有机/无机复合介孔膜支撑阵列纳米-液/液界面上选择性离子转移反应的研究

采用新型的有机/无机复合介孔膜作为模板支撑得到阵列纳米-液/液界面，利用伏安法研究在该阵列纳米-液/液界面上的电荷转移反应过程，包括简单离子转移和加速离子转移，探索其反应机理、以及相关的热力学和动力学数据。利用具有不同介孔孔径的复合介孔膜所支撑得到的具备不同纳米尺寸的阵列纳米-液/液界面的尺寸选择性，考察具有不同离子尺寸的离子在该界面上的尺寸选择性转移反应和生物聚离子的转移过程；通过对介孔孔径内壁进行化学修饰改变介孔内部的电荷或者化学环境，从而在该阵列纳米-液/液界面上进行电荷和化学选择性离子转移反应研究；通过以上系统地研究离子在该有机/无机复合介孔膜支撑的阵列-纳米液液界面上的尺寸、电荷和化学选择性转移反应，探索其模拟生物膜中离子通道，及其在受电流控制的膜萃取、电化学检测、液/膜传感器和超滤膜分离等多个领域中的应用前景。

本课题属界面电化学、膜科学和材料学交叉学科。在微、纳米液/液界面电化学研究领域中，除了利用微、纳米玻璃管支撑液/液界面从而构建微、纳米液/液界面，此外，利用各种多孔膜材料支撑液/液界面构建阵列微、纳米液/液界面，进而研究该界面上电荷转移反应过程也是其中一个重要的研究方向，可称之为“膜支撑液/液界面电化学”。.膜支撑液/液界面电化学中支撑液/液界面的多孔膜材料目前主要采用无机或有机多孔膜，例如聚酯膜、阳极氧化铝膜、沸石膜等。而利用有机/无机复合膜支撑液/液界面,特别是利用介孔材料(2.0nm≤孔径≤50nm)支撑液/液界面电化学的研究还鲜见报道。随着材料科学的不断发展，近十年来，一种以多孔膜（无机或者有机多孔膜）为硬模板制备而成的、具有新颖孔中孔结构的膜材料---复合介孔氧化硅膜因其独特的结构和广泛的应用引起了人们极大的关注。然而，这类新颖的复合介孔氧化硅膜应用于膜支撑液/液界面电化学还未见报道。.本课题提出采用两种不同的合成方法，即微波辅助合成法、抽滤法，并结合溶剂萃取的方法，利用两种不同性质的有机多孔膜，即聚碳酸酯（PC）膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜作为硬模板，以及三种不同的表面活性剂（CTAB、P123、F127）为结构导向剂，分别制备出五种不同的有机/无机复合介孔氧化硅膜；另外，利用各种材料表征方法，例如扫描电镜、能量分散光谱仪、透射电镜、X射线衍射、热重分析和N2吸脱附等对其结构进行了表征，结果表明：所合成的有机/无机复合介孔氧化硅膜具有独特的孔中孔结构，膜内介孔孔径为3.0-8.0纳米；根据所制备的有机/无机复合介孔氧化硅膜不同的结构和性质，将其应用于液/液界面、固/液界面电化学和纳滤，发现其在生物酶的固定、电催化、传感器、分子纳滤等领域中具有潜在的应用前景。值得注意是PET为硬模板制备的有机/无机复合介孔膜（PET-HMSM）首次应用于液/液界面电化学，研究结果表明：这种PET-HMSM支撑的液/液界面表现出介孔尺寸选择性和不对称的扩散场，并可应用于尺寸选择性分离小离子和生物大分子以及制备膜器件。.在上述所完成的研究工作基础上，本课题组已独立和联合发表SCI论文5篇，其中影响因子IF大于5的一篇，大于3的两篇，另一篇所刊载的期刊（原J.Mater. Chem(IF6.0)的分刊）影响因子尚未公布。此外，一篇综述性论文已投稿，另两篇研究论文已完成初