項目名稱： 新型稀土和半導體光電材料及納米復合材料的基礎研究與應用探索

推薦單位： 吉林省

項目簡介： 本項目屬于無機化學學科，是無機固體化學研究的國際前沿課題，系統地研究了多種雜化材料、復合材料和納米材料的合成、組成、形態結構與發光、催化和熱電等性能的關系和變化規律，獲得一系列創新性的研究成果：

將稀土有機配合物通過Si-C共價鍵嫁接到有機/無機雜化材料的骨架上和雜化中孔薄膜材料的骨架上，制備出國內外未見報道的穩定性好、發光性能優異的互穿網絡雜化材料；以原位法制備了三種稀土（Nd3+, Er3+, Yb3+）干凝膠近紅外雜化發光材料，實驗和Judd-Ofelt理論計算結果表明，在光波導放大方面具有潛在應用前景。

制備了氟取代的三元配合物和相應的電致發光器件，提高了發光效率和穩定性，其性能達到和超過國際同類器件的水平；開發出一種簡單易控制備發光薄膜及實現其圖案化的方法，制備了各種無機薄膜發光材料，國內外尚未見任何報道，有可能用這種簡單技術直接制備各種顯示屏。

制備出粒徑、組成和表面性質可控的單分散Au-Ag（Au-Pt）納米粒子，具有很高的催化活性和表面增強拉曼散射效果；通過調節加入表面活性劑的濃度實現了對碲化銻產物形貌的控制，得到了世界上首例單晶碲化物納米帶。

制備了0.5－3.0 μm的非團聚球形LaGaO3: Eu3+/Dy3+/Tm3+/Tb3+/Sm3+新型場發射顯示材料，其發光亮度和顯色指數均優于日本日亞公司生產的藍粉和黃粉；研究了過渡金屬納米團簇體系的幾何結構與電子結構規律，指出了對于不同體系那種密度泛函方法更加可靠。

上述工作在J. Am. Chem. Soc., Adv. Func. Mater., Chem. Mater., 等國內外著名期刊上共發表SCI收錄論文307篇，其中IF>3的62篇，IF為2－3之間論文57篇。被他人引用1977次，特別是Chem.Rev., J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem.，Adv. Mater.等期刊較大篇幅的引用我們的工作，受到了廣泛好評。項目負責人曾任第一屆中日雙邊會和第二屆中日韓國際會議主席，課題組參加國際會議做邀請報告25次，已授權專6項。

主要發現點： 我們瞄準新型多種雜化材料、復合材料和納米材料的前沿研究領域，系統地研究了材料的設計合成、組成、形態結構與性能之間的關系及變化規律。取得主要創新成果如下：

1．核心發現點：

(1) 通過原位合成的方法，創新性地將稀土有機配合物通過Si-C共價鍵嫁接到有機/無機雜化材料互穿網絡的骨架上，使材料的穩定性和發光性能顯著提高，該制備方法被國內外同行紛紛采用。成果分別發表Chem. Mater.14, 3651, (2002)上，他人引用70次，成為該領域經典文獻之一；Chem. Commun.1212,(2001)上，他人引用42次，為該領域的發展做出了重要的貢獻。(無機固體化學)

(2) 合成了氟取代的稀土銪三元配合物并制備了電致發光器件，其中七氟和五氟配合物的最大亮度達到1000 cd/m2，電流效率分別達到4.14，5.41 cd/A，流明效率分別達到2.28, 3.11 lm/W，已經達到或超過了國際上報道的同類型器件的EL性能，論文發表在 Inorg. Chem. 44,1611, (2005)上，他人引用27次。(無機固體化學)

(3) 首次把溶膠-凝膠法與毛細管微模板軟石印技術結合在一起來實現發光薄膜的圖案化，有可能用這種簡單技術直接制備各種顯示屏，論文發表在Chem. Mater. 14, 2224, (2002)，他人引用46次。(無機固體化學)

