單分散光電功能納米材料合成與分離

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單分散光電功能納米材料合成與分離單分散納米粒子及其組裝體具有獨特的光、電、磁、催化等物理、化學特性，在非線性光學、磁存儲、催化、傳感等領域具有極為廣闊的應用前景。

目錄

技術原理、技術要點

本項目針對金屬、半導體、氧化物和碳材料等單分散納米顆粒開展納米結構精準調控合成方法，並實現其有序組裝。針對部分單分散無機納米顆粒合成條件苛刻或製備方法受限的問題，建立了基於密度梯度離心的「納米分離」新方法，使得納米顆粒純化效率和分離精度大大提高。重點解決了納米顆粒團聚、在密度梯度液中穩定化和密度梯度與膠體密度匹配三類關鍵技術難題。

主要研究內容與科學發現如下

（1）發展並完善了密度梯度離心方法。將原先用於生物領域大分子分離的密度梯度離心分離方法遷移到納米顆粒體系中，並證實可作為一種高效的分離膠體納米材料的方法，可根據化學性質，結構，尺寸和形貌等差異實現分離。並突破水相分離體系的限制，提出了揮發性有機物混配和「有機溶劑+高聚物」的組合策略，建立了分別適用於水相和有機相的通用的無機納米顆粒分離新方法。並建立了典型膠體顆粒體系的分離模型。

（2）發展了精準合成與有效分離結合的方法。結合「密度梯度離心分離法」作為單分散顆粒合成優化的輔助和拓展，發展了操作簡便、普適性強的單分散納米顆粒製備方法。通過該方法獲得了一系列難以合成的單分散納米顆粒（如超短碳納米管、單分散石墨烯等），發現了結構均一性導致的功能特異性，證實了有限長度碳納米管能帶展寬效應等理論預測，並以納米分離為指引，發展了CdS等納米結構定向可控合成方法。

（3）通過構建「管中實驗室」，實現了納米顆粒合成機理、原位反應與組裝過程的監測與分析。實現了納米顆粒的可控分離、高效純化與超濃縮。促進了納米結構液相合成方法學與組裝方法學的進步；在此基礎上，以分離輔助合成、組裝，在合成中實現有序納米陣列結構的構築，為未來納米材料的器件化應用提供了新的製備工藝。

該項目獲得8項國家發明專利，1項國際PCT發明專利。發表SCI論文50餘篇。主要技術已在柔性透明電極，凹土提純等領域應用，產品打入日本、美國等國家。對於礦山、微電子等領域具有重要的實際意義和巨大的經濟效益潛力。