陈俊
,
王振辉
,
王玮
,
毅男
,
张旺
,
尚文
,
张荻
,
邓涛
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2013.07.02
仿生超疏水表面材料具有特殊微纳米结构,因此表现出自清洁、防污染等一系列优异性能.在荷叶、水黾腿、蝴蝶翅膀等自然界中超疏水性组织和器官的启发下,仿生超疏水表面材料的设计和研发的目标不仅在于模仿生物的功能结构,更主要的是制备组分和结构均可调的超疏水表面,从而获得既有疏水自清洁性,同时强度、耐热、耐酸碱等性能又十分优异的新材料.该类材料在国防、工业、农业、医学和日常生活中均有广阔的应用前景.从超疏水材料纳米界面的结构出发,分析材料的疏水原理及其制备方法,介绍了近几年来该材料的研究进展以及在管道无损运输、房屋建筑和防水等应用领域的探索,展望了其未来的应用方向和前景.
关键词:
超疏水
,
纳米结构
,
自清洁
,
仿生
刘铂洋
,
张旺
,
何昭文
,
张荻
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2012.11698
利用巴黎翠凤蝶前翅翅鳞片作为模板, 通过前驱体浸泡后烧结的方法制备出具有原始蝶翅鳞片准周期三维结构的SnO2(金红石相), 并采用化学沉积的方法在已制备的SnO2上沉积Au纳米颗粒, 合成出Au/SnO2纳米复合材料. 通过SEM、XRD以及TEM等表征方法检测并分析该材料形貌结构和成分组成. 采用罗丹明6G(R6G)作为分析物, 测试该材料的表面增强拉曼散射光谱. 通过材料形貌结构图及UV-Vis漫反射光谱谱图, 分析该基底的表面增强拉曼散射机理. 该基底所具有的三维结构为拉曼信号增强提供大量“热点”, 而基底材料中SnO2和Au纳米颗粒为拉曼增强效应提供协同作用. 良好的拉曼性能以及较低的制备成本表明, 该新型表面增强拉曼散射基底具有一定的应用前景.
关键词:
蝶翅鳞片; 准周期三维结构; Au/SnO2; 表面拉曼增强散射
张旺
,
顾佳俊
,
苏慧兰
,
张荻
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2015.09.01
传统设计与制备技术手段往往难以实现预期精细结构与功能构筑,从而限制了材料结构-性能之间新现象的发现与新机理的建立.借用经亿万年自然优化的生物自身多层次、多维和多尺度的本征结构为模板,通过物理和化学手段,在保留生物精细分级结构的同时,置换生物模板的化学组分为所需功能组分,利用生物精细结构与人工组分之间的耦合关系,可制备既遗传自然生物精细形态,又有人为赋予特性的新材料——遗态材料.围绕具有蝶翅精细结构的遗态光功能材料,分别以金属-半导体功能蝶翅的红外吸收增强及光热转换、金属功能蝶翅的表面等离子体拉曼增强为例,介绍了遗态材料的设计思路、制备方法、性能表征及相关机理探索过程.相关思路与方法为解决分级精细结构难以制备的难题提供了新途径,并为新材料构型设计提供了前瞻性思路和原理验证.
关键词:
遗态材料
,
分级结构
,
光功能材料
,
仿生材料
刘庆雷
,
刘元超
,
张旺
,
顾佳俊
,
范同祥
,
张荻
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2013.07.01
经过自然界的长期选择和进化,很多生物形成了多维、分级的精细结构,从而辅助其实现一种或数种功能目的.这为新型功能材料的设计和开发提供了很好的借鉴,因此近些年来研究并模仿生物结构,已成为新材料研究的主要热点之一.然而,由于多数生物结构非常精细复杂,因此直接采用传统的人工方法很难制备出类似的结构.遗态方法通过直接以生物结构为模板,选择合适的物理化学方法,在保持模板精细分级结构的同时,将框架成分转化为目标材质,可制备具有生物精细分级结构的新型功能材料.文章从遗态的思路和原理出发,给出了几种常用的制备方法,并介绍了近几年来基于几种典型生物结构的遗态材料研究进展,以及在光响应、光催化、电磁波吸收、气敏等相关领域的功能探索.
关键词:
遗态材料
,
功能材料
,
生物结构
,
复合材料
刘铂洋
,
张旺
,
何昭文
,
张荻
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2012.11698
利用巴黎翠凤蝶前翅翅鳞片作为模板,通过前驱体浸泡后烧结的方法制备出具有原始蝶翅鳞片准周期三维结构的SnO2(金红石相),并采用化学沉积的方法在已制备的SnO2上沉积Au纳米颗粒,合成出Au/SnO2纳米复合材料.通过SEM、XRD以及TEM等表征方法检测并分析该材料形貌结构和成分组成.采用罗丹明6G(R6G)作为分析物,测试该材料的表面增强拉曼散射光谱.通过材料形貌结构图及UV-Vis漫反射光谱谱图,分析该基底的表面增强拉曼散射机理.该基底所具有的三维结构为拉曼信号增强提供大量“热点”,而基底材料中SnO2和Au纳米颗粒为拉曼增强效应提供协同作用.良好的拉曼性能以及较低的制备成本表明,该新型表面增强拉曼散射基底具有一定的应用前景.
