多组分单分散纳米晶的多尺度分级自组装
流动场下纤维素纳米晶自组装机制研究及其功能复合材料的构筑
流动场下纤维素纳米晶自组装机制研究及其功能复合材料的构筑我们之前的研究工作证实了真空辅助过滤的方法(VASA)可以用于制备大面积高取向的CNC彩色膜。
与传统的溶剂挥发方法(EISA)相比,过滤法耗时短,所制备的膜颜色更均一。
然而,过滤过程中纳米晶自组装形成有序结构的动力学机制还未加以阐释。
通过研究真空过滤辅助自组装分阶段制备的样品,我们发现在真空过滤形成的流动场下,纤维素纳米晶只是在悬浮液和滤膜的界面处发生富集凝胶化,这层凝胶干燥后形成彩色固体膜。
改变过滤时间制备的纤维素纳米晶膜均具有彩虹色,且随着过滤时间的延长,膜的厚度逐渐增加。
膜样品的紫外光谱数据分析表明,不同过滤阶段所制备的膜对紫外可见光都表现出“消光”性;SEM分析结果表明纤维素纳米晶颗粒在膜中聚集成螺旋层状结构。
对不同过滤阶段上层悬浮液的纳米晶颗粒用DLS测试了纳米晶粒径分布,紫外光谱测试分析比较了颗粒浓度的变化,AFM方法监测了颗粒形貌尺寸的整体变化。
结果表明在真空抽滤过程中,上层悬浮液的浓度保持恒定,在纳米晶自组装过程中,多分散性的纳米晶颗粒也没有发生颗粒的分级沉降。
因此,宏观上真空过滤辅助自组装过程中,纤维素纳米晶彩色膜的形成是一个序列沉积自组装的过程,期间上层纳米晶悬浮液的浓度和颗粒大小分布没有发生变化。
胆甾相CNC彩色膜的颜色是一种结构色,这种结构色不能够被复制,也不会有光漂白的缺陷,在光学防伪技术方面有潜在的应用价值。
然而纯粹的CNC彩色膜具有硬脆性而难以加工处理。
另一方面,为了发挥CNC膜用作防伪材料使用时的优势,通过调控其液晶结构来调控膜的颜色十分重要,但目前制备颜色可调控的柔性CNC彩色膜的方法尚待开发。
我们采用真空辅助渗透的方法,将一种可以溶解纤维素的离子液体和水的混合溶液穿过预制的纤维素纳米晶彩色膜,使少量离子液体均匀附着在纤维素纳米晶颗粒的表面,起到增塑剂的作用以改善纤维素纳米晶彩色膜的硬脆性。
通过改变混合溶液中离子液体的百分含量,制备了一系列离子液体增塑的彩色膜。
纳米晶堆积多级结构ZSM-5分子筛的设计合成及其催化甲醇制丙烯反应性能
纳米晶堆积多级结构ZSM-5分子筛的设计合成及其催化甲醇制丙烯反应性能栗文龙;马通;尹琪;顾洪歌;吴志杰;窦涛【摘要】采用硅凝胶原位转化自组装的方法,并且没有使用第二模板剂或有机添加剂情况下,成功地水热合成了纳米晶堆积多级结构ZSM-5分子筛.对合成样品进行了N2吸附-脱附、SEM、TEM和XRD表征,并考察其催化甲醇转化制丙烯(MTP)反应性能.结果表明,多级结构ZSM 5分子筛由50～90 nm的ZSM-5晶体堆积而成,具有丰富的介孔结构;其介孔孔容和外比表面积相对常规ZSM-5分子筛和纳米晶ZSM-5分子筛都有较大的提高,并且结晶度良好.相对于纳米晶ZSM-5分子筛,纳米晶堆积多级结构ZSM-5分子筛由于其结构上的优势,具有更好的扩散性能,能够有效地提高催化寿命及丙烯选择性,在产品分离上也具有极大的优势.【期刊名称】《石油学报（石油加工）》【年(卷),期】2015(031)002【总页数】6页(P550-555)【关键词】多级结构;ZSM-5;甲醇转化;丙烯选择性【作者】栗文龙;马通;尹琪;顾洪歌;吴志杰;窦涛【作者单位】中国石油大学重质油国家重点实验室 CNPC催化重点实验室,北京102249;中国石油大学重质油国家重点实验室 CNPC催化重点实验室,北京102249;中国石油大学重质油国家重点实验室 CNPC催化重点实验室,北京102249;中国石油大学重质油国家重点实验室 CNPC催化重点实验室,北京102249;中国石油大学重质油国家重点实验室 CNPC催化重点实验室,北京102249;中国石油大学重质油国家重点实验室 CNPC催化重点实验室,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TQ246.9沸石作为微孔晶体材料,由于其较高的酸性和微孔孔道导致的择形性,广泛应用于多相催化反应中,尤其在石油化工中发挥着重要作用[1]。
然而,也正是其较小的微孔孔道,限制了催化反应中分子的传输和扩散,也限制了一些受扩散控制的催化反应的性能[2]。
微米级单分散聚苯乙烯微球的制备及其自组装
Classified Index: U.D.C:
Dissertation for the Master Degree in Engineering
PREPARATION OF MONODISPERSE MICRONSIZED PPLYSTYRENE MICROSPHERES AND ITS SELF-ASSEMBLY
学校代码： 10213 密级：公开
工学硕士学位论文
微米级单分散聚苯乙烯微球的制备 及其自组装
硕 士 研 究 生 ： 学硕士 学 科 ： 化学工程与技术
所 在 单 位 ： 化工学院 答 辩 日 期 ： 2012 年 6 月 授予学位单位 ： 哈尔滨工业大学
Candidate： Supervisor：
Xing Qilin Prof. Zhao Jiupeng
AcademicDegree Applied for ： Master Degree of Engineering Chemical Engineering & Speciality： Technology School of Chemical Affiliation： Engineering & Technology June, 2012 Date of Defence ： Degree-ConferringHarbin Institute of Technology Institution：
