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配位聚合物是由無機(jī)金屬中心與橋連的有機(jī)配體通過自組裝相互連接，形成的一類具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔材料。 一、項(xiàng)目進(jìn)展 創(chuàng)意計劃階段 二、負(fù)責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時間 祝渙鈞 化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 2019年9月至2023年6月 吳凌志 化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 2019年9月至2023年6月 鄭毅 化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 2019年9月至2023年6月 王梓 化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 2019年9月至2023年6月 武辰禹 化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 2019年9月至2023年6月 三、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 覃玲 化學(xué)與化工學(xué)院 副教授 多功能配位聚合物材料的合成及應(yīng)用研究 四、項(xiàng)目簡介 配位聚合物是由無機(jī)金屬中心與橋連的有機(jī)配體通過自組裝相互連接，形成的一類具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔材料。它具有多樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且稀疏多孔，密度較低。這些特點(diǎn)使得它在吸附，催化，儲能的各個方面有著優(yōu)良的效果。 本項(xiàng)目主要目的在于合成鈷/鎳基配位聚合物，選擇合適的有機(jī)配體與金屬離子鈷/鎳通過配位鍵構(gòu)筑得到鈷鎳基配位聚合物，利用單晶衍射、元素分析、紅外光譜等方法對其結(jié)構(gòu)及組成進(jìn)行表征，或者通過合成和摻雜的方式，調(diào)控它的析氫性能，設(shè)計出高催化活性和穩(wěn)定性、低成本的非貴金屬催化劑。 項(xiàng)目組成員通過設(shè)計選擇有機(jī)配體與金屬離子，通過溶劑熱方法合成了多種金屬有機(jī)框架材料，并將其熱解得到衍生材料。通過線性伏安掃描法等多種實(shí)驗(yàn)方法測試了它們的電催化性能，其中化合物Ni-MOF的初始電位為-356mV，Tafel斜率127.3 mV⋅dec-1。Co-MOF通過摻雜Zn2+后，過電位降低到-307 mV，Tafel斜率150.2 mV⋅dec-1。我們還合成了一種對金屬離子（Fe3+）與抗生素（加替沙星）有明顯檢測效果的鋅基材料，可作為多功能探針檢測水中金屬離子和抗生素的殘余量。由于化合物沒有催化位點(diǎn)，我們通過摻雜鈷金屬的方式，改善了它的電催化析氫性能，使它具有較低的初始電位(-423 mV)、較低的Tafel效率(101.9 mV⋅dec-1)和較好的循環(huán)穩(wěn)定性。 項(xiàng)目為研究高性能和穩(wěn)定性的HER電催化劑及金屬離子和抗生素?zé)晒馓结槻牧系脑O(shè)計合成提供了可行的思路。

本發(fā)明公開了一種提高分子篩膜通量的方法，對在含有聚合物的載體（如純有機(jī)載體或有機(jī)-無機(jī)復(fù)合載體）表面合成的分子篩膜進(jìn)行加熱處理，從而達(dá)到提高分子篩膜滲透通量的目的。先在載體表面制備分子篩膜，然后將膜材料整個置于加熱爐內(nèi)，按一定速率升溫到一定溫度后保持一段時間，然后再按一定速率降溫至常溫；將進(jìn)行過加熱處理的分子篩膜用于滲透汽化分離，與未處理的分子篩膜相比，膜的通量有明顯提高。也可以在制備分子篩膜之前，對載體進(jìn)行同樣的熱處理。本發(fā)明的熱處理沒有使分子篩膜產(chǎn)生額外缺陷，操作簡單，分離性能提高顯著，對分子篩膜的修飾有普遍適用性。

