《鋁形態水交換反應在碳基納米管作用下的動力學研究》是依託浙江師範大學，由錢兆生擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鋁形態水交換反應在碳基納米管作用下的動力學研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：錢兆生
- 依託單位：浙江師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
採用O-17 NMR核磁共振手段測定Al(H2O)63+、Al(H2O)5(OH)2+、Al13、GaAl12、GeAl12和Al30等6種常見鋁形態的O-17 NMR化學位移，建立定性和定量測定溶液中鋁形態的O-17 NMR核磁共振方法。採用變溫O-17 NMR核磁共振方法，測定在不同直徑碳基納米管作用下6種常見鋁形態水交換反應的動力學參數，探討碳基納米管的限域效應對鋁形態水交換反應速率的調變作用；採用變溫O-17 NMR核磁共振方法，測定在不同手性碳基納米管作用下6種常見鋁形態水交換反應的動力學參數，探討碳基納米管的介電性質對鋁形態水交換反應速率的影響。採用分子動力學和量子力學第一原理計算方法模擬這6種常見鋁形態在碳基納米管內外水交換反應的微觀過程，揭示碳基納米管的限域效應和不同介電性質對水交換反應機制和反應能壘的影響。
結題摘要
本項目擬進行鋁形態水交換反應在碳納米管作用下的動力學研究，探索碳納米管的限域效應和介電性質對不同鋁形態水交換反應機制和速率的影響，揭示不同管徑和介電性質的碳納米管對水溶液中各種鋁形態的作用規律和機制，以收集碳納米管作用於礦物表面反應的微觀信息。我們合成了六種不同的單核和多核鋁形態，建立了氧核磁共振的表征方法，並對六種鋁形態進行了17O NMR定性測定和表征。為了研究碳納米管對單核鋁形態水交換反應的影響，建模了不同直徑的單壁碳納米管，分別模擬了單核鋁形態在氣相體系的解離反應和發生在單壁碳納米管內外單核鋁離子的解離反應，模擬了整個反應過程，探討了單壁碳納米管的限域效應和介電性質對單核鋁離子解離反應能壘的影響。發現和揭示了四種多聚鋁形態具有特殊的光致發光性能，並採用該性質建立了Al13形態的螢光分析測定方法。但是由於實驗儀器及條件的限制，部分實驗內容無法完成。系統研究了包括碳納米管、石墨烯和碳量子點等多種碳納米材料的螢光性能，探索了氧化碳納米管的製備和修飾、螢光性能、分析套用，開發了鹵代碳量子點、氨基修飾碳量子點的製備方法，揭示了氧化碳納米管、碳量子點的螢光內在機制和氨基修飾導致的螢光增強機制，製備了氮摻雜碳量子點和磷摻雜碳量子點並將其套用於金屬離子、過氧化氫等物種的分析檢測和生物成像研究。這些研究成果在高螢光性能、生物兼容性好的和套用於生物化學體系分析檢測的碳量子點等碳基納米材料方面取得了良好的進展，為新型納米感測器的構建提供了研究基礎。所有相關研究成果均發表在《Chemical Communications》、《Chemistry-A European Journal》、《Journal of Materials Chemistry》、《Dalton Transactions》、《Journal of Materials Chemsitry C》和《RSC Advances》等國際學術期刊上，共發表十二篇SCI文章。