-I-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Polystyrene(PS) microspheres are typcial polymer materials. Through their selfassembly, monodisperse PS microspheres can be made up into periodic structure, which named colloidal crystal. PS colloidal crystal with micron-size can take place with Bragg diffraction in the infrared wave band, which extend applications of photonic crystal in solar cell, photonic computer. Therefore, PS microspheres have a fabulous future. In this artical, monodisperse micron-sized polystyrene microspheres were prepared by dispersion polymerization, and three different methods were performed to fabricate colloidal crystals by self-assembly. In order to synthesis PS, two methods: improved emulsifier-freeemulsion potymerization and dispersion polymerization were used, the frist one resulted bad dispersion when electrolyte was added into the solution, another one could fabricate monodisperse micron-sized polystyrene. So this paper discussed the influence factors about particles prepared by dispersion polymerization, such as the way to add monomer, the polarity of solvent, the dosage of monomer, initiator and stabilizer. And analysisd these factors, and find the law and the best conditions and range to prepare PS microspheres: added monomer at one-time; the particle size would get smaller and particle size distribution got wider with the increasing of polarity of the solvents, the ratio of ethanol/water was better between 90/10 to 75/25; the particle size would get bigger and particle size distribution got wider with the increasing of monomer, the addition amount of 7.4 vol%-13 vol% was advisable; the particle size would get bigger and particle size distribution got wider with the increasing of initiator, 0.5%-3.5% was advisable; the particle size would get smaller and particle size distribution got narrow first wider slightly again with the increasing of stabilizer, PVP concentration in rangeof 0.9%-1.3% was appropriate. In addition, monitoring PS particles grew up in the process of reaction. We used gravity sedimentation method, micro-droplet self-assembly method and vertical deposition method to prepare colloidal crystals; and analysised surface morphology by metallographic microscope and SEM. Acidity and temperature were important influence factors for gravity deposition