丁二烯是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一，其生產(chǎn)過程中需要耗費(fèi)大量的能量和有機(jī)溶劑對成分復(fù)雜的C4烴類混合物進(jìn)行蒸餾分離。利用多孔材料進(jìn)行吸附分離是一種潛在的高效分離提純方法，但分子較小、極性較大的丁二烯容易被吸附，在脫附過程中不但容易被殘留的其它C4烴類污染，而且容易受熱聚合。我們前期已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以利用合理設(shè)計的超微孔親水多孔材料對C2烴類實(shí)現(xiàn)反常的極性選擇。針對丁二烯分子柔性顯著小于其它鏈狀C4烴類的特點(diǎn)，我們希望能進(jìn)一步通過特殊的孔道形狀控制這些柔性客體分子的構(gòu)型，利用構(gòu)型變化的能量差獲得反常的吸附選擇性和最優(yōu)的C4烴類吸附分離順序。?形狀尺寸合適的離散孔洞最有利于控制柔性客體分子的構(gòu)型和并反轉(zhuǎn)吸附選擇性，而連續(xù)的孔道對客體分子的吸附擴(kuò)散又是必須的。通過模擬計算,發(fā)現(xiàn)具有準(zhǔn)離散孔洞的柔性多孔材料MAF-23在兩種要求中取得平衡，實(shí)現(xiàn)了反常而且最優(yōu)的C4烴類混合物吸附分離順序。常溫常壓下將丁二烯、丁烯、異丁烯和丁烷混合物通過MAF-23填充的固定床吸附裝置后，吸附最弱的丁二烯最先流出而且純度很容易達(dá)到99.9%，同時可避免常規(guī)純化方法中因加熱而產(chǎn)生的丁二烯自聚問題。

本發(fā)明涉及一種微流控芯片制作技術(shù)，主要用于高分子聚合物材質(zhì)微流控芯片制作，其特征在于利用CNC雕刻機(jī)直接加工微流控設(shè)備，即利用數(shù)控軟件進(jìn)行微流控芯片的通道設(shè)計，得到相應(yīng)的雕刻路徑，編寫雕刻用代碼；將雕刻代碼導(dǎo)入控制CNC雕刻機(jī)的軟件中，對要進(jìn)行制作的高分子聚合物材料進(jìn)行制作；圖案制作結(jié)束后，根據(jù)不同要求，封接芯片，即可得到功能化的微流控設(shè)備。 成果亮點(diǎn) 技術(shù)特點(diǎn)：極大的降低高分子聚合物微流控芯片的制作成本，簡單易用，快速制備，有利于芯片的大批量生產(chǎn)，并能靈活的調(diào)節(jié)芯片微通道深度，有利于實(shí)現(xiàn)微流控芯片器件的功能多樣化，克服了現(xiàn)有技術(shù)制作微流控芯片設(shè)備成本高、制作效率低、難以實(shí)現(xiàn)芯片通道深度多樣化的缺點(diǎn)，排除了人為因操作熟練程度造成的偏差和人力的消耗。

本項(xiàng)目涉及到功能聚合物的分子設(shè)計與制備，并將功能聚合物應(yīng)用于外墻外保溫漿料及其它預(yù)拌砂漿，如抗裂砂漿、自流平砂漿、裝飾砂漿、柔性膩?zhàn)雍徒缑鎰┑然瘜W(xué)建材中，以上統(tǒng)稱為聚合物改性砂漿，屬于高分子合成、化學(xué)建材和節(jié)能材料領(lǐng)域。聚合物改性砂漿是指具有特殊功能如抗裂、高粘結(jié)性能、防水抗?jié)B和裝飾性的砂漿。為達(dá)到這些特殊功能，應(yīng)當(dāng)在無機(jī)膠凝材料—水泥中添加某些功能聚合物。本項(xiàng)目以聚合物改性砂漿的應(yīng)用要求入手，運(yùn)用聚合物分子設(shè)計和高分子乳液合成新方法，系統(tǒng)研究制備了不同組分結(jié)構(gòu)、不同分子量、不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、不同粒徑的功能聚合物乳液，并通過噴霧干燥設(shè)備的合理選型、參數(shù)控制和工藝過程的改進(jìn)，成功地將聚合物乳液制得可再分散膠粉。可再分散膠粉可以很好還原聚合物乳液的主要性能。

