MXene-高分子液/液界面可控自组装:三维多孔结构材料的设计与构筑

基本信息
批准号:51903011
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:史少伟
学科分类:
依托单位:北京化工大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
自组装液/液界面纳米粒子表面活性剂多孔材料MXene
结项摘要

A new two-dimensional (2D) transitional metal carbide/nitride, MXene, has become increasingly attractive for many potential applications such as energy storage, sensors and electromagnetic interference shielding owing to its rich surface chemistry and outstanding conductivity. However, assembly strategies of MXene to construct macroscopic-scale functional assemblies, especially three-dimensional (3D) porous materials, are very limited and challenging. In this project, based on liquid-liquid interfaces, we will develop a new janus-like MXene-surfactant by taking advantage of the cooperative assembly of MXene and end-functionalized polymer ligands at the water/oil interfaces, and realize the controlled self-assembly of MXene at water/oil interfaces and the preparation of stable Pickering emulsions by regulating the interactions between MXene ans polymer ligands. After that, using the Pickering emulsions as templates, 3D porous materials of MXene with controllable internal structures will be constructed with a down-top approach. It is anticipated that this project will provide theoretical guidance and technical support for the preparation of high performance macroscopic-scale MXene assemblies and polymer nanocomposites,which is of great scientific significance.

新型二维过渡金属碳/氮化物MXene,由于其高导电率和丰富表面基团的优势,已在储能、传感、电磁屏蔽等领域展现出巨大的应用潜力。但一直以来,基于MXene构筑宏观尺度功能化组装体,特别是三维多孔结构材料的集成组装技术仍远远滞后于实际应用的需求且面临巨大挑战。本项目拟基于液/液界面,通过MXene与端基功能化的高分子配体在水/油界面的协同组装,原位构建一种新型的Janus型MXene表面活性剂;通过调节MXene与高分子配体两者的相互作用参数,实现MXene表面活性剂的界面可控自组装及稳定Pickering乳液的制备;在此基础上,以Pickering乳液为模板,“自下而上”构筑稳固的MXene三维多孔结构材料,并实现对其内部结构形貌的精准调控。本项目工作有望为高性能MXene宏观尺度组装体及聚合物纳米复合材料的制备提供理论指导和技术支持,具有重要的科学意义。

项目摘要

新型二维过渡金属碳/氮化物MXene已在储能、传感、电磁屏蔽等领域展现出巨大的应用潜力。但基于MXene构筑宏观尺度功能化组装体,特别是三维多孔结构材料的集成组装技术仍远远滞后于实际应用的需求且面临巨大挑战。本项目通过MXene与端基功能化的高分子配体在水/油界面的协同组装,原位构建了一种新型的Janus型MXene表面活性剂;通过调节MXene与高分子配体两者的相互作用参数,实现了MXene表面活性剂的界面可控自组装及稳定Pickering乳液的制备;以Pickering乳液为模板,“自下而上”构筑了MXene三维多孔结构材料,实现了内部结构形貌的精准调控。本项目工作为高性能MXene宏观尺度组装体及聚合物纳米复合材料的制备提供了理论指导和技术支持,具有重要的科学意义。在项目资助下,研究结果发表在Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、ACS Appl. Mater. Interfaces等国际顶级期刊上。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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