method. Solvent, acidity, additives and ultrasound were important to micro-droplet self-assembly method, and temperature, acidity and additives were the most important to vertical deposition method. By comparison, a conclusion came that micro-droplet self-assembly method and vertical deposition method were appropriate for fabricateing colloidal crystals by selfassembling polystyrene microspheres. Keywords: polystyrene microspheres, monodisperse, micron-sized polystyrene, self- II -
生物大分子的纳米尺度自组装
生物大分子的纳米尺度自组装生物大分子的纳米尺度自组装是一种自然的现象，这种自组装可以使高分子物质形成复杂的结构和功能，例如蛋白质、核酸等生物大分子可以自发地组装成具有复杂生命功能的生物大分子结构。
本文将从生物大分子的自组装现象、自组装方式和自组装技术等方面进行探讨。
一、生物大分子的自组装现象生物大分子的自组装现象可以追溯到20世纪初，当时科学家在研究凝胶过程时，发现蛋白质和其他高分子往往会自发地组装成复杂的结构，这种现象被称为“自组装”。
近年来，随着纳米技术和生物技术的发展，人们对生物大分子的纳米尺度自组装现象进行了深入的研究。
在生物大分子的自组装中，分子之间的相互作用起着极为重要的作用。
例如，氢键、范德华力、静电作用等相互作用可以使生物大分子形成复杂的结构和功能。
二、生物大分子的自组装方式生物大分子的自组装方式可以分为两种，一种是非共价自组装，另一种是共价自组装。
非共价自组装是指生物大分子之间通过氢键、范德华力、静电作用等相互作用而形成的结构。
例如，由核酸形成的双螺旋结构、由蛋白质形成的三级结构等。
共价自组装是指通过共价键连接的生物大分子之间的结构。
例如，通过酯键连接的脂肪酸分子可以自组装成脂质体结构，通过肽键连接的氨基酸可以自组装成多肽结构等。
三、生物大分子的自组装技术生物大分子的自组装技术是一种重要的纳米技术，可以用于制备纳米级别的药物、材料等。
例如，通过将药物包装在纳米脂质体中可以改善药物的生物利用度和药效。
生物大分子的自组装技术还可以用于制备人造细胞和生物传感器等。
例如，将有机分子、蛋白质等植入人造细胞中，可以使其具有类似于天然细胞的功能。
生物传感器则可以利用生物大分子的识别特性来检测环境中的污染物、药物等。
同时，生物大分子的自组装技术也存在一定的挑战和问题。
例如，如何将生物大分子按照设计的方式组装成具有特定结构和功能的纳米材料，如何控制自组装过程中的动力学现象等。
总之，生物大分子的纳米尺度自组装是一个具有广泛应用前景的领域。
生物大分子纳米材料的自组装
生物大分子纳米材料的自组装在自然界中，生物大分子纳米材料的形成通常是通过自组装来实现的。
自组装指的是分子或分子组成的物质，在没有外力干扰的情况下，以一定规律结合在一起，形成一定形态或结构的过程。
自组装能够实现材料的高效合成和组装，而且通常不需要外部能量的参与，适用于生产纳米材料等领域。
生物大分子纳米材料自组装的过程由多个环节组成，包括局部浓度的调节、静电相互作用和氢键等。
下面将详细介绍这些环节。
一、局部浓度的调节局部浓度的调节是指在生物大分子纳米材料自组装的过程中，通过浓度梯度来促使分子之间结合或分离。
生物大分子通常呈现多角度、多面相互作用的结构，在高浓度处，多种分子容易相遇，形成一个大的聚集体，有着显著的相互作用，并且比低浓度处相互作用力更强，从而能够形成更为复杂的结构。
例如，蛋白质会在一定浓度下聚集成纤维或簇状结构，而在低浓度下则呈现单个分子形态。
这一过程中，受到分子之间静电相互作用和亲疏水性的影响，聚集体的比表面积减小，从而减少弹性变形能，并降低了系统的自由能，使得一个能量更低的状态的聚集体成为更为稳定的状态。
二、静电相互作用在自组装的过程中，静电相互作用是非常重要的因素之一。
大分子之间的相互作用力主要有伦敦分散力和静电相互作用。
伦敦分散力是由于分子在内容积中扭曲的极性相互抵消而产生的力，而静电相互作用是由于两个带有电荷的分子之间的电子静电相互作用引起的。
静电作用是由吸引和排斥作用组成的，在大分子纳米材料自组装的过程中起到重要作用。
例如，聚合物分子表面带有正电荷和负电荷的聚合物分子可以通过互相吸引进行相互作用，形成一定的空间结构。
三、氢键氢键是生物大分子自组装的另一个重要因素。
氢键是由于亲水性基团的电壓作用与相邻氢原子的静电积累之间相互作用引起的。
可以形成通过氢键连接的分子具有高度确定性的结构，这也导致了生物大分子纳米材料自组装的可控性和稳定性。
例如，多肽分子通过氢键相结合，在一定条件下，可以形成β-折叠结构、α-螺旋结构、β-螺旋结构等一部分二级结构，并通过相互作用形成更为复杂的三级结构。
自组装纳米结构
一、纳米尺度自组装的体系概述
（2）纳米薄膜磁存储材料有更小的体积，更高的存储密度和更永久的 存储能力。
比如单磁畴Fe、Fe-Co合金和氮化 铁等纳米颗粒具有较高的矫顽力， 用在磁记录介质材料中不仅可以提 高音质和图像的质量，而且还具有 很好的信噪比，磁记录密度比γFe2O3高出几十倍。