(4) 首次制備出粒徑、組成和表面性質可控的單分散Au-Ag(Pt, Pd）納米粒子, 具有很高的催化活性和表面增強拉曼散射效果。該研究成果分別發表在Chem. Commun. 144, (2002)上，他引31次；J. Mater. Chem. 14, 1005, (2004)上，他引16次；J. Mater. Chem. 12,156, (2002)上，他人引用22次。(無機合成化學)

(5) 用SiO2微球為模板，成功地制備出新型核殼結構發光材料SiO2@YVO4:Eu3+，實現了形貌調控。論文發表在Chem. Mater. 17, 1783, (2005)上，被他人引用18次。(無機合成化學)

(6) 研究了過渡金屬納米團簇體系的幾何結構與電子結構規律，指出了對于不同體系那種密度泛函方法更加可靠。論文發表在J. Chem. Phys.121,4699, (2004)上，他人引用4次。(無機固體化學)

(7) 一維碲化銻納米材料合成方法取得了重大突破, 得到了世界上首例單晶碲化物納米帶，相關研究成果發表在美國化學會志（J. Am. Chem. Soc. 128, 16490, 2006）上，審稿人一致認為該研究成果對材料科學領域具有極其重要的貢獻。(無機合成化學)

2．其它重要發現點：(8)以原位法制備了三種稀土（Nd3+, Er3+, Yb3+）近紅外干凝膠雜化材料。實驗和Judd-Ofelt理論計算結果表明，鉺雜化材料具有潛在的光波導放大應用，論文發表在Adv. Func. Mater. 15, 1041,(2005)上，他人引用7次。(無機合成化學) (9)制備了0.5－3.0 μm的非團聚球LaGaO3:Eu3+/Dy3+/Tm3+/Tb3+/Sm3+新型場發射顯示材料，發光亮度和顯色指數均優于日本日亞公司生產的藍粉和黃粉，該論文發表在J.Appl.Phys.100,124306, (2006)上，申請中國發明專利1項（申請號：200610016561.0, 2007）。(無機固體化學)

主要完成人： 張洪杰

作為項目的負責人，自始至終指導全部研究工作，包括課題的選擇、基金申請、實驗方案的確定和數據分析及成果整理等各個環節都起到了主導作用。是核心發現點和主要發現點的提出者和完成者。(1)創新性地通過Si-C鍵共價嫁接的方法，制備出新型的互穿網絡稀土有機－無機雜化材料,使其穩定性和發光性能大幅度提高；(2)開發了一類新型氟取代的電致發光材料，其器件的效率達到或超過文獻同類器件的數值；(3)制備出粒徑、組成和表面性質可控的單分散Au-Ag（Pt, Pd） 納米粒子, 具有很高的催化活性和表面增強拉曼散射效果; (4)通過水熱合成的方法，獲得了世界上首例單晶碲化銻納米帶。

工作總量約占70%。

林君

作為本項目的主要完成人，自始至終參與整體研究工作，是核心發現點和主要發現點的主要完成人之一。（1）首次把溶膠－凝膠法與毛細管微模板軟石印技術結合在一起來實現發光薄膜的一步圖案化，有可能用這種簡單技術直接制備各種顯示屏；（2）用SiO2微球為模板，通過形貌調控，成功地制備出新型核殼結構發光材料SiO2@YVO4:Eu3+，有潛在的應用前景；（3）成功地制備了0.5－3.0 μm的非團聚球形LaGaO3: Eu3+/Dy3+/Tm3+/Tb3+/Sm3+新型場發射顯示材料， 其發光亮度和顯色指數均優于日本日亞公司生產的藍粉和黃粉。

工作總量約占60%。

武志堅

作為本項目的主要完成人，參與了整體研究工作，是核心發現點和主要發現點的主要完成人之一。研究了過渡金屬納米團簇體系的幾何結構與電子結構規律，指出了對于不同體系那種密度泛函方法更加可靠。發現對于所研究的密度泛函方法，他們對于幾何結構的預測均比較可靠，但對于電子結構性質，如能量、電子親和勢、振動頻率等，所得到的結果與所選用的方法密切相關，在實際研究中應精心選擇。

工作總量約占55%。