基于二维石墨烯纳米材料优化高分子分离膜的研究进展

高分子分离膜在渗透性与选择性之间一直存在此长彼消的trade-off效应,且抗污染性能、化学稳定性能也亟待提升。有机-无机杂化膜能综合有机高分子材料和无机材料的优点,近年来,纳米材料的快速发展对于传统高分子膜材料具有重要的推动作用,尤其是基于二维石墨烯纳米材料开发新型复合分离膜成为备受关注的研究热点。然而,石墨烯化学稳定性高,其表面呈惰性状态,与其它介质的相互作用较弱,且石墨烯片层之间存在较强的范德华力,易聚集而难溶于水及膜溶剂,严重阻碍了其在高分子分离膜材料中的应用。氧化石墨烯(GO)在其表面和边缘引入了大量含氧极性基团,有助于摆脱了片层间强大的π-π堆积相互作用力,因此,GO在水及膜溶剂中具有良好分散性能;同时,大量的含氧基团也为设计与制备改性石墨烯提供了丰富的反应位点;此外,GO还具有可规模化制备、成本较低的优点,使得GO在高分子分离膜材料中的应用备受青睐。针对聚偏氟乙烯、聚砜与聚醚砜等常用膜材料疏水性强、易污染的缺点,将它们分别与GO、改性GO、或复合纳米材料等共混,通过浸没沉淀相转化法制备混合基质膜,可以有效改善混合基质膜的亲水性、膜孔结构、膜表面粗糙度、荷电性能等,从而提升混合基质膜的渗透性能与抗污染性能,甚至赋予抑菌等新功能。在聚酰胺复合膜的超薄分离层或多孔支撑层中引入适量的GO或改性GO,通过增强超薄分离层的亲水性能、荷电性能以及优化超薄分离层的结构,从而提升纳米复合膜的选择渗透性能、抗污染性能以及耐氯性能。此外,利用GO的静电、氢键、范德华力、π-π等非共价键相互作用力,或者利用GO活性位点与交联剂反应实现共价键连接,可以通过层层组装法制备水平取向、高效堆叠的高通量GO层状膜。本文归纳了基于物理共混、界面聚合、层层组装等常用制膜方法,将二维石墨烯纳米材料填充、交联、吸附、沉积而负载或包裹在高分子膜基质中,实现改善与优化高分子分离膜结构与性能的应用研究进展,并对二维石墨烯纳米材料在高分子分离膜的工业化应用所面临的挑战和应用前景进行了展望。厦门市产学研协同创新及科技合作项目(3502Z20172008);;海洋三所基本科研业务费专项资金资助项目(2016036);;厦门海洋高技术产业基地创业创新共享服务平台项目(16PFW008SF15);;海洋中试技术研发与检测公共服务平台建设(Bhsfs009);;厦门大学校长基金(No.20720170027

基于二维石墨烯纳米材料优化高分子分离膜的研究进展

高分子分离膜的渗透性与选择性之间存在此长彼消的Trade-off效应,且其抗污染性能、化学稳定性能也亟待提升。有机-无机杂化膜综合了有机高分子材料和无机材料的优点。近年来,纳米材料的快速发展对传统高分子膜材料具有重要的推动作用,尤其是基于二维石墨烯纳米材料开发的新型复合分离膜成为备受关注的研究热点。然而,石墨烯化学稳定性高,其表面呈惰性状态,与其他介质的相互作用较弱,且石墨烯片层之间存在较强的范德华力,易聚集而难溶于水及膜溶剂,严重阻碍了其在高分子分离膜材料中的应用。氧化石墨烯(GO)在石墨烯的表面和边缘引入了大量的含氧极性基团,有助于摆脱片层间强大的π-π堆积相互作用力,因此,GO在水及膜溶剂中具有良好的分散性能;同时,大量的含氧基团也为设计与制备改性石墨烯提供了丰富的反应位点;此外,GO还具有可规模化制备、成本较低的优点,使得GO在高分子分离膜材料中的应用备受青睐。针对聚偏氟乙烯、聚砜与聚醚砜等常用膜材料疏水性强、易污染的缺点,将它们分别与GO、改性GO或复合纳米材料等共混,通过浸没沉淀相转化法制备混合基质膜,可以有效改善混合基质膜的亲水性、膜孔结构、膜表面粗糙度、荷电性能等,从而提升混合基质膜的渗透性能与抗污染性能,甚至赋予其抑菌等新功能。在聚酰胺复合膜的超薄分离层或多孔支撑层中引入适量的GO或改性GO,通过增强超薄分离层的亲水性能、荷电性能以及优化超薄分离层的结构,从而提升纳米复合膜的选择渗透性能、抗污染性能以及耐氯性能。此外,利用GO的静电、氢键、范德华力、π-π等非共价键相互作用力,或者利用GO活性位点与交联剂反应实现共价键连接,可以通过层层组装法制备水平取向、高效堆叠的高通量GO层状膜。本文归纳了基于物理共混、界面聚合、层层组装等常用制膜方法,将二维石墨烯纳米材料填充、交联、吸附、沉积,从而负载或包裹在高分子膜基质中,实现改善与优化高分子分离膜结构与性能的应用研究进展,并对二维石墨烯纳米材料在高分子分离膜的工业化应用中所面临的挑战和前景进行了展望。厦门市产学研协同创新及科技合作项目(3502Z20172008);;\n海洋三所基本科研业务费专项资金(2016036);;\n厦门海洋高技术产业基地创业创新共享服务平台项目(16PFW008SF15);;\n海洋中试技术研发与检测公共服务平台建设(Bhsfs009);;\n厦门大学校长基金(20720170027)~

