基于二价金属离子配位构筑的多维纳米材料及其高性能复合体系

项目名称： 基于二价金属离子配位构筑的多维纳米材料及其高性能复合体系

项目编号： No.21274079

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 谢续明

作者单位： 清华大学

项目金额： 84万元

中文摘要： 本项目拟系统性的研究基于二价金属离子配位构筑的石墨烯/碳纳米管等多维纳米结构体系及其与聚合物的纳米复合材料。首先通过研究反应条件对于反应速率的影响，初步给出反应动力学。在此基础上，通过化学修饰赋予零维纳米粒子、一维纳米管（棒）和二维纳米片层材料以官能性（配位原子），利用二价金属离子配位来构筑新的多维纳米杂化体系，探索其在催化、电极、传感器等功能领域的应用。选择具有配位能力的聚合物配体，如PET和PMMA，通过配位反应实现聚合物配体对石墨烯/碳纳米管的有效桥接形成均相多维网络体系，从而制备具有优异机械性能的柔性透明导电薄膜。进一步选择特定的嵌段共聚物，使其一段具有配位官能团，从而利用配位和嵌段共聚物的相分离的协同作用以实现纳米材料在嵌段共聚物薄膜内或表面的有序自组装，并尝试将其应用于柔性纳米电子器件中。最后，通过配位反应构筑纳米填料与聚合物基体的强的界面相互作用以显著提高复合材料的性能。

中文关键词： 二维纳米材料；配位；复合材料；水凝胶；储能

英文摘要： This project will systematically study the factors key to the construction of graphene/carbon nanotube multi-dimensional hybrid systems based on divalent metal ion coordination, and give out the coordination kinetics of this supramolecular system. 0D nanoparticles, 1D nanotubes (nanorods) and 2D nanosheets will be endowed with coordination atoms through chemical modification, which will be then assembled into functional multi-dimensional hybrid systems through divalent metal ion coordination. The applications of these functional multi-dimensional hybrid systems in such fields as catalysis, electrodes and sensors will be explored. Coordinating polymeric ligands, such as PET and PMMA, will be selected to efficiently isolate and bridge graphene/carbon nanotubes to form homogeneous cross-linked network systems, rendering flexible transparent and conductive thin films with excellent mechanical properties. Moreover, specific block copolymers having a coordinating block will be used to modify graphene/carbon nanotubes, and hierachically assembly them in the thin films or on the surface through microphase separation, which will be superior candidates for nanocircuits. Last by not least, strong interfacial bonding between a nanofiller and a polymeric matrix will be realized through divalent metal ion coordination, openin

英文关键词： 2D nanomaterials；coordination；nanocomposites；hydrogels；energy storage