原創(chuàng)性開發(fā)出 WC 基復(fù)合粉末的制備技術(shù)，粒徑分布為 60-500nm，成分為 WC-Co，WC-Co- Cr，WC-η 等含量可調(diào)。技術(shù)特色和優(yōu)勢為： （1）使用常規(guī)設(shè)備，顯著簡化了工藝路線和縮短了生產(chǎn)周期，且具有能耗低、排放少、節(jié)能環(huán)保的  突出特點(diǎn)，低成本、短流程。（2）復(fù)合粉的粒度及分布可控，物相純凈，易于控制缺碳相和游離碳。（3）粘接相在WC 基體中分布均勻，解決了納米相極易團(tuán)聚的問題。（4）復(fù)合粉熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在加熱中不易突發(fā)晶粒粗化。（5）技術(shù)路線的特點(diǎn)和要求易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)化。超細(xì)/ 納米WC 基復(fù)合粉是耐磨損耐腐蝕硬質(zhì)合金防護(hù)涂層、高性能硬質(zhì)合金塊材生產(chǎn)的關(guān)鍵原料。

合成的高分子材料聚乙二醇 - 聚己內(nèi)酯，對藥物進(jìn)行包裹，以改善藤黃酸在水中溶解度極小、血漿清除快、體內(nèi)分布廣，以及生物利用度很低等缺陷。

本發(fā)明公開了一種基于紅外線輻照的石墨烯/聚合物復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：1）將氧化石墨溶液與聚合物溶液或者聚合物乳液混合，得到混合液，澆注或者紡絲，干燥至總?cè)軇┑闹亓堪俜趾啃∮诘扔?0%，得到復(fù)合產(chǎn)物；2）在紅外線加熱燈輻照下將復(fù)合產(chǎn)物中的溶劑除去并進(jìn)行氧化石墨的還原反應(yīng)，得到石墨烯/聚合物復(fù)合材料。本發(fā)明制備方法中，利用紅外線加熱燈輻照下制備石墨烯/聚合物復(fù)合材料，工藝非常簡便、生產(chǎn)成本很低，有利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，聚合物可選擇不同的種類，可以制備不同的石墨烯/聚合物復(fù)合材料，可以滿足不同的生產(chǎn)和使用要求，在導(dǎo)電高分子復(fù)合材料以及薄膜、纖維等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

