項目名稱： 功能納米材料的合成、結構、性能及其應用探索研究

推薦單位： 北京市

項目簡介： 該項目屬于無機合成化學領域。

納米材料的合成、結構與性能研究是當代化學與材料科學中最富挑戰(zhàn)性的前沿領域，深入開展納米材料合成方法學研究，解決納米材料的可控合成與制備難題，揭示物質在納米尺度上結構與性能關系，是推動納米科技從基礎研究走向應用的關鍵。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"相轉移合成方法，揭示了不同相界面化學反應調控機理，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控難題，實現了用同一種方法制備出數十種像貴金屬、氧化物（磁性、介電）、稀土熒光粉、半導體量子點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)境等交叉科學的發(fā)展提供了物質基礎，在國際上產生了重大影響。

2． 首次水熱合成出具有層狀結構的鉍及鈦酸鹽納米管，提出了納米管層狀卷曲形成機制；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用前景的功能納米材料。為實現納米材料規(guī)模化制備及納米器件等領域的開拓提供了關鍵技術。

3．發(fā)現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的結構敏感特性，并在烯烴的環(huán)氧化等多個催化反應體系中得到驗證，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（2663篇）的0.789％，占全國化學入選論文總數（501篇）2.79％，占全國材料學科入選論文總數（337篇）2.08％，主要論文SCI他引3584次。多次在國際學術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)現點： 核心發(fā)現點：

1. 創(chuàng)立了一種普適性的"液相－固相－溶液"相轉移、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反應的控制，實現了貴金屬、半導體、磁性、介電、熒光納米晶等數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年度中國基礎研究十大新聞"。應邀對單分散納米晶合成方法、組裝及性能研究進展進行了系統(tǒng)總結、評述與展望（Acc. Chem. Res. 2007, 40, 635-643；Chem. Commun. 2007, 2901-2910）（無機合成化學研究領域，代表性論文1）

2． 首次報道了水熱法合成具有層狀結構的鉍、鈦酸鹽納米管，揭示了納米管層狀卷曲形成機制，并在此基礎上合成出包括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。論文發(fā)表在德國《應用化學》、《美國化學會志》等雜志上，主要論文被Nature、Science、JACS、Angew. Chem.等SCI學術期刊正面他人引用達2000余次。在一維納米結構領域的研究引起了國際上的廣泛關注，受Inorg. Chem.與Nanotechnology雜志邀請就該領域研究進展撰寫兩篇綜述（Inrog. Chem. 2006, 45, 7522-7534； Nanotechnology 2006, 17, S253-S261）。（無機合成化學研究領域，代表性論文2，3，4，5，6，7，8）

其它重要發(fā)現點：

3. 發(fā)現了具有特定晶形與晶面的稀土氧化物納米結構材料，提出了納米晶特定晶形與晶面影響結構敏感催化反應的概念，并在表面增強拉曼、氣敏等領域的研究中，觀察到不同晶面的納米粒子具有不同的表面增強效應，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合，利用熒光能量共振轉移與磁分離實現了生物分子的痕量檢測。（無機合成化學研究領域，代表性論文9，10）

主要完成人： 李亞棟

作為項目負責人提出研究計劃與方案，負責基金項目的申請，負責項目的設計與規(guī)劃、研究方向和內容的確定以及方案的指導與實施，提出本項目的主要學術思想與研究思路，擔任十篇代表性論文的唯一通訊聯系人和項目全部論文的通訊聯系人，是全部三個發(fā)現點的主要完成人。該研究工作占據本人當時工作量約70％。

王訓

作為主要參加者參予了主要發(fā)現點1、2的實驗設計、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）。該研究占據本人當時工作量約80％。

彭卿

作為主要參加者參予了主要發(fā)現點2、3的實驗設計、論文撰寫工作。是多篇重要論文的第一作者（代表性論文6）。該研究占據本人當時工作量約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)現點2、3的研究工作，是本成果數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）。該研究占據本人當時工作量約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)現點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）。該研究占據本人當時工作量約80％。