《多級電位調控非對稱雜化納米通道的離子整流性質研究》是依託北京航空航天大學，由劉兆閱擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多級電位調控非對稱雜化納米通道的離子整流性質研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：劉兆閱
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
模擬生物離子通道的非對稱結構和智慧型回響功能來構築外場回響的人工非對稱納米通道體系對於發展新型的能量轉換器、整流器與感測器具有重要的研究意義。目前，多種外場回響的人工非對稱納米通道已經被研究，但電位回響的人工非對稱納米通道尚未報導。本項目結合離子濺射與電化學沉積技術製備具有非對稱結構的聚吡咯/氧化鋁（有機/無機）和普魯士藍/氧化鋁(無機/無機)兩種雜化納米通道，研究其離子整流效應。利用聚吡咯或普魯士藍兩種電回響分子在不同電位下發生氧化還原反應所導致的表面電荷變化，實現雜化納米通道離子整流效應的多級電位回響。本項目將詳細研究電回響分子沉積長度、雜化納米通道孔徑、表面電荷以及電解質濃度對雜化納米通道離子整流效應影響。研究多個外加電位對雜化納米通道離子整流效應的調控效應及其可逆性。最後，以單個圓柱形雜化納米通道為模型，利用泊松-能斯特-普朗克方程計算出離子整流曲線，驗證多級電位回響的機理。
結題摘要
構築生物離子通道模擬的具有電位回響特徵的雜化納米通道對於發展新型的能量轉換器、整流器與離子開關具有重要的研究意義。本項目製備了聚吡咯/陽極氧化鋁雜化納米通道，研究了其離子整流性質。利用聚吡咯分子在不同電位下發生氧化還原反應所導致的表面電荷變化，實現了雜化納米通道離子整流效應的多級電位回響。詳細研究了聚吡咯沉積長度、納米通道幾何參數對雜化納米通道離子整流效應的影響。電調控的離子整流效應表現出優秀的可逆性。利用泊松-能斯特-普朗克方程計算出離子整流曲線，驗證了多級電位回響的機理。同時，項目製備了聚吡咯/金網雜化納米通道以及蒙脫土/表面活性劑雜化層狀納米通道，研究了其電位回響的離子傳輸性質。初步開展了人工納米通道在鹽差轉換以及離子開關領域套用的研究。在國際期刊上以通訊作者發表SCI 論文12 篇，包括Adv. Mater. 1篇，Nano Energy 1篇，Nano Res. 1篇，Chem. Commun. 2篇， Chem. Eur. J. 1篇，J. Phys. Chem. C 1篇，Sci. Rep. 1篇，Energy Technol. 1篇， RSC Adv. 2篇, 《化學學報》1篇。參加國內外學術會議7次。申請國家專利6 項，其中授權3項。培養研究生7名。
