【摘 要】
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当前,基于纳米尺度材料的不断发展,仿生纳米孔/纳米通道有着十分广泛的应用。仿生纳米孔道与生物离子孔道相比,具有形状及表面化学组成的可控性、优越性和稳定性,因此仿生纳米孔道的设计和开发越来越受到科学界的广泛关注。基于固态纳米孔道的制备及其跨膜电流的研究,主要研究内容包括两个方面:1、我们将ZIF-8纳米晶体原位修饰在阳极氧化铝薄膜(AAO)纳米孔道上。基于这种新型的复合固态纳米孔道,我们研究ZIF-
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当前,基于纳米尺度材料的不断发展,仿生纳米孔/纳米通道有着十分广泛的应用。仿生纳米孔道与生物离子孔道相比,具有形状及表面化学组成的可控性、优越性和稳定性,因此仿生纳米孔道的设计和开发越来越受到科学界的广泛关注。基于固态纳米孔道的制备及其跨膜电流的研究,主要研究内容包括两个方面:1、我们将ZIF-8纳米晶体原位修饰在阳极氧化铝薄膜(AAO)纳米孔道上。基于这种新型的复合固态纳米孔道,我们研究ZIF-8晶体尺寸的增大与跨膜离子电流的减小之间的关系,解释了ZIF-8在AAO纳米孔道中的原位结晶过程。当晶体生长时间足够时,ZIF-8晶体的大小只取决于AAO纳米孔道的直径。因此,通过控制AAO纳米孔道的直径,我们可以根据不同直径的AAO纳米孔道精细地调整ZIF-8晶体的尺寸。该方法可以激发更多ZIF材料在纳米孔道中的合成,从而为这些材料的合成开辟更高效、更经济的途径。2、利用原子转移自由基聚合(ATRP)技术,在AAO膜上利用原位修饰聚合物N-isopropylacrylamide(NIPAM),制备出具有功能化修饰的纳米孔道。在修饰过程中,我们认为空间位阻效应和亲疏水效应共同影响跨膜离子电流的变化,并作出了详细的解释。(a)修饰时间0-30 min为第一部分。NIPAM逐渐加入,微纳米尺度的晶体填充孔隙,因此影响跨膜离子电流的主要因素是纳米孔道的有效尺寸。(b)大约修饰30 min是一个重要的节点。NIPAM单体已经占据了大部分的孔道,两个效应之间相互平衡。(c)修饰30 min后,纳米通道的有效尺寸没有变化,影响离子电流的主要因素是亲疏水效应。NIPAM修饰后的AAO膜也满足纳米孔道对四种模型离子的通透性。结果表明,功能化修饰的纳米孔道为亲疏水离子的迁移行为提供了一种通用,简便的方法,具有潜在应用前景。
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