項目名稱： 功能納米材料的合成、結(jié)構(gòu)、性能及其應(yīng)用探索研究

推薦單位： 北京市

項目簡介： 該項目屬于無機(jī)合成化學(xué)領(lǐng)域。

納米材料的合成、結(jié)構(gòu)與性能研究是當(dāng)代化學(xué)與材料科學(xué)中最富挑戰(zhàn)性的前沿領(lǐng)域，深入開展納米材料合成方法學(xué)研究，解決納米材料的可控合成與制備難題，揭示物質(zhì)在納米尺度上結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，是推動納米科技從基礎(chǔ)研究走向應(yīng)用的關(guān)鍵。本項目取得了如下創(chuàng)新性成果：

1．創(chuàng)立了通用性的單分散納米材料"液/固/溶液"相轉(zhuǎn)移合成方法，揭示了不同相界面化學(xué)反應(yīng)調(diào)控機(jī)理，解決了納米材料制備過程中的成核、生長、尺寸與形貌均一性調(diào)控難題，實現(xiàn)了用同一種方法制備出數(shù)十種像貴金屬、氧化物（磁性、介電）、稀土熒光粉、半導(dǎo)體量子點(diǎn)等這樣一些不同種類的功能性單分散納米晶。為納米生物、醫(yī)藥、環(huán)境等交叉科學(xué)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，在國際上產(chǎn)生了重大影響。

2． 首次水熱合成出具有層狀結(jié)構(gòu)的鉍及鈦酸鹽納米管，提出了納米管層狀卷曲形成機(jī)制；由此開辟了空心及一維納米材料水熱/溶劑熱合成新路徑，并合成出包括Bi、W、WS2、MoS2、MnO2、V2O5/VO2納米管/線、鈦酸鹽、硅酸鹽納米管/線、稀土化合物納米管/線/富勒烯球等系列具有廣闊應(yīng)用前景的功能納米材料。為實現(xiàn)納米材料規(guī)模化制備及納米器件等領(lǐng)域的開拓提供了關(guān)鍵技術(shù)。

3．發(fā)現(xiàn)了具有特定晶形與晶面的CeO2納米材料對一氧化碳催化氧化反應(yīng)的結(jié)構(gòu)敏感特性，并在烯烴的環(huán)氧化等多個催化反應(yīng)體系中得到驗證，從而初步揭示出納米材料的催化各向異性特征。

該成果共計在SCI刊物上發(fā)表論文181篇，其中影響因子3.0以上103篇，包括Nature 1 篇，Angew. Chem. Int. Ed. 10 篇，J. Am. Chem. Soc. 3 篇，Adv. Mater. 9 篇，Chem. Eur. J.16篇, 其中21篇論文入選1997-2007年國際Highly Cited Papers，占同期中國入選論文總數(shù)（2663篇）的0.789％，占全國化學(xué)入選論文總數(shù)（501篇）2.79％，占全國材料學(xué)科入選論文總數(shù)（337篇）2.08％，主要論文SCI他引3584次。多次在國際學(xué)術(shù)會議上作大會邀請報告，受邀為Acc. Chem. Res.等撰寫綜述性論文4篇。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)： 核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：

1. 創(chuàng)立了一種普適性的"液相－固相－溶液"相轉(zhuǎn)移、相分離單分散納米晶合成方法。利用金屬離子與表面活性劑分子間作用原理，通過對不同界面化學(xué)反應(yīng)的控制，實現(xiàn)了貴金屬、半導(dǎo)體、磁性、介電、熒光納米晶等數(shù)十種不同系列單分散納米晶的制備。Science Watch以"A great leap forward in nanotechnology"為題對該工作給予了高度評價："revolutionize their synthesis"、"will almost certainly be seen as a landmark in their production."。該成果入選"2005年度中國基礎(chǔ)研究十大新聞"。應(yīng)邀對單分散納米晶合成方法、組裝及性能研究進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)、評述與展望（Acc. Chem. Res. 2007, 40, 635-643；Chem. Commun. 2007, 2901-2910）（無機(jī)合成化學(xué)研究領(lǐng)域，代表性論文1）

2． 首次報道了水熱法合成具有層狀結(jié)構(gòu)的鉍、鈦酸鹽納米管，揭示了納米管層狀卷曲形成機(jī)制，并在此基礎(chǔ)上合成出包括Bi、W、WS2、MoS2、MnO2、V2O5/VO2納米管/線、鈦酸鹽、硅酸鹽納米管/線、稀土化合物納米管/線等系列具有廣闊應(yīng)用前景的一維功能納米材料；開拓了系列功能納米材料制備新技術(shù)。論文發(fā)表在德國《應(yīng)用化學(xué)》、《美國化學(xué)會志》等雜志上，主要論文被Nature、Science、JACS、Angew. Chem.等SCI學(xué)術(shù)期刊正面他人引用達(dá)2000余次。在一維納米結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的研究引起了國際上的廣泛關(guān)注，受Inorg. Chem.與Nanotechnology雜志邀請就該領(lǐng)域研究進(jìn)展撰寫兩篇綜述（Inrog. Chem. 2006, 45, 7522-7534； Nanotechnology 2006, 17, S253-S261）。（無機(jī)合成化學(xué)研究領(lǐng)域，代表性論文2，3，4，5，6，7，8）

其它重要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：

3. 發(fā)現(xiàn)了具有特定晶形與晶面的稀土氧化物納米結(jié)構(gòu)材料，提出了納米晶特定晶形與晶面影響結(jié)構(gòu)敏感催化反應(yīng)的概念，并在表面增強(qiáng)拉曼、氣敏等領(lǐng)域的研究中，觀察到不同晶面的納米粒子具有不同的表面增強(qiáng)效應(yīng)，揭示了納米材料豐富的表面特性；此外，將熒光、磁性等功能納米材料與生物分子結(jié)合，利用熒光能量共振轉(zhuǎn)移與磁分離實現(xiàn)了生物分子的痕量檢測。（無機(jī)合成化學(xué)研究領(lǐng)域，代表性論文9，10）

主要完成人： 李亞棟

作為項目負(fù)責(zé)人提出研究計劃與方案，負(fù)責(zé)基金項目的申請，負(fù)責(zé)項目的設(shè)計與規(guī)劃、研究方向和內(nèi)容的確定以及方案的指導(dǎo)與實施，提出本項目的主要學(xué)術(shù)思想與研究思路，擔(dān)任十篇代表性論文的唯一通訊聯(lián)系人和項目全部論文的通訊聯(lián)系人，是全部三個發(fā)現(xiàn)點(diǎn)的主要完成人。該研究工作占據(jù)本人當(dāng)時工作量約70％。

王訓(xùn)

作為主要參加者參予了主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1、2的實驗設(shè)計、論文撰寫工作。是多篇重要論文的第一作者（代表論文1、4、5）。該研究占據(jù)本人當(dāng)時工作量約80％。

彭卿

作為主要參加者參予了主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2、3的實驗設(shè)計、論文撰寫工作。是多篇重要論文的第一作者（代表性論文6）。該研究占據(jù)本人當(dāng)時工作量約80％。

孫曉明

他于攻讀博士期間，作為項目的主要參加者，參予了主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2、3的研究工作，是本成果數(shù)篇代表論文的實驗主要完成人和第一作者（代表性論文7、8）。該研究占據(jù)本人當(dāng)時工作量約80％。

李曉林

他于攻讀博士期間，作為項目的主要參加者，參予了主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2的研究工作，是本成果多篇論文的實驗主要完成人和第一作者（代表性論文3第二作者）。該研究占據(jù)本人當(dāng)時工作量約80％。