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科研进展

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科研进展

材料基因科学中心纳米含能材料与器件团队在Chem Mater发表论文

含能材料基因科学研究中心纳米含能材料与器件团队是化工材料研究所首批成立的团队之一,团队的研究方向包括纳米炸药、微含能器件、基于含能效应的先进材料拓展。近日,团队联合培养研究生刘有松博士生基于含能材料MIC的爆燃反应,成功实现了产物的结构和成分的控制,批量制备出石墨烯量子点,为含能材料与先进材料的融合发展提供了一条新思路,也对其它量子点材料的设计和制备具有重要的指导意义,该结果已发表在ACS旗下的知名期刊Chem. Mater. [DOI: 10.1021/acs.chemmater.5b00774]IF=8.3,一作和通讯均为三所)。

 

1  爆燃法制备石墨烯量子点生长机理示意图

博士生刘有松在杨光成副研究员指导下,提出了一种新颖的石墨烯量子点制备策略,通过SiPTFE爆燃反应制备石墨烯量子点。反应触发后,Si将夺取PTFE中的F元素,产生高浓度的碳原子为石墨烯量子点的制备提供碳源;碳原子在SiF4携带下快速的从爆燃火焰内焰高温区到达外焰低温区,生长速率迅速下降,生长时间极短,使得碳原子的生长过程得到限制而生长为石墨烯量子点。

 

2  石墨烯量子点聚合纳米颗粒的扫描电镜(a)和透射电镜(b-c)图,剥离后石墨烯量子点的原子力显微图(d)和透射电镜图(e, f)及其紫外可见吸收光谱(g)和荧光光谱(h)

 

3   石墨烯量子点细胞荧光成像性能

通过爆燃法制备得到的石墨烯量子点为降低表面能团聚成球,经简单的Hummer法剥离后即得单分散的石墨烯量子点,其尺寸为2-5 nm,厚度为0.5-2 nm,表现出较好的细胞荧光成像性能。通过调节SiPTFE的尺寸可调控爆燃火焰的温度,从而调控碳原子的生长:

该工作得到了院双百人才基金的支持,在此致谢! 同时团队将进一步加强学科凝练,打造纳米含能的品牌特色,支撑含能材料基因科学的学科发展,为所团队建设贡献力量。

论文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.5b00774 

 

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