非對稱多孔氧化鋁納米通道的構築及離子輸運特性研究

《非對稱多孔氧化鋁納米通道的構築及離子輸運特性研究》是依託北京航空航天大學，由范霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：非對稱多孔氧化鋁納米通道的構築及離子輸運特性研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：范霞
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

經濟的持續高速發展迫使人們急切地需要尋找清潔高效能源。仿細胞膜的人工離子通道膜的結構不對稱性和多維多尺度的孔道結構，為高效能源器件的設計和製備提供了多種獨特優勢。由於單孔膜通量小、穩定性不足，多孔膜已成為仿生離子通道膜的重要研究對象。本項目採用陽極氧化方法，通過控制溫度、氧化電壓等影響因素來調節納米通道的結構，製備具有規整陣列的錐形及分枝型多孔氧化鋁納米通道薄膜；並在通道內表面修飾光電功能分子，研究外場光能作用下電解質溶液離子的輸運特性，及光敏材料與電解質間的電子轉移及能量轉化規律。本項目將採用綠色、環保的方法，獲得大面積孔徑均勻、排列有序、性能穩定的非對稱多孔納米通道膜，多孔納米通道的結構協同效應及多功能化的反應界面為構建高效能量轉換器件將起到積極的促進作用。

結題摘要

項目圍繞課題任務計畫書，開展了性能穩定的氧化鋁納米通道對高通量的離子輸運性能的調控研究，設計和製備了具有結構非對性的分支型、漏斗形、及錐形結構，總結了通道結構非對稱性對通道表面電荷的影響，結構非對性、結構多尺度特徵對離子輸運性能的影響，實現了非對稱納米通道對離子選擇性及定向輸運的調控，獲得離子整流性能可控的納米體二極體器件。進而對比設計和研究了化學非對稱性的沙漏形氧化鋁納米通道的離子輸運規律，研究了通道多功能化的表面與離子整流特性之間的關係。設計和製備了光回響分子（聯吡啶釕N3）修飾的錐形氧化鋁納米通道，探究了通道在可見光照下對離子輸運性能的非線性增強規律及離子整流特性，獲得了直接光照導致離子電流選擇性增大的能量轉換開關。通過研究，初步建立以多孔氧化鋁納米通道為基礎的非對稱結構調控的離子整流模型，結構協同效應及多功能化的反應界面為設計新型的仿生納米通道提供了基礎和有價值的參考，為構建高效能量轉換器件將起到積極的促進作用。現已超額完成研究任務，累計共發表SCI收錄論文5篇。申請發明專利3項，已獲授權1項。培養碩士研究生4名。