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制备了一种在全pH值范围内具有超疏水性的纳米结

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制备了一种在全pH值范围内具有超疏水性的纳米结

在国家自然科学基金委员会、科技部、中科院的支持下,中科院化学所有机固体院重点实验室江雷研究员与高分子物理与化学国家重点实验室杨振忠研究员合作,在功能纳米界面材料研究领域取得重要进展。他们以纳米结构阵列聚丙烯腈纤维膜为原料,通过典型的聚丙烯腈基碳纤维的制备过程,利用热解的方法 (包括预氧化及碳化过程),制备了一种在全pH值范围内具有超疏水性的纳米结构碳膜,研究表明,该碳膜具有类石墨结构,膜表面的纳米结构及类石墨结构碳纤维本身具有耐酸碱腐蚀的特性,是产生全pH范围内超疏水这一特殊性能的重要原因。以上研究结果不仅使超疏水表面的性能得到进一步的提高,也必将使它的应用范围更加广泛。该研究成果于2003年9月15日发表在国际著名期刊《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4217)上,并得到了有关专家的高度评价。 超疏水性表面(指水在固体表面的接触角大于150°的表面)的研究发展至今,无论从制备方法、制备材料还是制备结构上都取得了重要的进展。江雷研究员所领导的研究小组曾经成功地报道了制备具有超疏水性表面的碳纳米管及聚合物纳米纤维,这些研究成果连续发表在Angew. Chem. Int. Ed. (2001, 40, 1743; 2002, 41, 1221; 2003, 42, 800)Adv. Mater. (2002, 14, 1857) 等著名期刊上,引起了国内外的广泛关注,但是,它们的应用仅限于在纯水范围内进行,在其它液体环境下,如不同pH值的腐蚀液体中,就会受到极大的限制。最近报道的纳米结构的碳膜在没有任何低表面能物质修饰时,不仅与纯水的接触角大于150º,而且与腐蚀性液体酸及碱的接触角也大于150º。即,纳米结构碳膜在全pH范围内都具有超疏水的性质。由于纳米结构碳膜这种特殊的性能,将使其在基因传输、无损失液体输送、微流体等方面具有更广阔的应用前景。

图片 1碳膜表面的SEM图; 不同pH值的液滴在碳膜表面的形貌图 pH = 7.08; c) pH = 1.07; d) pH = 13.76

(有机固体院重点实验室供稿)

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