng)域開展合作研究，在有序納米孔材料和中空微球復(fù)合體系方面取得了一系列研究進(jìn)展。
在有序納米孔復(fù)合體系方面，提出以多孔陽(yáng)極氧化鋁膜為模板，結(jié)合無(wú)機(jī)物的溶膠/凝膠和嵌段共聚物的自組裝過(guò)程，制備了一維納米孔結(jié)構(gòu)的二氧化硅纖維和管及其陣列體系，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)物形貌和納米孔結(jié)構(gòu)的可控調(diào)節(jié)。在空腔內(nèi)引入半導(dǎo)體二氧化鈦，為功能化復(fù)合納米線的制備和納米孔材料在分離等方面的應(yīng)用開辟了新思路和方法（圖1）（Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,4201）。進(jìn)一步研究了在氧化鋁膜受限空間內(nèi)納米結(jié)構(gòu)的演化過(guò)程和形態(tài)，研究結(jié)果在Chem.Commun.2005,166發(fā)表并作為firstinsidecoverpage，論文發(fā)表一個(gè)月內(nèi)被高頻率網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)擊同時(shí)被列為topten文章。與此同時(shí)，他們圍繞著納米孔材料復(fù)合功能化開展了合作研究。以有序納米孔二氧化硅為模板，結(jié)合電沉積或化學(xué)沉積，制備了金屬（Pd、Pt等）和半導(dǎo)體（如CdSe等）等功能材料的三維納米線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為納米尺度的功能器件開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，有望在光電和熱電裝置、傳感和高密度信息存儲(chǔ)器等領(lǐng)域得到應(yīng)用（圖2）（Angew.Chem.Int.Ed.2004,43,6169）。以含有可聚合的雙炔基團(tuán)的無(wú)機(jī)功能單體制備有序納米孔復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)了材料的可逆溫度響應(yīng)變色（J.Am.Chem.Soc.2005,127,12782）。
在中空微球復(fù)合體系方面，提出以核/殼凝膠微粒為模板，利用凝膠的可滲透性和容易與功能物質(zhì)復(fù)合等特點(diǎn)，制備新型核/殼復(fù)合功能二氧化鈦微粒和相應(yīng)的中空微球。與傳統(tǒng)的layer-by-layer（LBL）沉積技術(shù)相比，解決了空腔尺寸不可控的關(guān)鍵問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)在溶膠/凝膠過(guò)程中，電場(chǎng)可以誘導(dǎo)球殼形成多孔結(jié)構(gòu)（Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,1943），為其進(jìn)一步應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。利用該方法可制備具有響應(yīng)特性的多孔中空凝膠、二氧化硅、導(dǎo)電聚苯胺及其復(fù)合的中空微球（Adv.Funct.Mater.2003,13,949）。為了克服中空微球殼層易破的缺點(diǎn)，進(jìn)一步提出利用多孔中空微球作模板，通過(guò)控制反應(yīng)產(chǎn)物不同沉積地點(diǎn)，而得到多種形態(tài)的中空球（圖3）（Adv.Funct.Mater.2005,15,1523）。對(duì)多孔中空微球模板的外層和內(nèi)層進(jìn)行凝膠化處理，進(jìn)一步與功能物質(zhì)復(fù)合，溶劑溶解或高溫?zé)Y(jié)除去模板后制得雙層結(jié)構(gòu)的中空微球（圖4）（Angew.Chem.Int.Ed.2005,44,6727）。本方法具有普適性，將在中空微球的組成（光電磁特性、高性能聚合物殼體）、尺寸（亞微米/微米）和形狀（球/橢球）等方面的控制制備發(fā)揮重要作用
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