浙江大學(xué)航空航天學(xué)院宋吉舟教授團(tuán)隊(duì)，便基于形狀記憶聚合物，提出了一種新型的“萬能抓手”策略。這個“萬能抓手”的載體非常簡單，就是一塊智能“塑料”。別瞧它結(jié)構(gòu)簡單，本領(lǐng)可不小，它可以把目標(biāo)物體“鎖”在體內(nèi)，輕松地抓取1微米到1米大小之間任何形狀的物體。 目前這一研究成果已發(fā)表在知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上，文章共同第一作者為浙江大學(xué)航空航天學(xué)院碩士生令狐昌鴻和博士生張順，通訊作者為浙江大學(xué)航空航天學(xué)院宋吉舟教授。 宋吉舟教授團(tuán)隊(duì)的“萬能抓手”何以做到“探囊取物”？靠的便是形狀記憶聚合物。形狀記憶聚合物是一種特殊的智能材料，論其特殊，就特殊在它的“逆來順受”：在外部刺激作用（如光、熱）控制下，形狀記憶聚合物可軟可硬，在受到一定的外力作用導(dǎo)致變形后，它就能保持這個變形后的形狀，可謂“順其自然”；然而在一定的外部刺激作用下，它又會變回原來的樣子。目前形狀記憶聚合物已經(jīng)被廣泛用于智能織物、電子包裝管的熱收縮膜、航空器太陽能帆板展開機(jī)構(gòu)、智能醫(yī)藥器件等領(lǐng)域。 宋吉舟教授團(tuán)隊(duì)的新策略：第一步，就是抓取物體時，先在外部刺激作用下，讓形狀記憶聚合物變得柔軟，趁此機(jī)會將物體或者物體表面的結(jié)構(gòu)嵌入其中；第二步，去掉外部刺激，讓形狀記憶聚合物變回剛硬的狀態(tài)，保持住該變形的臨時形狀，將物體“鎖住”，從而把物體抓取起來；第三步，等把物體轉(zhuǎn)移到目的地之后，再次施加外部刺激，形狀記憶聚合物就會恢復(fù)初始形狀，將物體“解鎖”釋放。 形狀記憶聚合物萬能抓手抓取和釋放物體的流程示意圖 形狀記憶聚合物這塊智能 “ 塑料 ” ，就好像是一把有魔力的萬能鎖，能鎖住世間萬物：為了獲取 “ 獵物 ” ，它 先 變成柔軟的橡皮泥，把物體柔柔地包住，然后變成堅硬的石頭，把物體牢牢地鎖住，等把物體 “ 押送 ” 到目的地，又會重新變成軟軟的橡皮泥并釋放物體。宋吉舟教授介紹，這把 “ 萬能鎖 ” 能在典型的三維結(jié)構(gòu)物體上產(chǎn)生很大的抓力，包括球體、方塊、管狀物體、螺栓、螺母、棗核、鑰匙串等；更厲害的是，它還能像壁虎一樣， 粘附在物體表面 ，不論物體表面光滑還是粗糙。 形狀記憶聚合物萬能抓手對典型宏觀物體的抓力   那么對于尺寸小的物體，這個抓手又是如何發(fā)揮功效的呢？當(dāng)物體尺寸小到微觀尺度（100微米左右或者更小），物體受到的表面力，特別是與抓手的粘附作用強(qiáng)，會給物體的釋放帶來較大的挑戰(zhàn)。在該設(shè)計中，抓手通過把物體或者物體表面的結(jié)構(gòu)鎖在其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)抓取，不依賴抓手的粘附力，所以當(dāng)粘附力給物體釋放帶來挑戰(zhàn)時，就可以在抓手表面鍍上一層特殊材料，或者增加抓手表面粗糙度來減弱粘附，從而實(shí)現(xiàn)物體釋放。這樣，即使是75微米大小的不規(guī)則鐵顆粒或者是直徑10微米的二氧化硅球，也能順利從形狀記憶聚合物萬能抓手上得到釋放。 使用形狀記憶聚合物萬能抓手操縱75 微米的不規(guī)則鐵顆粒和10微米直徑的二氧化硅球 “微觀抓手就像微觀世界里的吊車，可以用它在微觀世界里搭建‘建筑’，制作特殊的光電器件。”令狐昌鴻說，“這個抓手在微觀視角下還有一個優(yōu)勢，就是一個抓手就是數(shù)以萬計的微觀吊車，可以高效地在微觀世界工作。” 談及具體應(yīng)用，宋吉舟教授表示，在柔性電子制備中，最重要的一步就是微觀元器件的快速組裝，即把制備基底上數(shù)以萬計或者更多的維納元器件轉(zhuǎn)移到柔性的使用基底上。以往的方法都依靠粘附來一次性抓取這些元器件，但是釋放的時候粘附就變成了限制因素。而宋吉舟教授課題組提出的這個策略，完全不依賴粘附，為柔性電子的制備提供了一種新思路，有望推進(jìn)柔性電子的工業(yè)化進(jìn)程。 使用形狀記憶聚合物萬能抓手組裝柔性電子器件的簡單展示 該項(xiàng)目得到了國家973計劃、國家自然科學(xué)基金和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金等的支持。