一、纳米尺度自组装的体系概述
杨生春 理学院材料物理系
Tel: 82663034 Email: ysch1209@ Web: /web/ysch1209
主要内容
一．纳米尺度自组装的体系概述 二．分子自组装的有序纳米结构薄膜
1. 2. 分子自组装的基本原理 分子自组装的驱动力
S. Griessl, et al. Single Mol., 2002, 3, 25.
氢键驱动形成超分子网络
基于芳烃分子中胺基间形成的氢键自组装形成的网络状结构
氢键驱动形成超分子网络
通过对分子浓度的控制，可由构建出不同的网格结构
M. Stöhr, M. Wahl, C. H. Galka, T. Riehm, T. A. Jung and L. H. Gade, Angew. Chem., Int. Ed., 2005, 44, 7394.
4 nm magnetic particles
一、纳米尺度自组装的体系概述
4. 有序纳米结构薄膜材料在高科技领域中的作用 （1）纳米薄膜传感器具有更小的体积和更高的分辨率
Diarylethene分子修饰的金纳米粒子自组装薄膜开关
S. J. van der Molen et al. , Nano Lett. 2009, 9, 76-80.
由4 nm FePt纳米粒子形 成的自组装薄膜的磁通的 线密度可以达到 5000fc/mm,因而可以获得 更高的磁存储密度，并且 展现出良好的存取特性。
自组装纳米材料的制备及其性能研究
自组装纳米材料的制备及其性能研究随着纳米技术的发展，纳米材料的制备技术也在不断地更新换代。
在纳米材料的制备过程中，自组装技术受到了广泛的关注。
自组装是指分子或化合物在特定条件下，通过非共价相互作用，自发地形成稳定的大分子或超分子结构。
它的原理是分子间存在的化学亲和性、堆积效应、极性、范德华力等相互作用力，从而形成三维的结构。
本文将详细介绍自组装纳米材料的制备方法及其性能研究。
1. 自组装纳米材料的制备方法1.1 薄膜自组装法薄膜自组装法是指将带有电荷的分子或化合物在固体表面进行自组装，形成具有多层交替排列的超分子薄膜。
该方法主要是利用有机物和离子表面活性剂，通过静电相互作用和范德华力的作用力，形成分子层和离子层的交替排列。
1.2 聚集诱导自组装法聚集诱导自组装法是指将分子或化合物在溶液中或液晶区域中通过水合作用、π-π作用、范德华力、静电作用、氢键等非共价相互作用，自发地形成稳定的聚集体结构，从而达到3D结构的自组装。
1.3 浸渍自组装法浸渍自组装法是指将无序的纳米粒子在液相中通过吸附或化学反应等方式，实现纳米材料的自组装制备。
该方法适用于无需组装很多层的热稳定材料，且制备过程简单，操作容易。
2. 自组装纳米材料的性能研究自组装纳米材料不仅具有超大的比表面积和高效的质量转移特性，还具有明显的结构可控性和形貌可调性，因此在吸附分离、催化、传感、药物释放和光催化等领域有着广泛的应用。
2.1 吸附分离自组装纳米材料可以通过调节不同组装的结构和形貌，以及表面活性剂的选择和浓度等因素，实现对不同体系物质的选择性吸附和分离。
例如，由于纳米材料显著的比表面积，可选择性吸附CO2、甲烷、乙烯等气体，并且具有重复使用的特性，因此在天然气/乙醇混合物的分离中具有广泛的应用前景。
2.2 催化自组装纳米材料不仅具有相应体系物质较大的比表面积和高效的传质特性，还能够控制纳米材料的晶体结构和物相，提高其催化性能。
例如，由于金属纳米材料具有丰富的表面反应活性位点，可以通过可控自组装，实现金属纳米颗粒的大小、形状、晶体结构等参数的控制调节，从而提高其催化性能。
单分散高分子微球的制备及其自组装光子晶体结构色.
