發(fā)布時間：2021-11-15 07:07

　　“物競天擇,適者生存”,經(jīng)過長期的進化與選擇,自然界中的生命體已經(jīng)擁有了無與倫比的多級功能結(jié)構(gòu),以最為高效、靈活的方式完成了物質(zhì)交換、信息傳遞和能量轉(zhuǎn)換等復(fù)雜多樣的生命活動過程,實現(xiàn)了不同的機能。我們在感嘆其精妙的同時也在不斷學(xué)習(xí)自然的智慧,從中尋找能夠為己所用的靈感。例如,科研人員受荷葉的啟發(fā),開發(fā)了同樣能夠“出淤泥而不染”的自清潔表面;受大熊貓牙釉質(zhì)的啟發(fā),構(gòu)筑了能夠自修復(fù)的納米復(fù)合材料;受蜻蜓翅痣的啟發(fā),優(yōu)化了能夠抗震的飛機機翼平衡重錘結(jié)構(gòu)�！皫煼ㄗ匀弧币呀�(jīng)成為了我們構(gòu)筑先進高性能材料和器件的最有效途徑之一。有鑒于此,近些年來,科研人員受到生命體細胞膜上蛋白質(zhì)離子通道精確控制離子跨膜傳輸實現(xiàn)多樣功能的啟發(fā),開展了關(guān)于仿生人工納米孔道的系列研究,取得了初步的成果,實現(xiàn)了對限域空間內(nèi)離子運動的智能調(diào)控。但是,隨著研究的深入,科研人員發(fā)現(xiàn)均質(zhì)納米孔道體系單一的結(jié)構(gòu)組成限制了其對離子輸運的調(diào)控效果,若要在均質(zhì)膜內(nèi)構(gòu)筑多級孔道結(jié)構(gòu)則需要高昂的加工成本和繁瑣的制備工藝,限制了其實際應(yīng)用,因此開發(fā)新型制備工藝簡單、高穩(wěn)定性的多功能復(fù)合異質(zhì)離子傳輸膜體系勢在必行。綜合考慮上述的研究背景,本論文致... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 仿生人工納米離子通道
        1.2.1 納米孔道設(shè)計策略
        1.2.2 納米孔道構(gòu)筑方法
    1.3 納米限域離子輸運的理論基礎(chǔ)和經(jīng)典模型
        1.3.1 雙電層理論
        1.3.2 濃差極化
        1.3.3 泳動電勢
        1.3.4 連續(xù)介質(zhì)動力學(xué)
        1.3.5 離子整流性的基本理論模型
            1.3.5.1 靜電刺齒模型
            1.3.5.2 Woermann模型
            1.3.5.3 基于Poisson-Nernst-Planck(PNP)方程的模型
    1.4 納米孔道基本性質(zhì)
        1.4.1 離子/分子選擇性
        1.4.2 離子門控性
    1.5 納米孔道研究進展
    1.6 納米孔道的重要應(yīng)用
    1.7 本論文設(shè)計思想
    1.8 參考文獻
第2章 實驗試劑與測試方法
    2.1 實驗原料
    2.2 測試方法
        2.2.1 核磁共振氫譜測試(~1H NMR)
        2.2.2 傅里葉變換紅外光譜測試(FT-IR)
        2.2.3 熱重分析測試(TGA)
        2.2.4 X射線衍射(XRD)
        2.2.5 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.6 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.7 機械性能
        2.2.8 電化學(xué)性能測試
        2.2.9 仿真模擬
第3章 聚芳醚類離子聚合物的設(shè)計、制備及表征
    3.1 研究背景
    3.2 含高密度磺化六苯基苯側(cè)鏈的聚芳醚酮離子聚合物的合成及結(jié)構(gòu)表征
        3.2.1 單體DF-HS的合成
        3.2.2 單體DF-HS的核磁共振表征
        3.2.3 聚合物PAEK-HS的合成
        3.2.4 聚合物PAEK-HS的核磁共振表征
        3.2.5 聚合物PAEK-HS的紅外光譜表征
    3.3 含吡啶側(cè)鏈的聯(lián)苯聚醚砜離子聚合物的合成及結(jié)構(gòu)表征
        3.3.1 單體的合成
            3.3.1.1 2-(4-吡啶)-1,4-二甲氧基苯(Py-OMe)的合成
            3.3.1.2 2-(4-吡啶)-1,4-對苯二酚(Py-OH)的合成
        3.3.2 單體的結(jié)構(gòu)表征
        3.3.3 聚合物PPSU-Py的合成
            3.3.3.1 聚合物Py60 的合成
            3.3.3.2 聚合物Py100 的合成
        3.3.4 聚合物的結(jié)構(gòu)表征
    3.4 聚合物的粘度表征
    3.5 本章小結(jié)
    3.6 參考文獻
第4章 pH響應(yīng)性的聚芳醚/氧化石墨烯多孔異質(zhì)膜的制備及離子傳輸性能
    4.1 研究背景
    4.2 GO/Py-二維/三維多孔異質(zhì)膜的制備及結(jié)構(gòu)表征
        4.2.1 異質(zhì)膜的制備
        4.2.2 GO膜二維孔道的結(jié)構(gòu)表征
        4.2.3 PPSU-Py膜的微觀形貌表征
    4.3 電化學(xué)測試裝置
    4.4 GO/Py-二維/三維多孔異質(zhì)膜的跨膜離子傳輸性能研究
        4.4.1 pH響應(yīng)離子門控性質(zhì)
        4.4.2 離子整流性質(zhì)
    4.5 PPSU-Py層與GO層之間的穩(wěn)定性表征
    4.6 鹽差發(fā)電性能
    4.7 本章小結(jié)
    4.8 參考文獻
第5章 聚芳醚Janus多孔膜的離子傳輸性能及其在高性能鹽差發(fā)電器件中的應(yīng)用研究
    5.1 研究背景
    5.2 聚芳醚Janus多孔膜的制備及結(jié)構(gòu)表征
        5.2.1 聚芳醚Janus多孔膜的制備
        5.2.2 聚芳醚Janus多孔膜的微觀形貌表征
    5.3 離子跨膜傳輸性質(zhì)研究
        5.3.1 電化學(xué)測試裝置
        5.3.2 表面電荷密度
        5.3.3 離子整流效應(yīng)
            5.3.3.1 仿真模型的建立
            5.3.3.2 納米孔道內(nèi)離子整流效果的仿真理論模擬
        5.3.4 Janus多孔膜鹽差發(fā)電的優(yōu)勢方向
        5.3.5 電極校正
        5.3.6 離子選擇性
    5.4 鹽差發(fā)電性能
        5.4.1 能量轉(zhuǎn)換效率
        5.4.2 Janus多孔膜鹽差發(fā)電器件的穩(wěn)定性
            5.4.2.1 熱穩(wěn)定性
            5.4.2.2 尺寸穩(wěn)定性
            5.4.2.3 機械性能
    5.5 本章小結(jié)
    5.6 參考文獻
第6章 結(jié)論
個人簡介
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及專利
致謝



本文編號：3496289