关键词:
蝶翅鳞片
,
准周期三维结构
,
Au/SnO2
,
表面拉曼增强散射
邬红龙
,
郭军
,
张旺
,
陈卓
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.02.016
采用溶胶凝胶法制备一系列Rx Ce0.8-xZr0.2O2(R=Mg,Ca,Sr和Ba,x=0,0.1,0.2和0.3)催化剂,并用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、扫描电镜(SEM)、氢气程序升温还原(H2-TPR)和程序升温氧化(TPO)等技术对催化剂进行表征,同时考察该系列催化剂催化碳烟燃烧活性.研究结果表明,Zr4+均能进入CeQ晶格中形成具有立方萤石结构的固溶体.在不同的接触条件下,样品Ba0.1 Ce0.7Zr0.z O2催化碳烟燃烧活性均最高.在一系列样品R.1Ce0.7Zr0.2Q中,催化剂与碳烟紧密接触条件下其催化碳烟燃烧时更能够反映出催化剂内在活性的大小,而松散接触时则更易受到接触条件的影响.
关键词:
固溶体
,
Ba0.1Ce0.7Zr0.2O2
,
催化燃烧
,
碳烟
,
活性
张旺
,
郭军
,
尹晓刚
,
邬红龙
,
陈卓
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.06.026
采用溶胶凝胶法制备了一系列La1-x KxNi1-y MyO3(M=Cu,Co,Mn)钙钛矿复合氧化物催化剂,并利用O2-TPO测试该系列催化剂催化氧化碳烟的性能.通过XRD、H2-TPR、XPS对其进行了表征,结果表明,所制备催化剂均为六方晶系钙钛矿结构.着重考察了A位K掺杂量和B位掺杂元素及其掺杂量对催化碳烟性能的影响.结果表明:当K掺杂量x=0.3时,产生更多氧空位,增加了表面吸附氧数量,同时提高了B位Ni的价态;B位Cu掺杂量y=0.1时,表面吸附氧数量增加,Ni3+含量增大,从而提高了催化剂的活性.La0.7 K0.3 Ni0.9 Cu0.1 O3催化剂与碳烟紧密接触下,Ti、Tm分别为268.1℃和272.8℃.
关键词:
钙钛矿
,
镧
,
镍
,
碳烟
,
催化
邬红龙
,
郭军
,
尹晓刚
,
张旺
,
陈卓
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.08.016
采用溶胶凝胶法制备了Ce0.65-xCoxK0.15Zr0.2O2 (x=0,0.15,0.23,0.30,0.38和0.45)系列催化剂,用XRD、SEM、BET、H2-TPR及程序升温氧化(TPO)反应等方法考察了Co含量对催化剂结构和催化活性的影响,重点探讨了催化剂表面性质和体相结构与催化活性和稳定性之间的关系.结果表明:所得催化剂呈现出网状多孔结构,Co离子难以大量扩散至CeO2晶格中,而是以Co3O4粒子形式分散在样品表面.老化前催化剂表面Co3O4颗粒的数量和尺寸对催化剂的催化活性起关键性作用,而进入到CeO2晶格中的钴离子则对提高催化剂的抗老化能力产生重要影响.当x=0.23时,催化剂表面出现大量具有高活性的细小Co3O4粒子,催化碳烟燃烧活性最高,起燃温度Ti与最大燃烧速率温度Tm分别为321℃与355℃,但该Co3O4粒子经空气气氛下800℃老化处理后易失活;当x=0.15时,催化剂老化前并未表现出优异的催化活性,但老化后因具有较多钴铈锆固溶体而表现出了最高的稳定性与催化碳烟燃烧活性,其Ti与Tm仍可达375℃与439℃.
关键词:
Co3O4粒子
,
碳烟燃烧
,
活性
,
热稳定性
蔡年进
,
张旺
,
田军龙
,
张荻
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2016.09.02
阐述了以裳凤蝶前翅(T_ FW)和宽带凤蝶前翅(P_FW)为模板,通过化学合成方法制备了具有三维减反射准周期性微纳结构的金属和碳基金属功能材料.通过XRD检测复合材料的组分和晶型;通过SEM和TEM观察了复合材料的表面形貌;通过HRTEM和SAED检测了复合材料的晶体结构.结果表明:复合材料具有优异的加强宽波段红外吸收性能.与性能优异的太阳光吸收材料BlueTec eta plus_ Cu相比,对300 ～2500 nm波长光,平均光吸收有所增强;对2.5～15 μm中红外光,平均光吸收增强几十倍.此外也测试了裳凤蝶前翅和宽带凤蝶前翅的空白实验做对照,说明了性能优异的功能材料与性能优异的功能结构相结合,实现性能的提升、扩展及革新的可行性.
关键词:
蝶翅
,
光吸收
,
红外
,
结构
,
功能
潘峰
,
张旺
,
张荻
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.01.004
作为近些年来倍受关注的过渡族金属氧化物,TiQ被广泛应用于诸如光催化、染料敏化太阳能电池、气体传感器等多个领域.与合成TiO2的传统方法相比,模板法有着反应条件温和、产物形貌尺寸易控、操作简单等优点.将模板分为非生物模板与生物模板两大类,分别综述了以这两大类模板制备TiO2的最新进展,并且介绍了其在各个领域的应用,最后展望了模板法制备TiO2未来的发展方向,以期为今后模板法制备TiO2的工作提供参考与指导.
关键词:
二氧化钛
,
模板法
,
光催化
