膠體與界面化學
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-10
膠體與界面化學的實例教程
曾獲第二屆“全國創新爭先獎”、國際水協會-首創“水星獎”科學創新類-金獎、中國膠體與界面化學優秀青年學者獎、中國化學會青年化學獎等，入選IUPAC全球青年化學家元素周期表元素代言人，并受邀參加了央視CCTV《人物-故事》及《百家講壇》欄目。現任《Chinese Chemical Letters》副主編、《Advanced Fiber Materials》、《應用化學》和《物理化學學報》青年編委、Cell 旗下《Cell Reports Physical Science》顧問委員會委員、中國化學會仿生材料化學委員會委員、國際仿生工程學會青年委員會委員等。
課題組目前開展的研究工作包括：膠體與界面化學，仿生/智能多尺度孔道系統，膜科學與技術，微流體，納流離子學，界面科學，物理化學，電化學和用于節能和生物醫學應用的微納制造。團隊常年招收優秀教師、本科生、研究生和博士后，聯系方式：houxugroup@163.com。
展開 Feringa首次化學合成了光驅動的分子馬達，它類似于四沖程的循環內燃機，在循環溫度或光照驅使下，分子在四種構型之間持續變換從而實現連續轉動。
生物馬達將消耗的能量轉化為動能或機械能，而且轉化效率明顯優于內燃機和電動機。這是因為生物分子是以組裝體的形態進行工作的，組裝后的生物分子之間相互合作可以進行一系列如細菌鞭毛的旋轉和細胞的移動等生命過程。但是在膠體科學和納米技術這一領域，通過純粹的合成技術制備自組裝的納米即微米尺寸的馬達仍具有很大的挑戰。
偶氮苯是一種常見的光敏性材料，在光的刺激下會改變自身的極性。液晶能夠很好得控制光的偏振及強度，在日常生活中應用廣泛。為了得到一個純合成的光驅動馬達，科羅拉多大學的Ivan I. Smalyukh教授將數億個偶氮苯分子在二氧化硅膠體薄盤表面自組裝形成單分子層，然后將其分散在向列型液晶中。在低強度的非結構化光（~1 nW）驅動下，制備得到了可以進行高度可控持續旋轉的微米粒子。
組裝后的偶氮苯在微粒表面與液晶的光軸耦合，通過光的偏振變化對兩者的共同旋轉進行調控；微粒旋轉會導致液晶扭曲從而進一步引起光的偏振變化，造成連續的光學機械循環和單向微粒旋轉。
圖1 二氧化硅膠體薄片和偶氮苯在向列型液晶中的示意圖
圖2 在光驅動下，膠體微粒旋轉的表征
結果表明，作者利用分子組裝成功制備了光驅動分子回旋馬達。并且作者揭示了基于液晶實現周期振動和持續單向旋轉等不同膠體動力學的反饋機理，同時利用光強和微粒的幾何形狀調控微粒的角速度。
該工作發表在《自然?通訊》上（Nature Communications DOI: 10.1038/s41467-018-07518-x）
來源：高分子科學前沿
展開 其中，由于空間電荷層導致的界面問題是影響高功率密度固體電池性能的重要因素，包括正極與固態電解質界面上的接觸不良、極化增加等。
【成果簡介】
近日，中科院化學所的郭玉國研究員和萬立駿院士（共同通訊）課題組，將優質的離子導體緩沖層Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3修飾到LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2上，減輕極化現象，提高動力學特性。采用具有界面電勢分析功能的原子力顯微鏡，研究修飾后正極的優異動力學的形成機理，揭示界面緩沖層對電勢分布和極化的影響。研究發現固態電池具有優異的循環穩定性和較高的倍率性能，這有助于固態電池中界面問題的研究。相關成果以“Mitigating Interfacial Potential Drop of Cathode–Solid Electrolyte via Ionic Conductor Layer To Enhance Interface Dynamics for Solid Batteries”為題發表在JACS上。