题目：单分散高分子微球的制备及其自组装光子晶体结构色目录第一章引言1.1、光子晶体结构 (4)1.2、光子晶体结构色的光学原理 (4)1.3、光之晶体结构色的制备原理 (6)1.5、高分子微球自组装 (6)1.4、无皂乳液法制备单分散高分子微球模板制备原理 (8)第二章单分散高分子微球的制备 (9)第三章实验装置图 (9)第四章样品表征结果与数据分析 (9)第五章表征方法 (12)第六章结果与数据分析 (13)第七章实验总结 (17)第八章参考文献 (17)【摘要】本实验是通过模仿蛋白石结构，并且采用高分子微球自组装法形成的三维光子晶体，使具有与天然蛋白石相同的立方密堆积结构。
研究仿蛋白石结构高分子微球光子晶体的结构与性能。
【关键词】无皂乳液聚合、单分散、高分子微球、光子晶体第一章引言1.1 光子晶体结构光子晶体是指具有光子带隙特性的人造周期性电介质结构，即频率落在光子带隙内的电磁波是禁止传播的，这种结构有时也称为PBG光子晶体结构，这种新型人工材料即为光子晶体材料。
从量子理论角度来说，光是具有量子性质的，每一频率的光对应一定的光子能量。
物质的原子处于一系列不连续的能量状态中（即能级），在通常情况下，它们处于最低能级，即基态。
当各种频率的光照射到物体上时，原子中的电子就从基态跃迁到激发态。
如果某种频率的光子的能量恰好等于原子的两个能级的能量差时，这一光子将被吸收、使原子从低能级跃迁到高级能，原子处于激发态，当电子重新回到低能级即基态时，就向外辐射光子，辐射出来的光子决定了我们看到的物体的颜色。
多数物体不能将投射到其上的光全部反射出来，我们看到的只是其中部分反射回来的光。
所有物质均应符合上述理论，但一类物质表面上看不符合上述量子理论，如蛋白石，其化学组成主要为非晶二氧化硅，该物质在可见光内几乎没有吸收，光应透过，而其表现出了各种颜色。
其实，蛋白石结构是符合量子理论的，但是蛋白石具有一种由二氧化硅微球呈六方最紧密堆积的有序结构，该有序周期性结构对可见光的衍射造成了贵蛋白石的具有颜色现象，称这种结构为光子晶体结构。
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多组分单分散纳米晶的多尺度分级自组装 徐翔星，王 训*
清华大学化学系, 北京100084
E-mail: wangxun@
单分散纳米晶单元的自组装技术是一类自下而上的，在尺度、成分、结构和成本上有望超越当前光刻技术的一个研究热点。
通过自组装获得的各种二元或多元纳米晶超晶格，具有精确可控的化学成分和排列结构。
然而如何通过纳米晶自组装获得多尺度分级结构，仍然是该领域的一个挑战。
本文提出并发展了一种新的纳米晶自组装方案，可一步制备从纳米超晶格到大尺度有序图案化的分级结构，实现成分、功能和多尺度结构上的可设计性。
在催化、传感、电子、能源及生物等领域具有重要的应用潜力和前景。
Fig. 1 Self-assembled hierarchical architectures from nanocrystal building blocks
关键词：单分散纳米晶；自组装；多尺度结构。
参考文献：
[1] E. V. Shevchenko, D. V. Talapin, N. A. Kotov, S. O’Brien, C. B. Murray, Nature 2006, 439, 55–59
[2] A. M. Kalsin, M. Fialkowski, M. Paszewski, S. K. Smoukov, K. J. M. Bishop, B. Grzybowski, Science 2006, 312, 420-424
[3] Z. Chen, J. Moore, G. Radtke, H. Sirringhaus, S. O’Brien, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15702-15709 Hierarchical Architectures Self-Assembled from Multi-component
Monodispersed Nanocrystals
Xiangxing Xu, Xun Wang*
Department of Chemistry, Tsinghua University, Beijing 100084
Self-assembly of monodispersed nanocrystals as building blocks has been intensively studied. It is one of the ‘bottom-up’ approaches that may challenge the current lithography techniques in dimension, composition, structure and cost. Abundant binary and ternary nanocrystal superlattices have been obtained though self-assembly with chemical component and structure precisely controlled. However, a major challenge still remains in developing methods achieving hierarchical architectures from nanocrystal self-assembly. Herein, we report a one-step self-assembly method covering the nanoscale superlattice and the macroscale ordered patterns, with designable composition, function and structure. This approach may give new opportunities in applications of catalysis, sensing, electronics, energy and bio-technique.
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