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中南大学化学工程

无机非金属材料的发展方向

中南大学化学工程

1、中南大学化学化工学院功能有机高分子研究所成立于2003年5月，现有成员12人，其中教授5名，副教授3名，具有博士学位10人。现任所长是潘春跃教授。研究所主要从事功能高分子材料和有机化学的科研和教学工作。近年来，相继承担了“九五”、“十五”国家重点科技攻关项目、国家高技术（863）项目、国家自然科学基金项目和横向科研项目等30多项，获省部级科技进步奖6项，成果鉴定4项，专利10余项，发表OO200余篇。主要研究方向为：导电高分子材料（太阳能电池、锂离子电池用电极材料与聚合物电解质材料）；相变储能材料；控制释放载体材料（智能凝胶材料）；特种功能涂料（空调用铝箔用亲水涂料、反射隔热涂料）；医药原料及中间体合成；药用活性成分提取与分离；不对称合成与手性拆分；有机合成新方法研究；室温或低热固相反应的基础与应用研究；电池性能评价与废电池的回收利用等。可招收有机化学、高分子化学与物理、应用化学等专业的研究生。

2、 光电有机高分子材料的制备、结构、性能与应用研究：围绕新能源与储能技术领域研究前沿，开展光电有机高分子功能材料的基础和应用研究。研究兴趣包括锂电池用全固态聚合物电解质材料、电解液，染料敏化太阳能电池和聚合物太阳能电池关键材料。

3、智能凝胶材料的制备、结构、性能与应有研究：设计合成新型智能凝胶材料，在对其结构与性能关系研究的基础上，重点开展智能凝胶材料在药物控制释放体系、凝胶负载催化剂、相变蓄热材料等中的应用研究。

4、药用活性成分提取与分离：包括药用植物中活性物质的提取分离、结构鉴定及活性筛选；药用植物中活性物质提取分离新方法研究（双水相萃取、酶解提取、超临界流体萃取、半仿生提取等）；天然产物活性成分的结构修饰及全合成研究；天然植物的资源化综合利用研究；

无机非金属材料的发展方向

1、 从一开始，模型对于MXenes的结构和性质的研究起到了重要的作用。实际上，最初的ML-MXene的结构是-OH终止Ti3C2层，并在此基础上，出现了密度泛函理论（DFT）模拟。

2、 MXene仍是MAX相的六方晶体结构，空间群为P63/mmc，过渡金属原子与碳或氮原子按照M/X……M的顺序依次交替排列，碳或氮原子位于过渡金属原子形成八面体的中心［M6X］，如图1a）所示。溶液刻蚀法制备的MXene 表面一般附有-O、-F和-OH等OO团，理论计算预测这些OO团位于Hollow2位置时，结构最稳定。有关人员利用理论计算结合实验的方法证明了MXene的表面主要是-OH，其次是少量的-O和-F，通过真空高温退火，可以减少-F和-OH，形成-OOO团的MXene。图1 a）即为F/O位于Hollow2位置时，Ti3C2Tx的结构示意图，根据相关研究结果显示，其晶格参数a= 0.30505 nm，c= 986 nm。 可以清楚地从图1 b）的扫描电镜图看到MXene的片层形貌。高分辨透射电镜下也观察到了“拱形”和“卷轴”形貌的Ti3C2Tx，这些是二维晶体所具有的典型形貌特征。研究人员利用紧束缚密度泛函理论研究了MXene纳米管。纳米管的半径越大，管壁越薄，Tin+1Xn和Tin+1XnTx纳米管结构越稳定，且均表现出金

3、 虽然理论预测MXene具有中温抗氧化性，另有研究发现：在1150℃的空气气流中，Ti3C2Tx在5s内即被氧化，形成TiO2碳纳米复合材料。水热和CO2气氛（在150℃到500℃范围）也能将MXene氧化。说明MXene抗氧化能力不及碳材料，使用过程中需气氛保护。

4、插层是许多层状常见的现象材料的量，层与层之间的键是不很强，如石墨和粘土。同样，在MXenes中，在M之间的弱键N+1XN层允许在Ti3C2各层之间插入不同的物质（有机或无机分子）的插入。在MAX相阶段，N（EF）是以M3d轨道为主。参看Ti2AlC（图1），很明显，由于杂交Ti3D-C2P和Ti的3d-Al系3S轨道EF组装成两个子带：子带A，这是邻近EF并且由杂交的Ti的3d-Al系OO轨道；子频带B，低于EF-10-3伏特之间。