Effects of electro-acupuncture at stomach meridian acupoints on serum and urine metabolic profiles of gastric ulcer model rats

目的:采用核磁共振氢谱技术(1H NMR)研究电针胃经穴对胃溃疡模型大鼠血清和尿液代谢轮廓的影响。方法:40只SD大鼠随机分为空白组、模型组、胃经穴组和胆经穴组,每组10只。除空白组外,利用束缚冷应激法制备大鼠胃溃疡模型,造模成功后用电针分别刺激胃经组和胆经组相关穴位,收集大鼠的血清和尿液,获取一维1H NMR谱,并利用模式识别方法分析各组间的代谢轮廓差异。结果:与模型组比较,胃经穴组血清中的肌醇、甘氨酸、谷氨酰胺、异亮氨酸、缬氨酸和尿液中的肌酸酐、乳酸、醋酸盐、肌酸、琥珀酸盐、牛磺酸、甘氨酸、苯乙酰甘氨酸、尿囊素、胆碱、三甲胺、甲酸盐、甜菜碱代谢物的表达水平得到了明显地恢复(P<0.05),更接近空白组的代谢水平。结论:电针胃经穴可通过调节胃溃疡大鼠的氨基酸代谢和脂肪代谢促进胃黏膜损伤的修复。Objective: To explore the effects of electro-acupuncture at stomach meridian acupoints on serum and urine metabolic profiles of gastric ulcer model rats by application of 1H nuclear magnetic resonance(1H NMR) spectroscopy. Methods: Forty SD rats were randomly divided into the control group, model group, stomach meridian group and gallbladder meridian group, with 10 rats in each group. The gastric ulcer rat model was established by the restrained cold stress method. After modeling, the model rats were treated with electro-acupuncture at the stomach meridian and gallbladder meridian respectively, the serum and urine of rats were collected to obtain one dimensional 1H NMR spectrum, and the differences of metabolic profiles between these groups were analyzed by the pattern recognition method. Results: Compared to model group, the concentration of myo-inositol, glycine, glutamine, isoleucine, valine in serum from the stomach meridian group have obviously recovered and returning to normal level. The urinary metabolites such as Creatinine, lactic acid, acetic acid salt, acid, succinic acid salt, taurine, glycine, phenylacetyl glycine, allantoin, choline, trimethylamine, formate, betaine have also partly recovered after electro-acupuncture stimulation in the stomach meridian(P<0.05). Conclusion: Electro-acupuncture at stomach meridian acupoints could repair the gastric ulcer lesion by regulating the metabolism of lipid and amino acid in rats with gastric ulcer.国家自然科学基金项目(No.81473751,No.81260556);; 广东省自然科学基金项目(No.2014 A030313005);; 福建省自然科学基金项目(No.2015J05168);; 福建省卫生厅科研项目(No.wzpw201301)~

In_(0.5)Ga_(0.50As/In_(0.5)Al_(0.5)As应变耦合量子点的形貌和光学性质

提出了利用分子束外延方法生长In_(0.5)Ga_(0.5)As/In_(0.5)Al_(0.5)As应变耦合量子点,并分析量子点的形貌和光学性质随GaAs隔离层厚度变化的特点.实验结果表明,随着耦合量子点中的GaAs隔离层厚度从2 nm增加到10 nm,In_(0.5)Ga_(0.5)As量子点的密度增大、均匀性提高,Al原子扩散和浸润层对量子点PL谱的影响被消除,而且InAlAs材料的宽禁带特征使其成为InGaAs量子点红外探测器中的暗电流阻挡层.由此可见,选择合适的GaAs隔离层厚度形成InGaAs/InAlAs应变耦合量子点将有益于InGaAs量子点红外探测器的研究