【圖文導讀】
圖 1 L-NCM的XRD和TEM結構表征
（a）L-NCM的精修XRD圖；
（b）L-NCM的TEM圖像；
（c）L-NCM的HRTEM晶格條紋像；
（d）L-NCM的TEM圖及其EDS圖。
圖 2 P-NCM和L-NCM的動力學性能表征圖
（a）P-NCM的變速CV曲線圖；
（b）L-NCM的變速CV曲線圖；
（c）充電過程中，兩個正極的GITT和準平衡電位曲線；
（d）GITT曲線中，兩個正極的電壓極化和歐姆極化圖。
展開 要研究異質結如何提高光催化劑的性能等光催化劑界面問題，必須在原子水平揭示異質結如何將半導體光催化劑與助催化劑相結合
。
例如，異質結光催化劑界面是否存在化學鍵(界面化學鍵)的作用，界面化學鍵對光催化劑光生電荷轉移、反應物吸附以及催化反應活化能的影響規律等科學問題，這方面的研究是目前光催化研究的前沿領域。
近日， 杭州電子科技大學元勇軍教授課題組與東南大學管杰教授合作，利用黑磷(BP)納米片邊緣P原子具有不飽和的配位環境，在BP納米片邊緣直接生長Ni2P助催化劑，合成了含有Ni-P界面化學鍵的Ni2P-BP光催化劑。Ni-P界面化學鍵可作為原子級載流子傳輸通道，減少了電子從BP到Ni2P助催化劑的傳輸距離，降低了界面電荷傳輸能壘，增強了光催化劑固氮及制氫性能。相關論文以題為“Identifying the role of interface chemical bonds in activating charge transfer for enhanced photocatalytic nitrogen fixation of Ni2P-black phosphorus photocatalysts”發表于Applied Catalysis B: Environmental。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337321004008
在這項工作中，通過電化學膨脹法將BP塊體剝離為BP納米片，同時利用BP納米片邊緣P原子具有不飽和的配位環境誘導金屬Ni離子與其反應，在BP納米片邊緣選擇性生長Ni2P助催化劑，同時在BP納米片與Ni2P界面處形成了含豐富的Ni-P界面化學鍵。
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在半導體表面修飾助催化劑形成異質結可顯著提高光催化劑性能，但異質結光催化劑界面狀態對光催化劑性能的影響規律仍然是該領域面臨的關鍵科學難題之一。 要研究異質結如何提高光催化劑的性能等光催化劑界面問題，必須在原子水平揭示異質結如何將半導體光催化劑與助催化劑相結合 。 例如，異質結光催化劑界面是否存在化學鍵(界面化學鍵)的作用，界面化學鍵對光催化劑光生電荷轉移、反應物吸附以及催化反應活化能的影響規律等科
馬達和機械的小型化，尤其是納米和微米級馬達的發展會引領新的工業革命。但是小型化之路也充滿荊棘。Feringa首次化學合成了光驅動的分子馬達，它類似于四沖程的循環內燃機，在循環溫度或光照驅使下，分子在四種構型之間持續變換從而實現連續轉動。
生物馬達將消耗的能量轉化為動能或機械能，而且轉化效率明顯優于內燃機和電動機。這是因為生物分子是以組裝體的形態進行工作的，組裝后的生物分子之間相互合作可以進行一系列如細菌鞭毛的旋轉和細胞的移動等生命過程
【引言】
鋰離子電池是目前商業化應用較為廣泛的新能源器件。但是鋰離子電池不能在高溫、高壓、含水等特殊場合使用，因為鋰離子電池在這些場合下存在嚴重的安全問題。其中最主要的就是鋰離子電池的電解液是液態的，容易發生泄漏、分解和變質等問題，導致電池發生爆炸、泄漏和失效等問題。因此開發不含液態電解質的固態電池就變得尤為重要。其中，由于空間電荷層導致的界面問題是影響高功率密度固體電池性能的重要因素，包括正極與固態電解質界面上的接觸不良
